CN103757222B - 软锰矿的浸出方法 - Google Patents

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Abstract

本发明介绍的软锰矿的浸出方法是将≤180目软锰矿粉和不含苯环物质的高浓度有机废水加入耐压、耐硫酸和硝酸腐蚀的反应釜中,加入硫酸和硝酸的混合溶液,并在密闭条件下进行搅拌浸出,浸出一段时间后,放出反应废气,再在密闭条件下通入工业纯氧对浸出夜进行氧化。

Description

软锰矿的浸出方法
技术领域
本发明涉及软锰矿的一种浸出方法。
背景技术
软锰矿是生产金属锰、硫酸锰、二氧化锰、硝酸锰等材料的重要原料。湿法工艺是生产上述材料的主要工艺,该工艺中浸出工序是必不可少的工序。在生产金属锰、硫酸锰、二氧化锰的湿法工艺中,基本上采用硫酸浸出体系。由于软锰矿中的MnO2不溶于硫酸,需要通过还原焙烧将MnO2转化为MnO才能用硫酸浸出,但焙烧的转化率只有85%左右,致使硫酸浸出还原焙烧的软锰矿时,目标金属锰的浸出率不高,造成资源浪费。虽然在浸出体系中加入FeS2等还原剂可用硫酸直接浸出软锰矿,但浸出速度慢,浸出温度高,浸出率较低。开发浸出率高、浸出速度快软锰矿的直接浸出方法具有较大实用价值。
发明内容
针对目前软锰矿浸出的问题,本发明的目的是寻找一种浸出率高、浸出速度快、能耗低的软锰矿直接浸出方法,其特征在于将≤180目软锰矿粉和不含苯环物质的高浓度有机废水加入耐压、耐硫酸和硝酸腐蚀的反应釜中,加入硫酸和硝酸的混合溶液,并在密闭条件下进行搅拌浸出。浸出一段时间后,放出反应废气,再在密闭条件下通入工业纯氧对浸出液进行氧化。氧化结束后,放出反应釜内的浆料进行固液分离,得到所需浸出溶液。用于浸出的混合溶液中硫酸的初始浓度为1mol/L~4mol/L,硝酸的初始浓度为2g/L~10g/L。用于浸出的高浓度有机废水中的CODCr浓度≥30000mg/L。硫酸的加入量为将软锰矿中全部锰浸出的理论量的103%~110%。高浓度有机废水的加入量以每公斤MnO2加入CODCr0.185公斤~0.200公斤计算加入。整个浸出过程的温度为40℃~70℃,搅拌速度为50r/min~130r/min。浸出时间为1h~2h。通入O2的氧化时间为0.5h~1h,相对压力为0.1MPa~0.2MPa。
本发明的目的是这样实现的:在密闭并有高浓度有机废水和硝酸存在的条件下,硫酸浸出软锰矿的氧化还原反应可用下面通式表示:
3(C-HxOy)m+4mHNO3=4mNO+3mCO2+zH2O
3MnO2+2NO+6H+=3Mn2++2HNO3+2H2O
总反应为:
(C-HxOy)m+2mMnO2+2mH+=2mMn2++mCO2+zH2O
类似的Fe2O3浸出的总反应为:
(C-HxOy)m+2mFe2O3+4mH+=4mFe2++mCO2+qH2O
在氧化阶段,主要发生Fe2+的氧化反应:
4FeSO4+O2+2H2SO4=2Fe2(SO4)3+2H2O
Fe2(SO4)3+3H2O=Fe2O3+3H2SO4
由于硝酸与高浓度有机废水中的有机物反应速度很快,产生的NO与MnO2的反应也较快,由此加快整个浸出过程,并实现MnO2较完全浸出。只要控制好硫酸和高浓度有机废水的加入量,就可以减少Fe进入浸出液的量。然而,硫酸和高浓度有机废水的加入量太少,将影响浸出速度和Mn的浸出率,所以为了保证Mn的浸出率,Fe浸出是不可避免的。通过O2氧化将Fe2+氧化成Fe3+,进而发生水解反应,除去部分Fe。未除尽的Fe在后续除Fe过程中不需要进一步氧化。
本发明的突出优点是:经过上述一系列反应,最终使软锰矿中的Mn基本上完全浸出,提高了Mn的浸出率,减少资源浪费;利用高浓度有机废水作氧化剂,不仅为高浓度有机废水的治理开辟了一条新的途径,而且可以降低软锰矿的浸出成本,具有明显的经济效益和环境效益;整个浸出过程是放热反应,反应温度不高,能源消耗低;由于硝酸很容易与高浓度有机废水中的有机物反应,产生的NO又很容易与MnO2反应,所以浸出过程速度快;由于在浸出过程中已将Fe2+氧化从Fe3+,可以简化浸出液的后续净化过程;过程在密闭条件下进行,避免了NO逸出产生的环境污染。
具体实施方法
实施例1:将1000g软锰矿粉(含锰55.5%、Fe2O36.7%、粒径180目)和3.26L酿酒废水(含CODCr50000mg/L)与硫酸和硝酸配制的硫酸浓度为1mol/L,硝酸浓度为2g/L混合溶液6600ml加入容积为10L的衬钛压力反应釜中,于40℃~50℃下密闭搅拌(搅拌速度70r/min)浸出2h。然后通入O2(相对压力为0.1MPa)氧化0.5h。根据洗净后的浸出渣的化验分析结果,锰的浸出率为99.0%。
实施例2:将10kg软锰矿粉(含锰55.5%、Fe2O36.7%、粒径180目)和19.5L淀粉生产浓缩废水(含CODCr90000mg/L)与硫酸和硝酸配制的硫酸浓度为3mol/L,硝酸浓度为8g/L的混合溶液23L加入容积为50L的衬钛压力反应釜中,于60℃~70℃下密闭搅拌(搅拌速度60r/min)浸出1h。然后通入O2(相对压力为0.15MPa)氧化1h。根据洗净后的浸出渣的化验分析结果,锰的浸出率为99.6%。

Claims (1)

1.一种软锰矿的浸出方法,其特征是将≤180目软锰矿粉和不含苯环物质的高浓度有机废水加入耐压、耐硫酸和硝酸腐蚀的反应釜中,加入硫酸和硝酸的混合溶液,并在密闭条件下进行搅拌浸出,浸出一段时间后,放出反应废气,再在密闭条件下通入工业纯氧对浸出液进行氧化,氧化结束后,放出反应釜内的浆料进行固液分离,得到所需浸出溶液,用于浸出的混合溶液中硫酸的初始浓度为1mol/L~4mol/L,硝酸的初始浓度为2g/L~10g/L,用于浸出的高浓度有机废水中的COD Cr 浓度≥30000mg/L,硫酸的加入量为将软锰矿中全部锰浸出的理论量的103%~110%,高浓度有机废水的加入量以每公斤MnO 2 加入COD Cr 0.185公斤~0.200公斤计算加入,整个浸出过程的温度为40℃~70℃,搅拌速度为50r/min~130r/min,浸出时间为1h~2h,通入O 2 的氧化时间为0.5h~1h,相对压力为0.1MPa~0.2MPa。
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