CN101709482A - 利用氨气代替氨水中和除铁生产电解金属锰的方法 - Google Patents

Abstract

利用氨气代替氨水中和除铁生产电解金属锰的方法，它包括浸出化合、净化、电解、后处理等工序，在浸出化合工序中向反应器内加足以使物料反应的阳极液，然后加入硫酸，之后加入碳酸锰矿和二氧化锰矿，投料过程中通入蒸气加热，温度控制在70-75℃，浸出过程搅拌2-2.5小时，其特殊之处是当fe²⁺≤0.001g/l时向料液内部通入氨气，直到料液pH值达到6.2-6.8时停止供气。由于采用氨气代替氨水中和操作，消除了冲制氨水时带入的大量工业水，这样不仅节约用水，节省冲制氨水的时间和工作量，而且有效地控制了系统水平衡，避免了水膨胀问题。由于氨气管路出口安装到反应料液面之下2-4米处，避免了在冲制氨水和采用氨水中和时所导致的氨气外溢污染环境的问题。

Description

利用氨气代替氨水中和除铁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，特别涉及其化合浸出工序用氨气中和除铁生产电解金属锰的方法。

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，用于电解，得到高纯电解金属锰。

目前我公司生产电解金属锰的生产是使用碳酸锰矿为主要原料，经浸出、化合、净化、电解、后处理等工序得到产品。在浸出化合工序中向反应器内加入足以使物料反应的阳极液，然后加入硫酸，之后加入碳酸锰矿和二氧化锰矿，投料过程中通入蒸气加热，温度控制在70-75℃，浸出过程搅拌2-2.5小时，其中硫酸、碳酸锰矿和二氧化锰矿的量按下式计算：

总矿量＝(38g/l-阳极液中Mn2+)*阳极液体积/1000/碳酸锰矿与氧化锰矿的平均∑Mn含量/收率                                   ……(1)

两矿重量比(二氧化锰矿∶碳酸锰矿)＝0.2-0.3。           ……(2)

硫酸加入量＝(总矿量*酸矿比-阳极液体积*阳极液含H+/1000)/硫酸品位                                                      ……(3)

式中38是目标锰含量，酸矿比(硫酸量∶总矿量)0.4-0.6。

碳酸锰矿品位11-17％，Mn²⁺：8-13％，∑Fe：11-13％，CaO+MgO：5-7％，二氧化锰矿品位45-48％，Mn⁴⁺：38-45％，∑Fe：7-9％，CaO+MgO：11-14％，硫酸浓度92.5％或98％。

在化合过程中，一般选用氨水做中和剂除铁，而采用氨水中和除铁有如下弊端：一是增加了工人冲制氨水的时间，增加了劳动量；二是由于我公司电解锰厂氨水调配罐设备条件有限，而现在所用氨水量又较大，所以很显然在氨水使用的连续性上不能完全保证，给料液的周转速度上造成一定程序的影响；三是如果浸出反应阶段残酸控制要求稍高，那么就需要大量的氨水进行中和，会造成系统内的氨膨胀，给生产带来许多不利因素；四是充制氨水时每罐中和所带入的工业水约4吨左右，每天生产3----5罐，就会带入12-20吨工业水，会造成系统水不平衡问题；五是采用氨水进行中和时，由于氨水管路出口并未安装在反应料液之中，那么加入过程中氨水流入料液之中，而一部分氨气就会通过风机而外排到厂房外，对环保造成了一定程度的不利影响。

发明内容

为了解决氨水中和存在的弊端，经过反复试验，探索出用氨气代替氨水进行中和除铁生产电解金属锰的方法。

该发明是这样实现的。

利用氨气代替氨水中和除铁生产电解金属锰的方法，它包括浸出、中和、净化、电解、后处理等工序，在浸出化合工序中向反应器内加入足以使物料反应的阳极液，化验分析阳极液的成分，然后加入硫酸，之后加入碳酸锰矿和二氧化锰矿，投料过程中通入蒸气加热，温度控制在70-75℃，浸出过程搅拌2-2.5小时，其特殊之处是当料液中Fe²⁺≤0.001g/l时向料液内部通入氨气，直到料液PH值达到6.26.8时停止供氨气。

