CN105668641B - 一种硫酸直接焙烧软锰矿制备硫酸锰溶液的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种硫酸直接焙烧软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，所述方法包括如下步骤：(1)将软锰矿与浓硫酸和水混合，得到混合物料；(2)将混合物料在温度为550‑700℃的条件下焙烧，得到焙烧熟料；(3)将焙烧熟料与水混合溶出，得到溶出物料；(4)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，所述滤液即为硫酸锰溶液。利用所述方法制备硫酸锰溶液不需添加任何还原物质，工艺简单易于操作，锰的提取率可达90％‑98％，并且易于过滤；相对酸浸法和高压法相比，不需特殊耐酸耐高压设备；能够实现锰与其他元素的有效分离，制备出的硫酸锰溶液中铁离子浓度在0.5g/L以下。
Description
技术领域
本发明属于矿物加工及废弃物利用技术领域，涉及一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，尤其涉及一种硫酸直接焙烧软锰矿制备硫酸锰溶液的方法。
背景技术
中国是全球锰系产品的最大生产国和消费国，但高品位锰矿(Mn>40％)资源主要分布在南非、加蓬、巴西和澳大利亚等少数几个国家。我国锰矿平均品位21.4％(碳酸锰矿平均品位18％左右，氧化锰矿平均含猛约24％)，不及世界平均品位48％的一半。富锰矿(氧化锰矿Mn>30％、碳酸锰矿Mn>25％)储量只占总储量的6.4％，符合国际商品级的富猛矿石(Mn>48％)几乎没有，93.6％的猛矿资源为贫猛矿。随着多年的大量开采，作为锰冶金原料的碳酸锰矿资源逐渐枯竭，目前所能使用碳酸锰矿品位由含锰18％-20％已降低到只有13％-15％，尤其是近年中国锰系产业的迅猛发展，冶金、化学、电子等行业对锰的需求量逐年增加，加剧了锰矿石的供需矛盾，国内锰矿已远不能满足要求。另一方面，我国拥有大量低品位的软猛矿，一些矿山采富弃贫，造成大量的低品位软猛矿变为尾矿、矿泥而堆积起来，既污染环境，又是对资源的极大浪费。因此，经济合理地利用国内低品位软猛矿，扩大锰业生产原料，对我国锰业的可持续发展以及锰矿资源的清洁利用均具有重要意义。
硫酸锰是一种非常重要的化工中间体，约80％其它锰盐，如二氧化锰、碳酸锰、四氧化三锰、一氧化锰和一水硫酸锰都是以硫酸锰为基础原料制得。硫酸锰也是重要的饲料添加剂和肥料添加剂，将适量硫酸锰加进饲料中，补充饲料中锰元素的不足，促进牲畜和家禽的发育，并有催肥效果。硫酸锰还广泛用于医药、农药、油漆催干剂、造纸、陶瓷、印染及催化剂领域。
软锰矿是生产硫酸锰的重要原料，世界上约80％的硫酸锰是由软锰矿加工制得的。传统工艺一般要求软锰矿矿石中锰质量分数大于28％。随着矿石资源的开发，高品位软锰矿越来越少，而锰质量分数小于25％的低含量软锰矿却大量产出。因此有效利用低品位软锰矿进行化学加工制取硫酸锰，是值得重视的研究课题。
目前用软锰矿制备硫酸锰的方法主要有：
(1)还原焙烧—硫酸浸出工艺。CN 104445425A公开了用煤粉还原焙烧-硫酸浸出工艺，该工艺能耗大，成本高，劳动强度大，有污染。CN 101456597A公开了用二氧化硫还原软锰矿湿法工艺，这种方法需要的SO2量大，而废气中SO2的含量低且不稳定，需增浓后才能使用，或者是燃烧硫矿石来补充，同时废气中SO2的输送问题难以解决。
(2)两矿一步浸出工艺。CN 103757445A公开了用硫铁矿与软锰矿混合加热酸浸出工艺，该工艺反应控制较复杂，操作不便，且所加还原物质均会带入铁杂质，致使除杂工艺复杂，硫酸锰品质受到影响。
