CN102367521A - 从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法，包括以下步骤：a)将锰冶炼烟尘灰与硫铁矿粉混合；b)将步骤a中的混合物用硫酸溶液调浆；c)将步骤b中调浆后的料浆放入高压釜中，并控制高压釜内的温度在预定温度值；d)通入气体，调整和维持高压釜内的压力维持在预定的压力值，进行预定时间的酸浸后出料；e)对步骤d中酸浸后的物料进行固液分离，得到硫酸锰溶液。根据本发明实施例的从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法，锰的浸出率高，实现了锰选择性高效溶出，同时将铁、硅等杂质固化入渣，锰和铁等杂质的分离效果良好，为最终实现含锰冶炼烟尘灰中各种有价元素的清洁高效回收奠定了基础。
Description
技术领域
本发明涉及锰的湿法提取冶金技术领域，特别涉及一种从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法。
背景技术
锰系合金冶炼过程中会产生大量烟气，这些烟气中含有一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等气体以及大量的微粒锰氧化物。这些微粒锰氧化物颗粒很细，量也较多，每生产一吨锰铁合金将产生含锰烟尘灰200～300Kg，含锰品位在25％～35％之间，高于大多数低品位锰矿的品位，全国每年生产锰系铁合金达350×104t/a，产生烟尘70～105×104t/a，其中含锰在26.25×104t/a左右，这部分资源十分可观。目前国内对含锰烟尘的回收和利用形势不容乐观，存在回收和利用难的问题，烟尘回收要增加设备投资和消耗电能，费用较高。以往的处理方法通常是将烟尘与细锰精矿按一定比例搭配烧结，无论是对其进行负压还是正压烧结，烟尘的损失都很大。造成这类现象的主要原因是缺乏经济环保的回收利用烟尘的有效方法。
目前，对于含锰冶炼烟尘灰的使用有两种思路：球团法造球和湿法浸出。
球团法中根据成球的方式分为造球和压球两种。造球的主要设备是圆盘造球机，圆盘造球法的成型方法要求原料的粒度细，生产时对矿粉原料进行细磨，由此导致设备投资增加、扬尘严重，对环境污染较大。冷压球团法主要设备是对辊压球机，具有工艺流程简单、占地少、易操作、投资少、对原料适应性强和污染小等优点，但后续还需进行火法处理。总之，球团法依然存在着生产成本高，对环境污染大，能耗高、热效率低，操作环境恶劣等缺陷。
由于锰烟尘中含有大量的高价锰氧化物，有学者研究将锰烟尘、硫酸和添加剂混匀加热至90℃以上保温搅拌，酸溶浸出。此方法存在的缺点是：锰的浸出率不高、浸出时间较长、渣量多、净化难度大。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提供一种经济环保的回收利用含锰烟尘灰的有效方法，克服现有技术中的不足，拓宽资源利用领域，具有工艺流程简单，物料消耗少，处理时间短，对自然环境影响较小的特点。
根据本发明实施例的从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法，包括以下步骤：a)将所述含锰冶炼烟尘灰与含硫酸铁粉料混合，得到混合粉料；b)将所述混合粉料用硫酸溶液调浆，得到混合料浆；c)将所述混合料浆加入高压釜中；d)向所述高压釜内连续通入气体并使高压釜内的压力维持在预定的压力值以进行加压酸浸，并在加压酸浸后出料，得到酸浸出混合物；以及e)对所述酸浸出混合物进行固液分离，得到硫酸锰溶液。
根据本发明实施例的从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法锰的浸出率高，实现了锰选择性高效溶出，同时将铁、硅等杂质固化入渣，锰和铁等杂质的分离效果良好，为最终实现含锰冶炼烟尘灰中各种有价元素的清洁高效回收奠定了基础。同时，该方法拓宽了资源利用领域，加强了对难处理烟尘灰的开发利用，以含锰冶炼烟尘灰作为原料，以加压酸浸作为浸出方法，制备硫酸锰进而为电解锰产业服务。本方法既能提高锰的浸出率，又能够缩短浸出时间，同时为后续净化除杂降低了难度，以达到简化生产流程、降低生产成本的目的，为相应工艺工业化推广起到参考作用。
另外，根据本发明上述实施例的从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述含锰冶炼烟尘灰中锰的含量为15wt％～40wt％。
根据本发明的一个实施例，所述含硫酸铁粉料为硫铁矿粉。
