CN105293584A - 一种纯化硫酸锰溶液的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纯化硫酸锰溶液的方法，其特征在于：用离子交换树脂处理硫酸锰溶液,所述的离子交换树脂为具有二甲基吡啶基团的螯合树脂。镍钴湿法冶金萃取除杂工序产出硫酸锰溶液，因其含有铜、锌、镍、钴等杂质而被作为废液处理，既浪费资源又增加环保处理成本，本发明采用离子交换工艺吸附脱除杂质金属元素，离子交换柱填充带二胺甲基吡啶基团的Purolite？S960螯合树脂，对于相同条件下的选择性顺序如下：Cu？>Ni>Co>Pb>Zn>Cd>Fe+3>Mn>Mg>Ca>Na，控制一定的条件，而可以将铜、镍、钴、锌等金属离子选择性吸附除去，得到纯净的硫酸锰溶液。
Description
技术领域
本发明属于冶金、化工领域，特别涉及一种纯化硫酸锰溶液的方法。
背景技术
钴、镍湿法冶金过程中，常采用P204分馏萃取工艺除去锰、铜、锌等杂质元素，用1.5-2.5mol/l的硫酸反萃锰、铜、锌，产出的硫酸锰溶液中还有铜1-5g/l和0.01-0.2g/l的镍、钴、锌等金属元素。
湿法冶金生产工艺过程中，从硫酸锰溶液中分离铜是比较困难的，P204、P507等萃取剂均不能有较地实现锰铜分离，因此，一般采用化学法沉淀除铜。
为了从钴、镍湿法冶金过程中产生的硫酸锰废液中分离铜及镍、钴、锌等金属元素，纯化硫酸锰溶液、实现锰的综合回收，一般采用加入硫化钠将铜及镍、钴、锌等金属硫化沉淀的方法，净化后的硫酸锰溶液经蒸发结晶等工序生产硫酸锰，存在流程长、生产环境恶劣、辅料消耗大、三废多、产品不纯等缺点。
进行检索得到如下文献：
1.中国专利，专利号CN102560156A，发明名称：一种从含镍红土矿湿法冶炼工艺中的P204锰反萃液回收锰的方法，公开了一种从含镍红土矿湿法冶炼工艺中的P204锰反萃液回收锰的方法,包括以下步骤：A)在所述P204锰反萃后液中加入重金属沉淀剂溶液进行除杂并过滤,得到含锰净液；和B)在所述含锰净液中加入含碳酸盐的沉镁溶液并搅拌,反应后过滤得到碳酸锰和沉锰后液。根据本发明实施例的从含镍红土矿湿法冶炼工艺中的P204锰反萃液回收锰的方法,可以将P204锰反萃液中的锰进行回收利用,并降低了排放。该工艺用重金属沉淀剂净化硫酸锰溶液，再进一步沉淀碳酸锰，产出的含重金属沉淀渣不易回收与处置，碳酸锰纯度不高，经济性不强。
2.中国专利，专利号CN102674466A，发明名称：一种利用锰废液生产硫酸锰的新工艺，公开了一种利用锰废液生产硫酸锰的新工艺,包括以下步骤：加入Na2S,除去锰废液中的重金属离子,除铁铝：将上述滤后液加碳酸盐或碳酸氢盐调整溶液pH到3.5～5.5,使铁铝形成氢氧化物沉淀过滤除去,控制溶液温度50～85℃,搅拌反应,趁热过滤,滤渣洗涤后排出废弃；P204锰钙分离：除铁铝后液进入P204系统进行锰钙萃取分离,杂质经过洗涤留在萃余液中,钙经过洗涤、反萃得到氯化钙反萃液,由4～6N硫酸溶液反萃,硫酸锰液由反萃段排出去浓缩蒸发；硫酸锰液的浓缩蒸发、冷却、脱水、包装：硫酸锰液进入蒸发器加热进行浓缩脱水,使其结晶析出,然后进行过滤脱水,使晶体硫酸锰和母液分离,母液返回浓缩。该工艺用硫化钠沉淀重金属、P204萃取富集硫酸锰，重金属硫化物不易回收与处置，流程长、设备投入大、辅料消耗高、三废多。
发明内容
本发明的目的是提供一种纯化硫酸锰溶液的方法，采用该工艺分离钴、镍、铜和锌等金属元素，纯化硫酸锰溶液，进一步生产一水硫酸锰，并且能回收利用分离出来的铜、镍和钴等有价金属。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种纯化硫酸锰溶液的方法，用离子交换树脂处理硫酸锰溶液,所述的离子交换树脂为具有二甲基吡啶基团的螯合树脂。
进一步地，所述具有二甲基吡啶基团的螯合树脂为
进一步地，还包括硫酸锰溶液用离子交换树脂吸附处理前的除油处理，所述除油处理是将硫酸锰溶液经过微泡气浮除油，再经过纤维除油，得到除油后硫酸锰溶液。
