CN102140650A - 用新型氧化剂除铁生产电解锰的方法及应用 - Google Patents

用新型氧化剂除铁生产电解锰的方法及应用 Download PDF

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Abstract

一种用新型氧化剂除铁生产电解锰的方法及应用，首先向化合罐中加入电解锰阳极液并搅拌，化验分析阳极液中Mn2+、H+含量，然后加入硫酸、硅锰渣，投料过程中通入蒸气加热，温度控制在80～85℃；加入含铬废渣，铬渣的加入量为硅锰渣重量的10%～15%，使料液中的Fe2+≤0.001g/l；加入氨水中和，控制pH值在6.0～7.0，当料液中锰浓度：30～35g/l；硫酸铵浓度：110g/l～115g/l；pH值：6.0～7.0；ΣFe≤0.001g/L；Co、Ni、Zn≤0.001g/l，即为合格液；合格液经过电解得到合格电解金属锰。由于使用含铬废渣，原料易得，除铁效率高，大幅度降低了生产成本，同时也实现了废渣中六价铬的解毒目的，实现了资源的循环使用，减少电解锰行业中对二氧化锰矿的浪费，大幅度降低了电解金属锰的生产成本。

Description

用新型氧化剂除铁生产电解锰的方法及应用
技术领域
本发明涉及一种生产电解锰的方法，特别涉及一种用新型氧化剂除铁生产电解锰的方法及应用。
背景技术
电解锰行业广泛使用二氧化锰矿氧化除铁法，此方法具有工艺简单、技术成熟、不引入其他的金属杂质和可操作性强的特点。但是，使用二氧化锰矿除铁存在以下不足：
（1）二氧化锰利用率低、资源浪费严重、收率低，二氧化锰的有效利用率仅在30%～50%之间 ,近一半的二氧化锰粉因未起到氧化除铁的作用而直接进入滤渣之中白白浪费，降低锰回收率。
（2） 富矿贫化增加了锰渣的回收利用处理难度
由于二氧化锰的利用率低，大部分二氧化锰进入电解锰锰渣中，经过十几倍的废渣稀释，二氧化锰在渣中的含量非常低，给二氧化锰提取再利用课题带来难度。由于二氧化锰是四价氧化物，废渣中的其他锰均以二价锰形式存在，加大了今后锰渣再利用的难度。
目前冶炼金属铬后剩余的铬渣，由于渣中含有六价铬，因此对环境污染较严重，目前还没有好的处理方法，只能堆放。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用新型氧化剂除铁生产电解锰的方法及应用，使用的废渣为冶炼金属铬后剩余的铬渣，原料易得，除铁效率高，大幅度降低了生产成本，同时也实现了废渣中六价铬的解毒目的，实现了资源的循环使用，减少电解锰行业中对二氧化锰矿的浪费，大幅度降低了电解金属锰的生产成本。
本发明涉及的用新型氧化剂除铁生产电解锰的方法，具体步骤如下：
（1）首先向化合罐中加入电解锰阳极液并搅拌，化验分析阳极液中Mn2+、H+含量，然后加入硫酸，再加入冶炼硅锰渣合金后剩余的废渣即硅锰渣，硅锰渣中全锰百分含量为13～14%，硫酸和硅锰渣的加入量按照下式计算：
式1：硅锰渣重量＝合格液与电解锰阳极液锰浓度之差（g/L）×电解锰阳极液体积/硅锰渣的∑Mn含量 ，
式2：酸矿比即（硫酸重量+电解锰阳极液中酸的重量）：硅锰渣重量为0.8：1～0.7：1    ，
式3：硫酸加入重量＝(硅锰渣重量*酸矿比－阳极液体积*阳极液含H+浓度（g/L）)/硫酸百分含量  ，
投料过程中通入蒸气加热，温度控制在80～85℃；
（2）然后加入六价铬含量在0.2%～0.6%的含铬废渣，铬渣的加入量为硅锰渣重量的10%～15%，使料液中的Fe2+≤0.001g/l；
（3）然后加入氨水中和，控制pH值在6.0～7.0，当料液中锰浓度：30～35g/l；硫酸铵浓度：110g/l～115g/l；pH值：6.0～7.0；ΣFe≤0.001g/L；Co、Ni、Zn≤0.001g/l，即为合格液；若不合格需要对料液返回上道工序重新处理，合格液经过电解得到合格电解金属锰。
上述的用新型氧化剂除铁生产电解锰的方法中含铬废渣在生产电解锰的除铁过程中作为氧化剂的应用。
本发明具有如下优点：
1、  由于利用废渣中的六价铬氧化除二价铁，六价铬在酸性条件下氧化性非常强，除铁的时间较二氧化锰矿减少了20～30分钟，其中二氧化锰矿除铁约需要60分钟，减少了生产周期。
2、废渣含有质量分数为0.5%～0.6%的六价铬，通过氧化二价铁以后，六价铬转化为了三价铬，可以实现废渣的解毒，使废渣中的六价铬达到国家的排放标准即0.5ppm以下，因此实现了废渣的无害化处理。
3、由于含有六价铬的废渣中氧化钙和氧化镁含量在30%～40%，因此使用废渣进行除铁的过程中同时可以起到中和料液中残酸的作用，减少了氨水的使用量，每吨电解金属锰可以节约约100元。
4、含有六价铬的废渣无需购买，并且可以直接用来氧化二价铁，因此每吨电解金属锰可以降低成本约1000元，极大了降低了生产成本，提高了金属锰产品的市场竞争力。
5、由于我国的二氧化锰资源有限，而含有六价铬的废渣可以完全替代二氧化锰矿进行除铁，可以极大的减少二氧化锰矿资源的浪费，提高锰的回收率。此方法若得以推广，将获得非常大的社会效益和经济效益。
具体实施方式
实例1：
(1)在浸出阶段先向化合罐内注入200m3电解锰阳极液，搅拌，分析电解锰阳极液含Mn2+：14g/L,H+：35g/L。
(2)根据电解锰阳极液锰含量，按照公式（1）（2）（3）计算出需要投入的硫酸17吨及全锰百分含量14%的硅锰渣30吨。
(3)从硫酸计量罐向化合罐中加入经计算所需硫酸。
(4)将浸出所需的硅锰渣通过吨袋或料盅用运至化合罐口，按照投入量将其投入罐中。
(5)投料过程中通过蒸汽给罐内料液加热，保证料液反应温度控制在85℃。
(6)继续搅拌2.5小时，将六价铬百分含量为0.2%的含铬废渣加入到化合罐中，铬渣的加入量为投入硅锰渣重量的10%，在加入铬渣过程中要避免加入过快，造成局部料液中六价铬含量造成局部过浓，而影响除铁的效果。分析Fe2+=0.001g/l，。然后用氨水进行中和至pH为6.5，料液中锰浓度：33.2g/l；硫酸铵浓度： 115g/l；pH值：6.0；ΣFe=0.0006g/L，Co=0.001、Ni=0.0005、Zn=0.0008，即为合格液。
(7)经过电解车间进行电解得到电解金属锰3.6吨。
实例2：
(1)在浸出阶段先向化合罐内注入200m3电解锰阳极液，搅拌，分析电解锰阳极液含Mn2+：13.2g/L,H+：32g/L。
(2)根据电解锰阳极液锰含量，按照公式（1）（2）（3）计算出需要投入的硫酸13.2吨及全锰百分含量为13%的硅锰渣28吨。
(3)从硫酸计量罐向化合罐中加入经计算所需硫酸。
(4)将浸出所需的硅锰渣通过吨袋或料盅用运至化合罐口，按照投入量将其投入罐中。
(5)投料过程中通过蒸汽给罐内料液加热，保证料液反应温度控制在80℃。
(6)继续搅拌2.5小时，将六价铬百分含量为0.6%的含铬废渣加入到化合罐中，铬渣的加入量为投入硅锰渣重量的15%，在加入铬渣过程中要避免加入过快，造成局部料液中六价铬含量造成局部过浓，而影响除铁的效果。分析Fe2+=0.0005g/l，。然后用氨水进行中和至pH为6.0后，料液中锰浓度：30g/l；硫酸铵浓度：113g/l；pH值：6.5；ΣFe=0.0004g/L，Co=0.001、Ni=0.0006、Zn=0.0008，即为合格液。
(7)经过电解车间进行电解得到电解金属锰3.5吨。
实例3：
(1)在浸出阶段先向化合罐内注入200m3电解锰阳极液，搅拌，分析电解锰阳极液含Mn2+：12.8g/L,H+：31g/L。
(2)根据电解锰阳极液锰含量，按照公式（1）（2）（3）计算出需要投入的硫酸16.2吨及全锰百分含量为13.6%的硅锰渣32吨。
(3)从硫酸计量罐向化合罐中加入经计算所需硫酸。
(4)将浸出所需的硅锰渣通过吨袋或料盅用运至化合罐口，按照投入量将其投入罐中。
(5)投料过程中通过蒸汽给罐内料液加热，保证料液反应温度控制在83℃。
(6)继续搅拌2.5小时，将六价铬百分含量为0.38%的含铬废渣加入到化合罐中，铬渣的加入量为投入硅锰渣重量的12%，在加入铬渣过程中要避免加入过快，造成局部料液中六价铬含量造成局部过浓，而影响除铁的效果。分析Fe2+=0.0001g/l。然后用氨水进行中和至pH为7.0后，料液中锰浓度：35g/l；硫酸铵浓度： 110g/l；pH值：7.0；ΣFe=0.001g/L，Co=0.001、Ni=0.001、Zn=0.0006，即为合格液。
(7)经过电解车间进行电解得到电解金属锰3.3吨。