(3)直接酸浸法。Reductive dissolution of manganese ore in sulfuric acidin the presence of iron metal(Mohammad Sh.Bafghi etc，Hydrometallurgy，2008，90，207–212)介绍了铁粉还原硫酸浸出工艺；用硫酸亚铁浸出低品位锰矿(王德全，宋庆双.东北大学学报，1996，17，606-608)中介绍了用硫酸亚铁还原硫酸浸出工艺；硫化亚铁还原浸出锰结核试验研究(柴婉秋，沈裕军.矿冶工程，2010，30，74-76)中介绍了采用硫化亚铁还原硫酸浸出工艺。直接酸浸法浸取过程中杂质元素的浸出不易控制，使得浸取液中杂质含量偏高，给后续的除杂阶段造成了很大的压力，而且浸取时硫酸用量很大，对设备的耐腐蚀程度要求比较高等问题。
(4)有机物还原浸取工艺。Reductive leaching of manganese from low-grademanganese ore in H2SO4using cane molasses as reductant(Haifeng Su etc，Hydrometallurgy，2008，93，136-139)介绍了用蔗糖蜜还原软锰矿酸浸出工艺，CN104195331A公开了用稻草杆还原软锰矿酸浸出工艺。
以上几种方法均是利用硫化矿物和一些具有还原性的无机物或有机物将高价锰还原为低价锰，再与硫酸反应达到浸出锰的目的，流程控制较复杂，操作不便。
(5)高压结晶法。硫酸锰生产新工艺研究(马饶等无机盐工业，2006，38，39-41)中均介绍了采用压力釜升温加压结晶法生产硫酸锰工艺。该工艺对设备系统的材质要求和质量要求较为严格，对系统中的设备管道配置要科学合理，否则，会对系统的正常安全运行造成影响。
(6)细菌冶金法。近十年来，美国、前苏联、印度等国学者开展了异养微生物浸锰，将其还原成易溶于水的二价锰，有的异养菌可以产生有机酸使氧化锰转变为离子状态或金属有机络合物进入溶液，以达到浸出目的，有些学者认为锰结核的生物提取法比之非生物湿法冶金提取法的速度慢，但生物法可以半连续性每天进行，只要求比较少的能源和试剂，成本低，因此有工业生产的可能性，但至今未见报道。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种硫酸直接焙烧软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，利用所述方法制备硫酸锰溶液不需添加任何还原物质，工艺简单易于操作，锰的提取率可达90-98％，并且易于过滤；相对酸浸法和高压法相比，不需特殊耐酸耐高压设备；能够实现锰与其他元素的有效分离，制备出的硫酸锰溶液中铁离子浓度在0.5g/L以下。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种制备硫酸锰溶液的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将软锰矿与浓硫酸和水混合，得到混合物料；
(2)将混合物料在温度为550-700℃的条件下焙烧，得到焙烧熟料；
(3)将焙烧熟料与水混合溶出，得到溶出物料；
(4)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，所述滤液即为硫酸锰溶液。
所述混合物料的焙烧温度550-700℃，如560℃、580℃、600℃、605℃、610℃、615℃、620℃、650℃、680℃或690℃等，所述混合物料的焙烧温度低则锰的提取率较低且溶液中铁离子含量较高；焙烧温度高对硫酸锰溶液中铁离子含量影响较小，但所生成的硫酸锰分解，导致锰提取率降低。
本发明提供的硫酸直接焙烧软锰矿制备硫酸锰溶液的方法能够实现锰与其他元素的有效分离，不需添加任何还原物质，工艺简单易于操作，锰的提取率可达90-98％，并且易于过滤；相对酸浸法和高压法相比，不需特殊耐酸耐高压设备，制备出的硫酸锰溶液中铁离子浓度在0.5g/L以下。
将软锰矿中的氧化铁和氧化锰与浓硫酸完全反应生成盐所消耗的浓硫酸的质量计为1，步骤(1)所述浓硫酸与软锰矿的质量之比为(1.5-3):1，如1.6:1、1.8:1、2.0:1、2.2:1、2.5:1、2.8:1或2.9:1等。
步骤(1)所述水与浓硫酸的体积比为(0.2-1):1，如0.3:1、0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1或0.9:1等。水的使用能够提高浓硫酸与软锰矿反应的活性。水与浓硫酸的体积比大则混合物料在焙烧过程中物料容易喷溅，且降低硫酸浓度，锰的提取率降低；体积比小则降低体系流动性，从而降低反应接触面积，不利于反应进行。
