CN101709391B - 烧结矿加硫酸亚铁代替碳酸锰矿浸出生产电解金属锰的方法 - Google Patents

Abstract

烧结矿加硫酸亚铁代替碳酸锰矿浸出生产电解金属锰的方法，它包括浸出氧化、中和、过滤、净化、电解等工序，其特殊之处在于浸出氧化过程是向浸出罐内注入足以使物料反应的阳极液，然后加入浓硫酸，之后加入烧结矿、最后加入硫酸亚铁，浸出温度为70-75℃，浸出时间3--4小时。当料液内的Fe²⁺≤0.001g/l后，立即加入氨水进行中和操作，中和过程中多次检测料液的pH值，若全铁合格≤0.001g/l、pH值达到6.8-7.2时停止氨水加入。本发明可以降低生产成本，解决碳酸锰矿采购困难的问题。由于烧结矿含锰品位高，因此投矿量少、相应的产渣量、渣带走的料液也少。以烧结矿为原料浸出没有二氧化碳气体排出，改善了劳动环境。

Description

烧结矿加硫酸亚铁代替碳酸锰矿浸出生产电解金属锰的方法

技术领域：

本发明属于电解金属锰技术领域，特别涉及用烧结矿和硫酸亚铁代替碳酸锰矿浸出，制取硫酸锰溶液生产电解锰的方法。

背景技术：

在电解金属锰的生产工艺中，目前主要有以下几种方法，一种是以氧化锰矿为原料，经焙烧还原，再经酸浸，深度净化制取纯净的锰盐溶液，用于电解生产，得到高纯度的电解金属锰；另一种是以碳酸锰矿为原料，再经酸浸，氧化除铁和深度净化处理得到纯净的锰盐溶液，用于电解，得到高纯度的电解金属锰，其次是以含锰废料等为原料，经酸浸，氧化除铁，和深度净化得到纯净的锰盐溶液，经过电解，得到高纯电解金属锰。

现阶段我公司电解金属锰的生产是以碳酸锰矿粉、氧化锰矿粉、浓硫酸和阳极液为原料经过浸出氧化、中和、过滤、净化、电解等工序进行的。其主要原料是碳酸锰矿，由于我公司处于北方，与南方富有碳酸锰矿的资源地在地理位置上有距离，所以在生产成本上每吨矿要增加500元运输费用，就这一点而言在利润空间上我公司与南方电解锰厂相比缺乏竞争力，同时从南方购进的碳酸锰矿还存在矿源不稳定和品位低等不利因素，碳酸锰矿在南方已经趋于被当地电解锰厂垄断的状态，所以我公司在采购上是非常困难的，不能保证电解锰生产的稳定性与长久性。

发明内容：

为了解决使用碳酸锰矿生产成本较高和矿源不稳定等问题，特提出如下技术方案。

烧结矿加硫酸亚铁代替碳酸锰矿浸出生产电解金属锰的方法，它包括浸出氧化、中和、过滤、净化和电解工序，其特殊之处在于：

浸出氧化过程是向浸出罐内注入足以使物料反应的阳极液，化验分析阳极液的成份，然后加入硫酸，之后加入烧结矿，最后加入硫酸亚铁，各原料的加入量依下式计算：

烧结矿＝(目标Mn²⁺浓度，单位g/L-阳极液Mn²⁺浓度，单位g/L)阳极液体积单位M³/1000/烧结矿∑Mn百分含量/收率                                              ……(1)

硫酸亚铁＝烧结矿量×两矿重量比        ……(2)

硫酸＝(烧结矿量×酸矿比-阳极液体积单位M³×阳极液含H⁺浓度单位g/L/1000)/硫酸品位                                              ……(3)

式中：

阳极液含Mn²⁺浓度和H⁺浓度由化验分析测得，目标Mn²⁺浓度为30-38g/l，两矿重量比，即硫酸亚铁∶烧结矿＝0.6-0.8，酸矿比，即总酸量∶烧结矿量＝0.6-0.8，烧结矿锰含量∑Mn：45-50％，硫酸亚铁浓度≥90％，硫酸浓度92.5％-98％；

浸出温度为70-75℃，浸出时间3∽4小时，当料液内的Fe²⁺≤0.001g/l后，立即加入氨水进行中和操作，中和过程中多次检测罐内料液的pH值，若全铁合格≤0.001g/l、pH试纸测试值6.2-6.8时停止氨水加入。