Claims (2)

1.一种用新型氧化剂除铁生产电解锰的方法，其特征是具体步骤如下：
（1）首先向化合罐中加入电解锰阳极液并搅拌，化验分析阳极液中Mn2+、H+含量，然后加入硫酸，再加入冶炼硅锰渣合金后剩余的废渣即硅锰渣，硅锰渣中全锰百分含量为13～14%，硫酸和硅锰渣的加入量按照下式计算：
式1：硅锰渣重量＝合格液与电解锰阳极液锰浓度之差（g/L）×电解锰阳极液体积/硅锰渣的∑Mn含量，               
式2：酸矿比即（硫酸重量+电解锰阳极液中酸的重量）：硅锰渣重量为0.8：1～0.7：1 ，                               
式3：硫酸加入重量＝(硅锰渣重量*酸矿比－阳极液体积*阳极液含H+浓度（g/L）)/硫酸百分含量，  
投料过程中通入蒸气加热，温度控制在80～85℃；
（2）然后加入六价铬含量在0.2%～0.6%的含铬废渣，铬渣的加入量为硅锰渣重量的10%～15%，使料液中的Fe2+≤0.001g/l；
（3）然后加入氨水中和，控制pH值在6.0～7.0，当料液中锰浓度：30～35g/l；硫酸铵浓度：110g/l～115g/l；pH值：6.0～7.0；ΣFe≤0.001g/L；Co、Ni、Zn≤0.001g/l，即为合格液；若不合格需要对料液返回上道工序重新处理，合格液经过电解得到合格电解金属锰。
2.根据权利要求1所述的用新型氧化剂除铁生产电解锰的方法中含铬废渣在生产电解锰的除铁过程中作为氧化剂的应用。
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