优选地，步骤(1)所述的水为去离子水，使用去离子水能够避免引用其他杂质。
步骤(1)所述软锰矿为低品位软锰矿(矿中锰的质量百分含量约为25.69％)。所述软锰矿也可为高品位软锰矿，但目前国内高品位软锰矿紧缺，为了综合利用资源优选使用低品位软锰矿。
优选地，步骤(1)所述软锰矿的颗粒大小为100-200目，如120目、130目、140目、150目、160目、170目、180目或190目等。软锰矿的颗粒大小影响软锰矿与浓硫酸的反应速率，软锰矿的颗粒大则减小反应接触面积，从而降低锰的提取率；软锰矿的颗粒减小到200目以上对锰的提取率影响不大。
优选地，所述100-200目软锰矿通过研磨并过100-200目筛得到。
优选地，步骤(1)所述软锰矿的主要矿相为二氧化锰、二氧化硅和三氧化二铁。
优选地，步骤(2)所述焙烧的时间为2-4h，如2.2h、2.5h、2.8h、3.0h、3.2h、3.5h或3.8h等。
优选地，步骤(2)焙烧产生的三氧化硫尾气用质量分数为60％-70％的硫酸吸收后返回步骤(1)。
步骤(3)所述焙烧熟料与水的质量比为1:(4-6)，如1:4.2、1:4.3、1:4.5、1:4.8、1:5.0、1:5.2、1:5.5或1:5.8等。
优选地，步骤(3)所述水为去离子水，所述去离子水的使用能够避免引入其他杂质。
步骤(3)所述溶出的温度为85-95℃，如88℃、90℃、92℃或94℃等。
优选地，步骤(3)所述溶出的时间为30-60min，如33min、35min、38min、40min、45min、48min、50min、52min、55min或58min等。
步骤(4)所述滤渣用水洗涤，洗涤后得到的洗涤液与所述滤液混合后即为硫酸锰溶液。
优选地，所述洗涤的次数为1-2次。洗涤滤渣回收洗涤液有助于提高软锰矿中锰的回收率。洗涤次数可以是3次、4次或6次，但是洗涤次数过多，洗涤的经济性降低。
优选地，所述水为去离子水，所述去离子水不会向硫酸锰溶液中引入其他杂质。
步骤(4)所述固液分离为本领域常用的操作，典型但非限制性的固液分离方式可为过滤等。
步骤(4)所得滤渣进行烘干处理。
优选地，所述烘干的温度为100-120℃，如102℃、105℃、108℃、110℃、112℃、115℃或118℃等。
优选地，步骤(4)所述滤渣的主要成分为二氧化硅和三氧化二铁。本领域技术人员可根据需要将所述二氧化硅和三氧化二铁进行进一步分离。
作为优选的技术方案，所述方法包括如下步骤：
(1)将颗粒大小为100-200目的低品位软锰矿与浓硫酸和去离子水混合，得到混合物料，其中，将低品位软锰矿中的氧化铁、氧化锰与浓硫酸完全反应生成盐所消耗的浓硫酸的质量计为1，浓硫酸与低品位软锰矿的质量比为(1.5-3):1；所述水与浓硫酸的体积比为(0.2-1):1；
(2)将混合物料在550-700℃焙烧2-4h，得到焙烧熟料，焙烧产生的三氧化硫尾气用质量分数为60％-70％的硫酸吸收后，返回步骤(1)；
(3)将焙烧熟料与去离子水按照质量比1:(4-6)混合，在85-95℃条件下溶出30-60min，得到溶出物料；
(4)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，将滤渣用去离子水洗涤一次，所得洗涤液与滤液混合，得到所述硫酸锰溶液。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法不需添加任何还原物质，工艺简单易于操作，锰的提取率高(锰的提取率可达90-98％)，易于过滤；相对酸浸法和高压法相比，不需特殊耐酸耐高压设备，制备出的硫酸锰溶液中铁离子浓度在0.5g/L以下。
附图说明
图1是实施例1提供的软锰矿、焙烧熟料和滤渣的XRD图谱。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