加完氨水后搅拌0.5-1小时，取样分析锰、硫酸铵、全铁含量和pH值，若全铁合格≤0.001g/l、pH试纸测试值6.2-6.8时，即可打开浸出罐底溜阀，通过溜槽将料液放进缓冲池中，准备压滤操作。之后进行的压滤、净化、电解等工序与原来工艺相同。

烧结矿是采用进口锰矿经过高温煅烧而得到烧结锰矿，通过加入助燃剂--碳粉，在烧结机中经过高温煅烧后制得的，反应方程式为：

MnO₂+C＝MnO+CO₂↑。主要反应原理是将矿粉中的Mn⁴⁺转化成Mn²⁺，转化率约70-80％。进口锰矿成份：∑Mn：45-50％，Mn²⁺：3％，，Mn⁴⁺：45％，∑Fe：6％，烧结矿主要成份∑Mn：45-50％，Mn²⁺ 41％，Mn⁴⁺ 8％，∑Fe：3-5％。

浸出氧化及中和过程的反应方程式为：

MnO+H₂SO₄＝MnSO₄+H₂O(浸出Mn²⁺反应)

MnO₂+2FeSO₄+2H₂SO₄＝Fe₂(SO₄)₃+MnSO₄+2H₂O(硫酸亚铁除铁)

Fe₂(SO₄)₃+6NH₃·H₂O＝2Fe(OH)₃↓+3(NH₄)₂SO₄(氨水中和)

本发明与ZL00120569.2《用焙烧矿替代用天然二氧化锰矿电解金属锰的工艺》的方法和原理均不相同。《用焙烧矿替代用天然二氧化锰矿电解金属锰的工艺》中是用碳酸锰矿经土窖焙烧后的焙烧锰矿来代替二氧化锰矿，主要目的是除Fe²⁺，而本发明是用焙烧后的锰矿去代替碳酸锰矿浸出，即起到浸出Mn²⁺的作用，而矿粉中的Mn⁴⁺又可以起到除铁的作用，具有双重效应。

本发明具有如下优点：

通过使用烧结矿生产可以节省长途运输碳酸锰矿费用这一关键问题，而且可以不受碳酸锰矿采购困难这一约束，稳定了矿源。

1)以硫酸亚铁作为还原剂不仅价格低，而且还原效果非常理想.

2)烧结矿含锰品位高，投矿量少、相应的产渣量、渣带走的料液损失也少。

3)投矿量小可以减轻工人的劳动强度，消除无效劳动时间。

4)以烧结矿作主要原料浸出，属氧化锰矿，与碳酸锰矿相比，在投矿过程中没有二氧化碳气体产出，能够改善工人的劳动环境。

5)电解金属锰成品合格率100％。

具体实施方式：

实施例1

烧结矿加硫酸亚铁代替碳酸锰矿浸出生产电解金属锰的方法，其步骤如下：

(1)在浸出阶段先向浸出罐内注入170M³阳极液，搅拌10分钟后，分析Mn²⁺、H⁺，设阳极液含量Mn²⁺：14g/L，H⁺：35g/L，(NH₄)₂SO₄：110g/L。

(2)根据阳极液的含量、依据各种原料加入量的公式计算出需要投入的硫酸及烧结矿粉重量。这里目标锰量为35g/l、两矿重量比(硫酸亚铁∶烧结矿)控制0.7，酸矿比控制在0.73，结果计算出硫酸1.32吨(浓度98％)，烧结矿9.92吨(∑Mn48％，∑Fe6.4％)，硫酸亚铁6.944吨。

(3)从硫酸计量罐向浸出罐中加入经计算所需硫酸，此时要求操作人员注意硫酸的加入量，准确、快速，专人负责看管加酸量。

(4)、将浸出所需的全部矿粉通过吨袋或料盅用天车吊至二楼，利用二楼磅秤对其称量后再运至罐口，按照投入量先投入烧结矿，然后投入硫酸亚铁。

(5)、投料过程中可开加蒸汽进口阀门，通过蒸汽给罐内料液加热，及时测量料液温度，保证料液反应温度控制在75℃；

(6)、继续搅拌3-4小时，然后取样送快速化验室分析：锰、硫酸铵、硫酸、亚铁含量，如达到工艺要求亚铁含量(Fe²⁺≤0.001g/l)后，立即加入氨水进行中和操作。

(7)、加完氨气后搅拌0.5小时，取样分析：锰、硫酸铵、全铁含量、PH值，若全铁合格且其它分析元素达到要求后≤0.001g/l、PH：6.2～6.8(试纸测量)，即可打开浸出罐底溜阀，通过溜槽将料液放进缓冲池中，准备压滤操作。

