CN102249336A - 一种制备硫酸锰、碳酸锰及硫酸钙的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种制备硫酸锰、碳酸锰及硫酸钙的方法，将方锰石磨成粗粉，和硫酸法生产钛白粉于为60-80℃浸泡8-10小时，经抽滤得到澄清的滤液，加入氢氧化锰除杂，得到纯净的硫酸锰溶液；纯净的硫酸锰溶液经减压蒸馏为硫酸锰饱和溶液，冷却，析出含有结晶水的硫酸锰晶体，再经干燥粉碎、得到硫酸锰晶体产品；将纯净的硫酸锰溶液与碳酸钙溶液搅拌下反应，过滤反应产物，得到硫酸钙滤饼和碳酸锰滤液，碳酸锰滤液减压蒸馏为碳酸锰饱和溶液，冷却结晶得到碳酸锰水合物，经干燥、粉碎得到碳酸锰晶体产品；将硫酸钙滤饼经洗涤、干燥、粉碎、得到两水硫酸钙产品。
Description
技术领域
本发明涉及无机化工三废的治理和利用技术领域，尤其涉及一种制备硫酸锰、碳酸锰及硫酸钙的方法，其原料为用硫酸法生产钛白粉所得废液和锰矿。
背景技术
硫酸法生产钛白粉是是将钛铁粉与浓硫酸进行酸解反应生产硫酸亚钛，经水解生成偏钛酸，再经锻烧、粉碎即得到钛白粉产品，其化学反应原理为：
、Fe2O3+3H2SO4＝＝Fe2(SO4)3+3H2O
TiO2+2H2SO4＝＝Ti(SO4)2+2H2O
Fe+Fe2(SO4)3＝＝3FeSO4
Ti(SO4)2+3H2O＝＝H2TiO3↓+2H2SO4，
H2TiO3＝TiO2+H2O.
硫酸法生产钛白粉，其产生的工业废渣所含有的主要成分是硫酸，不仅排放量大而且排放浓度也很高。每生产一顿钛白粉约排出10吨硫酸质量百分浓度为10-25％的废渣，这些废渣本来可以采取浓缩循环工艺来制造浓硫酸，但是，存在着耗能高，所用材质要求苛刻，硫酸亚铁分离困难和回收时杂质富集等致命的问题。目前还尚未有较好的办法来解决钛白粉的废酸治理和利用的问题。
发明内容
硫酸法生产钛白粉所得废液中所含有的主要成分为硫酸和硫酸亚铁，其中，硫酸的质量含量为10-20％。为了充分利用该废液，本发明提供一种制备硫酸锰、碳酸锰及硫酸钙的方法，其原料为用硫酸法生产钛白粉所得废液和锰矿，该方法将硫酸法生产钛白粉所得废液经过简单的加工处理，提取和利用其中的硫酸，充分利用了硫酸法生产钛白粉所得废液的潜在价值，且不产生二次污染，是一个变废为宝，经济适用的方法。
本发明的技术方案如下：一种制备硫酸锰、碳酸锰及硫酸钙的方法，其原料为用硫酸法生产钛白粉所得废液和锰矿，包括如下具体步骤：
步骤A：将方锰石磨成100-150目的粗粉，和硫酸法生产钛白粉所得废液一起投入具有加热装置的浸泡罐(1)，浸泡8-10小时，浸泡温度为60-80℃，经抽滤机(2)抽滤浸泡液，得到澄清的滤液和滤渣；
步骤B：澄清的滤液中加入氢氧化锰除杂，过滤，得到纯净的硫酸锰溶液；
步骤C：将纯净的硫酸锰溶液送入减压蒸馏器一(3)中减压蒸馏为硫酸锰饱和溶液，冷却，析出含有结晶水的硫酸锰晶体，含有结晶水的硫酸锰晶体，再经洗涤机一(4)洗涤、干燥器一(5)、粉碎机一(6)粉碎、得到硫酸锰晶体产品(7)；
步骤D：将纯净的硫酸锰溶液与碳酸钙溶液以硫酸锰和碳酸钙的纯物质的摩尔含量之比1∶0.8-1.2投入耐腐蚀反应器(8)，搅拌下进行化学反应，得到含碳酸锰和硫酸钙的混合物，经过滤器二(9)过滤，得到硫酸钙滤饼和碳酸锰滤液；
步骤E：将碳酸锰滤液送去减压蒸馏器二(10)蒸馏为碳酸锰饱和溶液，冷却结晶得到碳酸锰水合物，碳酸锰水合物经过干燥器二(11)、粉碎机二(12)粉碎得到碳酸锰晶体产品(13)；
步骤F：将硫酸钙滤饼经洗涤机二(14)洗涤、干燥器三(15)、粉碎机三(16)粉碎、得到两水硫酸钙产品(17)。