为了使氨气和酸液充分反应，不扩散到液面外污染环境，氨气管道的出口安装在反应料液面之下2-4米处，氨气的压力小于0.5兆帕。

在氨气管道上安装转子流量计以便测量氨气的通入量。

本发明与背景技术的区别是中和的方式不同，背景技术采用的是液氨冲制成氨水后进行中和，而发明是直接采用氨气直接通入料液内部进行中和，以便氨气与料液充分反应。

本发明具有如下优点：

由于采用氨气代替氨水中和操作，减少了局部过碱而损失锰量，消除了冲制氨水时带入的大量工业水，这样不仅节约用水，节省了人工冲制氨水的时间，减轻了工人的劳动量，，而且有效地控制了系统水平衡，避免了水膨胀问题。由于带入的氨量不高于氨水，因此不能造成系统内的氨膨胀。由于氨气管路出口安装到反应料液面之下2-4米处，避免了在冲制氨水和采用氨水中和时所导致的氨气外溢污染环境的问题

具体实施方式：

实施例1、利用氨气代替氨水中和除铁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)、根据阳极液含量、按公式(1)、(2)和(3)计算出需要投入的硫酸及矿粉重量，这里两矿重量比(二氧化锰矿∶碳酸锰矿)0.2，酸矿比(总酸量∶总矿量)0.4，结果计算出硫酸4.76吨(浓度98％)，碳酸锰矿22.12吨(∑Mn15％，∑Fe6.4％)，二氧化锰矿4.424吨(∑Mn48％，∑Fe6.0％).

(3)、从硫酸计量罐向化合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，按照投入量将其投入罐中，此时要精力集中注意罐内反应情况调整加料速度防止冒槽。

(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70-75℃。

(6)、继续搅拌2～2.5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，立即进行中和操作，采用通入氨气的方法中和，先打开氨气管道阀门，检查管道上氨压力表压力是多少，氨气管道压力必须小于0.5兆帕，然后缓慢开启流量计上游阀门至全开，接着用流量计下游的调节阀调节流量，这时就可以用氨气中和，加氨气过程中多次检测罐内料液的PH值，当料液PH值达到6.2～6.8(试纸测量)，应先缓慢关闭流量计上游阀门，然后再关闭流量计下游的流量调节阀门，再关闭氨气管道阀门。完毕后关闭液氨罐出口阀门。

(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)，即可打开化合罐底溜阀，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：32～42g/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。

实例2：利用氨气代替氨水中和除铁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)、根据阳极液含量、按公式(1)、(2)和(3)计算出需要投入的硫酸及矿粉重量，这里两矿重量比(二氧化锰矿∶碳酸锰矿)0.25，酸矿比(总酸量∶总矿量)0.5，结果计算出硫酸6.78吨(浓度98％)，碳酸锰矿20.152吨(∑Mn15％，∑Fe6.4％)，二氧化锰矿5.038吨(∑Mn48％，∑Fe6.0％).

以下工序与例1相同。

实例3：利用氨气代替氨水中和除铁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)、根据阳极液含量按公式(1)、(2)和(3)计算出需要投入的硫酸及矿粉重量，这里两矿重量比按(二氧化锰矿∶碳酸锰矿)0.3，酸矿比按(总酸量∶总矿量)0.6计算，结果硫酸8.41吨(浓度98％)，碳酸锰矿18.19吨(∑Mn15％，∑Fe6.4％)，二氧化锰矿5.457吨(∑Mn48％，∑Fe6.0％)。

以下工序与例1相同。

Claims (3)

1.利用氨气代替氨水中和除铁生产电解金属锰的方法，它包括浸出、中和、净化、电解、后处理等工序，在浸出化合工序中向反应器内加入足以使物料反应的阳极液，化验分析阳极液的成分，然后加入硫酸，之后加入碳酸锰矿和二氧化锰矿，投料过程中通入蒸气加热，温度控制在70-75℃，浸出过程搅拌2-2.5小时，其特征是当料液中Fe²⁺≤0.001g/l时向料液内部通入氨气，直到料液PH值达到6.2-6.8时停止供氨气。

2.根据权利要求1所说的利用氨气代替氨水中和除铁生产电解金属锰的方法，其特征是氨气管道的出口安装在反应料液面之下2-4米处，氨气的压力小于0.5兆帕。

3.根据权利要求1或2所说的利用氨气代替氨水中和除铁生产电解金属锰的方法，其特征是在氨气管道上安装转子流量计。