(8)、压滤完毕后根据料液体积按300g/m³的SDD(要求≥92％，游离碱≤0.5％，PH值7.5-11.5)和300ml/m³的(NH₄)₂S(要求硫化铵含量(以硫计)≥8.0％、铁含量≤0.0010％、Na⁺含量≤0.030％)的量用水稀释后缓慢加入到料液中；搅拌20～30分钟、停搅拌静止20分钟后取样送快速化验室分析：Co、Ni、Zn含量，Co、Ni、Zn有一项≤0.002g/l，其余两项≤0.001g/l后可将其进行压滤，滤液打入高位液池中静止。合格液锰浓度：30～38g/l；硫酸铵浓度：75～125g/l；PH值：6.2-6.8(试纸)；∑Fe≤0.001g/L； Co、Ni、Zn有一项≤0.002g/l，其余两项≤0.001g/l)。

(9)、经过电解车间进行电解得到合格电解金属锰。

实施例2

烧结矿加硫酸亚铁代替碳酸锰矿浸出生产电解金属锰的方法，其步骤如下：

(1)在浸出阶段先向浸出罐内注入170M³阳极液，搅拌10分钟后，分析Mn²⁺、H⁺，设阳极液含量Mn²⁺：14g/L，H⁺：35g/L，(NH₄)₂SO₄：110g/L.

(2)根据含量计算出需要投入的硫酸及烧结矿粉重量，目标锰为38g/l、两矿重量比(硫酸亚铁∶烧结矿)控制0.8，酸矿比控制在0.8，这里计算出硫酸2.81吨(浓度98％)，烧结矿10.88吨(∑Mn50％，∑Fe6.4％)，硫酸亚铁8.704吨。

以下步骤同实施例1。

实施例3

烧结矿加硫酸亚铁代替碳酸锰矿浸出生产电解金属锰的方法，其步骤如下：

(1)在浸出阶段先向浸出罐内注入170M³阳极液，搅拌10分钟后，分析Mn²⁺、H⁺，设阳极液含量Mn²⁺：14g/L，H⁺：35g/L，(NH₄)₂SO₄：110g/L.

(2)根据含量计算出需要投入的硫酸及烧结矿粉重量，目标锰为30g/l、两矿重量比(硫酸亚铁∶烧结矿)控制0.6，酸矿比控制在0.6，这里计算结果是：无需加入硫酸即可满足要求，烧结矿8.06吨(∑Mn45％，∑Fe6.4％)，硫酸亚铁4.836吨。

以下步骤同实施例1。

Claims (1)

1.烧结矿加硫酸亚铁代替碳酸锰矿浸出生产电解金属锰的方法，它包括浸出氧化、中和、过滤、净化和电解工序，其特征在于：

浸出氧化过程是向浸出罐内注入足以使物料反应的阳极液，化验分析阳极液的成份，然后加入硫酸，之后加入烧结矿，最后加入硫酸亚铁，各原料的加入量依下式计算：

烧结矿＝(目标Mn²⁺浓度，单位g/L-阳极液Mn²⁺浓度，单位g/L)×阳极液体积单位M³/1000/烧结矿∑Mn百分含量/收率                                        ……(1)

硫酸亚铁＝烧结矿量×两矿重量比        ……(2)

硫酸＝(烧结矿量×酸矿比-阳极液体积单位M³×阳极液含H⁺浓度单位g/L/1000)/硫酸品位                                        ……(3)

式中：

阳极液含Mn²⁺浓度和H⁺浓度由化验分析测得，目标Mn²⁺浓度为30-38g/l，两矿重量比，即硫酸亚铁∶烧结矿＝0.6-0.8，酸矿比，即总酸量∶烧结矿量＝0.6-0.8，烧结矿锰含量∑Mn：45-50％，硫酸亚铁浓度≥90％，硫酸浓度92.5％-98％；

浸出温度为70-75℃，浸出时间3～4小时，当料液内的Fe²⁺≤0.001g/l后，立即加入氨水进行中和操作，中和过程中多次检测罐内料液的pH值，若全铁合格≤0.001g/l、pH试纸测试值6.2-6.8时停止氨水加入；

加完氨水后搅拌0.5-1小时，取样分析锰、硫酸铵、全铁含量和pH值，若全铁合格≤0.001g/l、pH试纸测试值6.2-6.8时，即可打开浸出罐底溜阀，通过溜槽将料液放进缓冲池中，准备压滤操作。