根据本发明的一个实施例，所述步骤b)中的所述硫酸溶液的中的硫酸含量为80g/L～300g/L。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤c)中，所述高压釜内的温度控制在100℃～200℃。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤d)中通入的所述气体为氮气、压缩空气、富氧压缩空气及工业纯氧中的一种或多种。
根据本发明的一个实施例，所述步骤d)中高压釜内的压力值为0.1～1.8Mpa。
根据本发明的一个实施例，所述步骤d)中，所述加压酸浸的浸出时间为40～120min。
根据本发明的一个实施例，进一步包括以下步骤：f)对所述硫酸锰进行浓缩结晶处理，得到硫酸锰晶体。
根据本发明的一个实施例，进一步包括以下步骤：g)对所述硫酸锰晶体进行洗涤和净化处理，得到高纯硫酸锰晶体。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述根据本发明实施例的从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法。
如图所示，根据本发明实施例的从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法包括以下步骤。
a)将所述含锰冶炼烟尘灰与硫铁矿粉混合，得到混合粉料。
关于含锰冶炼烟尘灰没有特殊限制，但优选含锰冶炼烟尘灰中锰的含量为15wt％～40wt％。
b)将所述混合粉料用硫酸溶液调浆，得到混合料浆。
所述硫酸溶液没有特殊限制，但从浸出效率、对高压釜的腐蚀等观点考虑，优选所述硫酸溶液的中的硫酸含量为80g/L～300g/L。
c)将所述混合料浆加入高压釜中。
本发明的方法既可以适用于常温浸出也可以适用于高温浸出。从提高浸出效率观点考虑，优选采用高温浸出，将所述高压釜内的温度控制在100℃～200℃。
d)向所述高压釜内连续通入气体并使高压釜内的压力维持在预定的压力值以进行加压酸浸，并在加压酸浸后出料，得到酸浸出混合物。
关于所述气体没有特殊的限制，例如可以为氮气、压缩空气、富氧压缩空气及工业纯氧中的一种或多种。
关于加压酸浸的时间可以根据原料、压力、温度等条件并结合浸出效率、成本进行适当调节，例如，所述加压酸浸的浸出时间可以控制在40～120min。
在含锰冶炼烟尘灰加压酸浸过程中的主要反应式为：
15MnO2+2FeS2+14H2SO4＝15MnSO4+Fe2(SO4)3+14H2O
此外，作为反应副产物，还可能发生如下反应：
H2SO4+FeS2＝FeSO4+H2S+S↓
Fe2(SO4)3+FeS2＝3FeSO4+2S↓
Fe2(SO4)3+H2S＝2FeSO4+H2SO4+S↓
2FeS2+7O2+2H2O＝2FeSO4+2H2SO4
FeS2+2O2＝FeSO4+S↓
2S+3O2+2H2O＝2H2SO4
2FeSO4+1/2O2+H2SO4＝Fe2(SO4)3+H2O
Fe2(SO4)3+nH2O＝Fe2O3·(n-3)H2O+3H2SO4
3Fe2(SO4)3+12H2O＝2Fe3(SO4)(OH)52H2O+5H2SO4
e)对所述酸浸出混合物进行固液分离，得到硫酸锰溶液。
在加压酸浸后，通过固液分离，例如过滤，即可得到硫酸锰溶液和渣。
在本发明的一些实施例中，为了使得到的硫酸锰便于运输和存贮，还可以包括以下步骤：
f)对所述硫酸锰进行浓缩结晶处理，得到硫酸锰晶体。
从上述给出的反应式可知，得到的硫酸锰晶体中有可能混合有硫、硫酸铁等。因此，为了提高硫酸锰晶体的纯度，还可以包括以下步骤：
g)对所述硫酸锰晶体进行洗涤和净化处理，得到高纯硫酸锰晶体。
实施例一：锰冶炼烟尘灰中含锰品位33.51％。
将此烟尘灰与磨细的硫铁矿粉混合，将混合矿粉用酸浓度为120g/L的硫酸溶液调浆；调浆后的料浆加入到2L的钛质耐酸高压釜中，连续通入压缩空气，维持釜内压力0.8MPa，温度120℃，进行加压浸出，浸出时间60min。出釜后进行固液分离，得到硫酸锰溶液。
经分析得知，锰的浸出率为96.1％，渣率55.3％，而浸出的渣中含锰1.58wt％。
实施例二：锰冶炼烟尘灰中含锰品位21.60％。
将此烟尘灰与磨细的硫铁矿粉混合，将混合矿粉用酸浓度为160g/L的硫酸溶液调浆；调浆后的料浆加入到2L的钛质耐酸高压釜中，连续通入工业纯氧，维持釜内压力1.4Mpa，温度160℃，进行加压浸出，浸出时间120min。出釜后进行固液分离，得到硫酸锰溶液。
锰浸出率为97％，渣率53.3％，浸出渣含锰0.81％。
实施例三：锰冶炼烟尘灰中含锰品位31.18％。
将此烟尘灰与磨细的硫铁矿粉混合，将混合矿粉用酸浓度为180g/L的硫酸溶液调浆；调浆后的料浆加入到2L的钛质耐酸高压釜中，连续通入压缩富氧空气，维持釜内压力1.8Mpa，温度200℃，进行加压浸出，浸出时间40min。出釜后进行固液分离，得到硫酸锰溶液。