进一步地，吸附处理过程是将待处理的硫酸锰溶液以5～15BV/h的流速通过装载有离子交换树脂的交换柱，当流出交换柱的溶液中铜、镍、钴、锌含量超过2mg/l时，停止吸附操作。
进一步地，所述离子交换处理还包括解析和转型处理；所述解析处理是将经过吸附处理后负载有铜、镍、钴、锌杂质的树酯用质量浓度5～30％的硫酸解析，得到含铜、镍、钴、锌的硫酸盐溶液，再回收其中的铜、镍、钴、锌有价金属；所述转型处理是将解析后的树脂用质量浓度为4～15％的液碱转化为钠型树脂，转型后的钠型树脂通入硫酸锰溶液，将钠型树酯再转型为锰型树酯，转型后的锰型树酯返回吸附处理步骤进行除杂。
进一步地，所述转型处理中的通入液碱的流速为3～5BV/h，所述通入硫酸锰溶液的流速为2～5BV/h。
进一步地，所述的方法还包括将处理后的硫酸锰溶液进行蒸发浓缩、结晶析出、离心过滤、干燥后得到一水硫酸锰晶体成品。
进一步地，将所述一水硫酸锰的生产中离心过滤产生的母液返回吸附处理进行除杂。
进一步地，所述一水硫酸锰晶体的含水率为5～8％。
本发明中原料都可在市面上采购到。
本发明带二胺甲基吡啶基团的螯合树脂的结构式为：
本发明有益效果是：
1.本发明采用离子交换工艺吸附脱除杂质金属元素，离子交换柱填充带二胺甲基吡啶基团的螯合树脂，树酯物理和化学特性见表2，对于相同条件下的选择性顺序如下：Cu>Ni>Co>Pb>Zn>Cd>Fe+3>Mn>Mg>Ca>Na，控制一定的条件，而可以将铜、镍、钴、锌等金属离子选择性吸附除去，但不带入钠等其他杂质，得到纯净的硫酸锰溶液。
2.本发明工艺流程短、生产效率高；辅料消耗少、生产成本低；钴、镍、铜、锌富集于解析液，便于回收,实现了有价金属的综合利用；生产的一水硫酸锰纯度高，经济性好；不产生废渣、废气，减少废水排放；因此，本发明既环保又经济，极具推广价值。
3.本发明生产出来的一水硫酸锰含铜、镍、钴、锌等金属离子均低于0.0010％，达到工业级硫酸锰化工行业标准(HG/T2962-1999)和饲料级硫酸锰化工行业标准(HG2936-1999)，见表1。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是树酯的物理、化学特性金属平衡图。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作进一步详述。本发明并不局限于下述的具体实施方式。
实施例1：
一种纯化硫酸锰溶液的方法，包括以下具体步骤：
(1)除油：将硫酸锰溶液经过微泡气浮除油，再经过纤维除油，得到出油后硫酸锰溶液；
(2)离子交换包括吸附、解析和转型；
a吸附：将步骤(1)得到的硫酸锰溶液以2BV/h的流速通过装载有带二甲基吡啶基团的螯合树脂的离子交换柱进行吸附，当铜、镍、钴、锌含量超过2mg/l限制指标时，停止吸附操作；
b解析：经过吸附处理后负载有铜、镍、钴、锌杂质的树酯用质量浓度5％的硫酸解析，得到含铜、镍、钴、锌的硫酸盐溶液，再经过蒸发浓缩、结晶析出回收其中的铜、镍、钴、锌有价金属；
c转型：将解析后的树脂以3BV/h的流速通入质量浓度为4％的液碱转化为钠型树脂，转型后的钠型树脂再以流速为2BV/h通入硫酸锰溶液，将钠型树酯再转型为锰型树酯，转型后的锰型树酯返回吸附处理步骤进行除杂；
(3)一水硫酸锰的生产：
将步骤a中吸附去除铜、镍、钴、锌杂质的硫酸锰溶液进行蒸发浓缩、结晶析出、离心过滤、干燥后得到到含水率为5％一水硫酸锰晶体；离心过滤产生的母液返回步骤a进行吸附处理。
实施例2：
一种纯化硫酸锰溶液的方法，包括以下具体步骤：
(1)除油：将硫酸锰溶液经过微泡气浮除油，再经过纤维除油，得到出油后硫酸锰溶液；
(2)离子交换包括吸附、解析和转型；
a吸附：将步骤(1)得到的硫酸锰溶液以15BV/h的流速通过装载有带二甲基吡啶基团的螯合树脂的离子交换柱进行吸附，当铜、镍、钴、锌含量超过2mg/l限制指标时，停止吸附操作；
b解析：经过吸附处理后负载有铜、镍、钴、锌杂质的树酯用质量浓度5％的硫酸解析，得到含铜、镍、钴、锌的硫酸盐溶液，再经过蒸发浓缩、结晶析出回收其中的铜、镍、钴、锌有价金属；