本发明所述制备硫酸锰、碳酸锰及硫酸钙的方法，其化学反应原理为：
MnO+H2SO4＝＝＝＝＝MnSO4+H2O
MnSO4+CaCO3+2H2O＝＝＝＝＝MnCO3+CaSO4·2H2O
本发明的有益效果为：本发明所述制备硫酸锰、碳酸锰及硫酸钙的方法，充分利用了硫酸法生产钛白粉所得废液的潜在价值，且不产生二次污染，是一个变废为宝，经济适用的方法。该方法操作简单，设备投资少，值得推广应用。
附图说明
图1为本发明所述制备硫酸锰、碳酸锰及硫酸钙的方法的工艺流程图，其中，(1)浸泡罐，(2)抽滤机，(3)减压蒸馏器一，(4)洗涤机一，(5)干燥器一，(6)粉碎机一，(7)硫酸锰晶体产品，(8)耐腐蚀反应器，(9)过滤器二，(10)减压蒸馏器二，(11)干燥器二，(12)粉碎机二，(13)碳酸锰晶体产品，(14)洗涤机二，(15)干燥器三，(16)粉碎机三，(17)两水硫酸钙产品。
具体实施方式
实施例1：
参照图1，一种制备硫酸锰、碳酸锰及硫酸钙的方法，其原料为用硫酸法生产钛白粉所得废液和锰矿，包括如下具体步骤：
步骤A：取500kg硫酸法生产钛白粉所得废液，调整其中含有的硫酸的质量浓度为18％，将方锰石磨成100目的粗粉，和硫酸法生产钛白粉所得废液一起投入具有加热装置的浸泡罐(1)，浸泡8小时，浸泡温度为60℃，经抽滤机(2)抽滤浸泡液，得到澄清的滤液和滤渣；
步骤B：澄清的滤液中加入氢氧化锰除杂，过滤，得到纯净的硫酸锰溶液；
步骤C：将纯净的硫酸锰溶液送入减压蒸馏器一(3)中减压蒸馏为硫酸锰饱和溶液，冷却，析出含有结晶水的硫酸锰晶体，含有结晶水的硫酸锰晶体，再经洗涤机一(4)洗涤、干燥器一(5)、粉碎机一(6)粉碎、得到硫酸锰晶体产品(7)，其含有的硫酸锰的纯物质的质量为138.67kg；
步骤D：将纯净的硫酸锰溶液与碳酸钙溶液以硫酸锰和碳酸钙的纯物质的摩尔含量之比1∶0.8投入耐腐蚀反应器(8)，搅拌下进行化学反应，得到含碳酸锰和硫酸钙的混合物，经过滤器二(9)过滤，得到硫酸钙滤饼和碳酸锰滤液；
步骤E：将碳酸锰滤液送去减压蒸馏器二(10)蒸馏为碳酸锰饱和溶液，冷却结晶得到碳酸锰水合物，碳酸锰水合物经过干燥器二(11)、粉碎机二(12)粉碎得到碳酸锰晶体产品(13)，其含有的碳酸锰的纯物质的质量为84.89kg；
步骤F：将硫酸钙滤饼经洗涤机二(14)洗涤、干燥器三(15)、粉碎机三(16)粉碎、得到两水硫酸钙产品(17)，其含有的两水硫酸钙的纯物质的质量为126.37kg。
实施例2：
参照图1，一种制备硫酸锰、碳酸锰及硫酸钙的方法，其原料为用硫酸法生产钛白粉所得废液和锰矿，包括如下具体步骤：
步骤A：取500kg硫酸法生产钛白粉所得废液，调整其中含有的硫酸的质量浓度为20％，将方锰石磨成120目的粗粉，和硫酸法生产钛白粉所得废液一起投入具有加热装置的浸泡罐(1)，浸泡9小时，浸泡温度为70℃，经抽滤机(2)抽滤浸泡液，得到澄清的滤液和滤渣；
步骤B：澄清的滤液中加入氢氧化锰除杂，过滤，得到纯净的硫酸锰溶液；
步骤C：将纯净的硫酸锰溶液送入减压蒸馏器一(3)中减压蒸馏为硫酸锰饱和溶液，冷却，析出含有结晶水的硫酸锰晶体，含有结晶水的硫酸锰晶体，再经洗涤机一(4)洗涤、干燥器一(5)、粉碎机一(6)粉碎、得到硫酸锰晶体产品(7)，其含有的硫酸锰的纯物质的量为154.08kg；
步骤D：将纯净的硫酸锰溶液与碳酸钙溶液以硫酸锰和碳酸钙的纯物质的摩尔含量之比1∶1投入耐腐蚀反应器(8)，搅拌下进行化学反应，得到含碳酸锰和硫酸钙的混合物，经过滤器二(9)过滤，得到硫酸钙滤饼和碳酸锰滤液；