锰浸出率为92％，渣率64％，浸出渣含锰2.70％。
实施例四：锰冶炼烟尘灰中含锰品位19.41％。
将此烟尘灰与磨细的硫铁矿粉混合，将混合矿粉用酸浓度为300g/L的硫酸溶液调浆；调浆后的料浆加入到2L的钛质耐酸高压釜中，连续通入压缩空气，维持釜内压力1.0Mpa，温度150℃，进行加压浸出，浸出时间40min。出釜后进行固液分离，得到硫酸锰溶液。
锰浸出率为92.3％，渣率66.7％，浸出渣含锰1.57％。
实施例五：锰冶炼烟尘灰中含锰品位15％。
将此烟尘灰与磨细的硫铁矿粉混合，将混合矿粉用酸浓度为80g/L的硫酸溶液调浆；调浆后的料浆加入到2L的钛质耐酸高压釜中，连续通入压缩氮气，维持釜内压力0.8Mpa，温度120℃，进行加压浸出，浸出时间120min。出釜后进行固液分离，得到硫酸锰溶液。
锰浸出率为91％，渣率54.7％，浸出渣含锰1.90％。
实施例六：锰冶炼烟尘灰中含锰品位40％。
将此烟尘灰与磨细的硫铁矿粉混合，将混合矿粉用酸浓度为120g/L的硫酸溶液调浆；调浆后的料浆加入到2L的钛质耐酸高压釜中，连续通入压缩空气，维持釜内压力0.1Mpa，温度100℃，进行加压浸出，浸出时间120min。出釜后进行固液分离，得到硫酸锰溶液。
锰浸出率为98.5％，渣率50％，浸出渣含锰0.80％。
将上述各实施例的试验条件及结果归纳如下：
表1
由上表可以看出，将锰品位在15％～40％的锰冶炼烟尘灰与硫铁矿混合后，用酸浓度80～300g/L的硫酸浓度调浆，放入加压釜中进行加压酸浸，锰的浸出率都在91％以上，渣率低，浸出时间短。锰的浸出率高，实现了Mn的选择性高效溶出，为最终实现含锰冶炼烟尘灰中各种有价元素的清洁高效回收奠定了基础。
需要说明的是在步骤e中进一步包括对物料的除杂和洗涤处理。为本领域技术人员根据本发明的实施例可以实施的，这里就不在赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将所述含锰冶炼烟尘灰与含硫酸铁粉料混合，得到混合粉料；
b)将所述混合粉料用硫酸溶液调浆，得到混合料浆；
c)将所述混合料浆加入高压釜中；
d)向所述高压釜内连续通入气体并使高压釜内的压力维持在预定的压力值以进行加压酸浸，并在加压酸浸后出料，得到酸浸出混合物；以及
e)对所述酸浸出混合物进行固液分离，得到硫酸锰溶液。
2.根据权利要求1所述的从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法，其特征在于，所述含锰冶炼烟尘灰中锰的含量为15wt％～40wt％。
3.根据权利要求1所述的从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法，其特征在于，所述含硫酸铁粉料为硫铁矿粉。
4.根据权利要求1所述的从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法，其特征在于，所述步骤b)中的所述硫酸溶液的中的硫酸含量为80g/L～300g/L。
5.根据权利要求1所述的从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法，其特征在于，在所述步骤c)中，所述高压釜内的温度控制在100℃～200℃。
6.根据权利要求1所述的从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法，其特征在于，在所述步骤d)中通入的所述气体为氮气、压缩空气、富氧压缩空气及工业纯氧中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法，其特征在于，所述步骤d)中高压釜内的压力值为0.1～1.8Mpa。
8.根据权利要求1所述的从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法，其特征在于，所述步骤d)中，所述加压酸浸的浸出时间为40～120min。
9.根据权利要求1所述的从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：
f)对所述硫酸锰进行浓缩结晶处理，得到硫酸锰晶体。
10.根据权利要求8所述的从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：
g)对所述硫酸锰晶体进行洗涤和净化处理，得到高纯硫酸锰晶体。
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