c转型：将解析后的树脂以5BV/h的流速通入质量浓度为15％的液碱转化为钠型树脂，转型后的钠型树脂再以流速为5BV/h通入纯硫酸锰溶液，将钠型树酯再转型为锰型树酯，转型后的锰型树酯返回吸附处理步骤进行除杂；
(3)一水硫酸锰的生产：
将步骤a中吸附去除铜、镍、钴、锌杂质的硫酸锰溶液进行蒸发浓缩、结晶析出、离心过滤、干燥后得到到含水率为6％一水硫酸锰晶体；离心过滤产生的母液返回步骤a进行吸附处理。
实施例3：
一种纯化硫酸锰溶液的方法，包括以下具体步骤：
(1)除油：将硫酸锰溶液经过微泡气浮除油，再经过纤维除油，得到出油后硫酸锰溶液；
(2)离子交换包括吸附、解析和转型；
a吸附：将步骤(1)得到的硫酸锰溶液以5BV/h的流速通过装载有带二甲基吡啶基团的螯合树脂的离子交换柱进行吸附，当铜、镍、钴、锌含量超过2mg/l限制指标时，停止吸附操作；
b解析：经过吸附处理后负载有铜、镍、钴、锌杂质的树酯用质量浓度10％的硫酸解析，得到含铜、镍、钴、锌的硫酸盐溶液，再经过蒸发浓缩、结晶析出回收其中的铜、镍、钴、锌有价金属；
c转型：将解析后的树脂以4BV/h的流速通入质量浓度为6％的液碱转化为钠型树脂，转型后的钠型树脂再以流速为3BV/h通入硫酸锰溶液，将钠型树酯再转型为锰型树酯，转型后的锰型树酯返回吸附处理步骤进行除杂；
(3)一水硫酸锰的生产：
将步骤a中吸附去除铜、镍、钴、锌杂质的硫酸锰溶液进行蒸发浓缩、结晶析出、离心过滤、干燥后得到到含水率为8％一水硫酸锰晶体；离心过滤产生的母液返回步骤a进行吸附处理。
实施例4：
一种纯化硫酸锰溶液的方法，包括以下具体步骤：
(1)除油：将硫酸锰溶液经过微泡气浮除油，再经过纤维除油，得到出油后硫酸锰溶液；
(2)离子交换包括吸附、解析和转型；
a吸附：将步骤(1)得到的硫酸锰溶液以10BV/h的流速通过装载有带二甲基吡啶基团的螯合树脂的离子交换柱进行吸附，当铜、镍、钴、锌含量超过2mg/l限制指标时，停止吸附操作；
b解析：经过吸附处理后负载有铜、镍、钴、锌杂质的树酯用质量浓度20％的硫酸解析，得到含铜、镍、钴、锌的硫酸盐溶液，再经过蒸发浓缩、结晶析出回收其中的铜、镍、钴、锌有价金属；
c转型：将解析后的树脂以3BV/h的流速通入质量浓度为10％的液碱转化为钠型树脂，转型后的钠型树脂再以流速为4BV/h通入硫酸锰溶液，将钠型树酯再转型为锰型树酯，转型后的锰型树酯返回吸附处理步骤进行除杂。
(3)一水硫酸锰的生产：
将步骤a中吸附去除铜、镍、钴、锌杂质的硫酸锰溶液进行蒸发浓缩、结晶析出、离心过滤、干燥后得到到含水率为7％一水硫酸锰晶体；离心过滤产生的母液返回步骤a进行吸附处理。
实施例5：
一种纯化硫酸锰溶液的方法，包括以下具体步骤：
(1)除油：将硫酸锰溶液经过微泡气浮除油，再经过纤维除油，得到出油后硫酸锰溶液；
(2)离子交换包括吸附、解析和转型；
a吸附：将步骤(1)得到的硫酸锰溶液以13BV/h的流速通过装载有带二甲基吡啶基团的螯合树脂的离子交换柱进行吸附，当铜、镍、钴、锌含量超过2mg/l限制指标时，停止吸附操作；
b解析：经过吸附处理后负载有铜、镍、钴、锌杂质的树酯用质量浓度25％的硫酸解析，得到含铜、镍、钴、锌的硫酸盐溶液，再经过蒸发浓缩、结晶析出回收其中的铜、镍、钴、锌有价金属；
c转型：将解析后的树脂以4BV/h的流速通入质量浓度为13％的液碱转化为钠型树脂，转型后的钠型树脂再以流速为5BV/h通入硫酸锰溶液，将钠型树酯再转型为锰型树酯，转型后的锰型树酯返回吸附处理步骤进行除杂；
(3)一水硫酸锰的生产：
将步骤a中吸附去除铜、镍、钴、锌杂质的硫酸锰溶液进行蒸发浓缩、结晶析出、离心过滤、干燥后得到到含水率为7.5％一水硫酸锰晶体；离心过滤产生的母液返回步骤a进行吸附处理。
由实施例1-5中得到的一水硫酸锰进行技术指标检测，详细指标如下：
表1各个实施例产物技术指标检测表
由上表可知：本发明生产出来的一水硫酸锰含铜、镍、钴、锌等金属离子均低于0.0010％，达到工业级硫酸锰化工行业标准(HG/T2962-1999)和饲料级硫酸锰化工行业标准(HG2936-1999)。