步骤E：将碳酸锰滤液送去减压蒸馏器二(10)蒸馏为碳酸锰饱和溶液，冷却结晶得到碳酸锰水合物，碳酸锰水合物经过干燥器二(11)、粉碎机二(12)粉碎得到碳酸锰晶体产品(13)，其含有的碳酸锰的纯物质的质量为117.25kg；
步骤F：将硫酸钙滤饼经洗涤机二(14)洗涤、干燥器三(15)、粉碎机三(16)粉碎、得到两水硫酸钙产品(17)，其含有的两水硫酸钙的纯物质的质量为175.51kg。
实施例3：
参照图1，一种制备硫酸锰、碳酸锰及硫酸钙的方法，其原料为用硫酸法生产钛白粉所得废液和锰矿，包括如下具体步骤：
步骤A：取500kg硫酸法生产钛白粉所得废液，调整其中含有的硫酸的质量浓度为30％，将方锰石磨成150目的粗粉，和硫酸法生产钛白粉所得废液一起投入具有加热装置的浸泡罐(1)，浸泡10小时，浸泡温度为80℃，经抽滤机(2)抽滤浸泡液，得到澄清的滤液和滤渣；
步骤B：澄清的滤液中加入氢氧化锰除杂，过滤，得到纯净的硫酸锰溶液；
步骤C：将纯净的硫酸锰溶液送入减压蒸馏器一(3)中减压蒸馏为硫酸锰饱和溶液，冷却，析出含有结晶水的硫酸锰晶体，含有结晶水的硫酸锰晶体，再经洗涤机一(4)洗涤、干燥器一(5)、粉碎机一(6)粉碎、得到硫酸锰晶体产品(7)，其含有的硫酸锰的纯物质的量为231.12kg；
步骤D：将纯净的硫酸锰溶液与碳酸碳酸钙溶液以硫酸锰和碳酸碳酸钙的纯物质的摩尔含量之比1∶1.2投入耐腐蚀反应器(8)，搅拌下进行化学反应，得到含碳酸碳酸锰和硫酸钙的混合物，经过滤器二(9)过滤，得到硫酸钙滤饼和碳酸碳酸锰滤液；
步骤E：将碳酸碳酸锰滤液送去减压蒸馏器二(10)蒸馏为碳酸碳酸锰饱和溶液，冷却结晶得到碳酸碳酸锰水合物，碳酸硝碳酸锰水合物经过干燥器二(11)、粉碎机二(12)粉碎得到碳酸碳酸锰晶体产品(13)，其含有的碳酸锰的纯物质的质量为176.02kg；
步骤F：将硫酸钙滤饼经洗涤机二(14)洗涤、干燥器三(15)、粉碎机三(16)粉碎、得到两水硫酸钙产品(17)，其含有的两水硫酸钙的纯物质的质量为263.27kg。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (1)
1.一种制备硫酸锰、碳酸锰及硫酸钙的方法，其特征在于，所用原料为用硫酸法生产钛白粉所得废液和锰矿，包括如下具体步骤：
步骤A：将方锰石磨成100-150目的粗粉，和硫酸法生产钛白粉所得废液一起投入具有加热装置的浸泡罐(1)，浸泡8-10小时，浸泡温度为60-80℃，经抽滤机(2)抽滤浸泡液，得到澄清的滤液和滤渣；
步骤B：澄清的滤液中加入氢氧化锰除杂，过滤，得到纯净的硫酸锰溶液；
步骤C：将纯净的硫酸锰溶液送入减压蒸馏器一(3)中减压蒸馏为硫酸锰饱和溶液，冷却，析出含有结晶水的硫酸锰晶体，含有结晶水的硫酸锰晶体，再经洗涤机一(4)洗涤、干燥器一(5)、粉碎机一(6)粉碎、得到硫酸锰晶体产品(7)；
步骤D：将纯净的硫酸锰溶液与碳酸钙溶液以硫酸锰和碳酸钙的纯物质的摩尔含量之比1∶0.8-1.2投入耐腐蚀反应器(8)，搅拌下进行化学反应，得到含碳酸锰和硫酸钙的混合物，经过滤器二(9)过滤，得到硫酸钙滤饼和碳酸锰滤液；
步骤E：将碳酸锰滤液送去减压蒸馏器二(10)蒸馏为碳酸锰饱和溶液，冷却结晶得到碳酸锰水合物，碳酸锰水合物经过干燥器二(11)、粉碎机二(12)粉碎得到碳酸锰晶体产品(13)；
步骤F：将硫酸钙滤饼经洗涤机二(14)洗涤、干燥器三(15)、粉碎机三(16)粉碎、得到两水硫酸钙产品(17)。
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