表2树酯的物理和化学特性
| 应用 | 铜、镍、钴、锌等 |
| 骨架结构 | 大孔聚苯乙烯二乙烯共聚物 |
| 形态与外观 | 球形颗粒 |
| 功能基 | 二胺甲基吡啶 |
| 离子形式 | 硫酸根 |
| 镍能力 | 大于25g/l |
| ＜425μm(最大) | 2％ |
| 均一系数(最大) | 1.5％ |
| 比重 | 1.15 |
| 转载密度(大约) | 720-770g/l |
| 最大膨胀率 | 50％ |
Claims (9)
1.一种纯化硫酸锰溶液的方法，其特征在于：用离子交换树脂处理硫酸锰溶液,所述的离子交换树脂为具有二甲基吡啶基团的螯合树脂。
2.根据权利要求1所述的一种纯化硫酸锰溶液的方法，其特征在于，所述具有二甲基吡啶基团的螯合树脂为
3.根据权利要求1所述的一种纯化硫酸锰溶液的方法，其特征在于，还包括硫酸锰溶液用离子交换树脂吸附处理前的除油处理，所述除油处理是将硫酸锰溶液经过微泡气浮除油，再经过纤维除油，得到除油后硫酸锰溶液。
4.根据权利要求1所述的一种纯化硫酸锰溶液的方法，其特征在于，吸附处理过程是将待处理的硫酸锰溶液以5～15BV/h的流速通过装载有离子交换树脂的交换柱，当流出交换柱的溶液中铜、镍、钴、锌含量超过2mg/l时，停止吸附操作。
5.根据权利要求1所述的一种纯化硫酸锰溶液的方法，其特征在于，所述离子交换处理还包括解析和转型处理；所述解析处理是将经过吸附处理后负载有铜、镍、钴、锌杂质的树酯用质量浓度5～30％的硫酸解析，得到含铜、镍、钴、锌的硫酸盐溶液，再回收其中的铜、镍、钴、锌有价金属；所述转型处理是将解析后的树脂用质量浓度为4～15％的液碱转化为钠型树脂，转型后的钠型树脂通入硫酸锰溶液，将钠型树酯再转型为锰型树酯，转型后的锰型树酯返回吸附处理步骤进行除杂。
6.根据权利要求5所述的一种纯化硫酸锰溶液的方法，其特征在于，所述转型处理中的通入液碱的流速为3～5BV/h，所述通入硫酸锰溶液的流速为2～5BV/h。
7.根据权利要求1所述的一种纯化硫酸锰溶液的方法，其特征在于，所述的方法还包括将处理后的硫酸锰溶液进行蒸发浓缩、结晶析出、离心过滤、干燥后得到一水硫酸锰晶体成品。
8.根据权利要求7所述的一种纯化硫酸锰溶液的方法，其特征在于，将所述一水硫酸锰的生产中离心过滤产生的母液返回吸附处理进行除杂。
9.根据权利要求7所述的一种纯化硫酸锰溶液的方法，其特征在于，所述一水硫酸锰晶体的含水率为5～8％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Longtan Industrial Park, Longtan town Bobai County Yulin city the Guangxi Zhuang Autonomous Region 537624 Applicant after: GUANGXI YINYI RENEWABLE RESOURCES CO., LTD. Applicant after: Guangxi Silver billion new material Co., Ltd. Address before: Longtan Industrial Park, Longtan town Bobai County Yulin city the Guangxi Zhuang Autonomous Region 537624 Applicant before: GUANGXI YINYI RENEWABLE RESOURCES CO., LTD. Applicant before: Guangxi Yinyi Science and Technology Mine Metallurgy Co., Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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