以下实施例及对比例中的酸矿比为将软锰矿中的氧化铁、氧化锰与浓硫酸完全反应生成盐所消耗的浓硫酸的质量计为1，浓硫酸与软锰矿的质量比；水酸比为所述水与浓硫酸的体积比。
表1 软锰矿成分表
| 成分 | 总Mn | 总Fe | MnO | 其它 | ||
| 含量(％) | 25.69 | 5.49 | 38.30 | 9.30 | 48.65 | 余量 |
实施例1
一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)称取10g经磨细并过100目筛的软锰矿，所述软锰矿的成分如表1所示；
(2)将所述软锰矿与9.6mL浓硫酸(酸矿比为3:1)和1.9mL去离子水(水酸比为0.2:1)均匀混合，得到混合物料；
(3)将混合物料在550℃下焙烧，焙烧时间为4小时，得到焙烧熟料；
(4)将焙烧熟料与去离子水按照质量比为1:4溶出，溶出温度为85℃，溶出时间为60min，得到溶出物料；
(5)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，将滤渣用去离子水按照固液比1:6洗涤一次，所得洗涤液与滤液混合，得到所述硫酸锰溶液；
(6)将滤渣在110℃下烘干，滤渣主要成分为二氧化硅和三氧化二铁。
锰提取率为94.32％，铁离子含量为0.38g/L。
图1是软锰矿、步骤(3)得到的焙烧熟料和步骤(5)得到的滤渣的XRD图谱。从图1中可以看出软锰矿中的二氧化锰经过硫酸焙烧转变为硫酸锰，焙烧熟料经过溶出过滤，硫酸锰进入溶液当中，而二氧化硅和三氧化二铁留在渣中，实现了锰与硅和铁的分离。
实施例2
一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)称取10g经磨细并过120目筛的软锰矿，所述软锰矿的成分如表1所示；
(2)将所述软锰矿与9.6mL浓硫酸(酸矿比为3:1)和3.8mL去离子水(水酸比为0.4:1)均匀混合，得到混合物料；
(3)将混合物料在550℃下焙烧，焙烧时间为3小时，得到焙烧熟料；
(4)将焙烧熟料与去离子水按照质量比1:5比例溶出，溶出温度为85℃，溶出时间为50min；
(5)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，将滤渣用去离子水按照固液比1:5洗涤一次，所得洗涤液与滤液混合，得到所述硫酸锰溶液；
(6)将滤渣在120℃下烘干，滤渣主要成分为二氧化硅和三氧化二铁。
锰提取率为95.23％，铁离子含量为0.42g/L。
实施例3
一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)称取10g经磨细并过140目筛的软锰矿，所述软锰矿的成分如表1所示；
(2)将所述软锰矿与9.6mL浓硫酸(酸矿比为3:1)和5.7mL去离子水(水酸比为0.6:1)均匀混合，得到混合物料；
(3)将混合物料在550℃下焙烧，焙烧时间为2小时，得到焙烧熟料；
(4)将焙烧熟料与去离子水按照质量比1:6比例溶出，溶出温度为90℃，溶出时间为40min，得到溶出物料；
(5)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，将滤渣用去离子水按照固液比1:4洗涤一次，所得洗涤液与滤液混合，得到所述硫酸锰溶液；
(6)将滤渣在100℃下烘干，滤渣主要成分为二氧化硅和三氧化二铁。
锰提取率为96.00％，铁离子含量为0.45g/L。
实施例4
一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)称取10g经磨细并过170目筛的软锰矿，所述软锰矿的成分如表1所示；
(2)将所述软锰矿与6.4mL浓硫酸(酸矿比为2:1)和5.1mL去离子水(水酸比为0.8:1)均匀混合，得到混合物料；
(3)将混合物料在550℃下焙烧，焙烧时间为2小时，得到焙烧熟料；
(4)将焙烧熟料与去离子水按照质量比1:4比例溶出，溶出温度为90℃，溶出时间为30min，得到溶出物料；
(5)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，将滤渣用去离子水按照固液比1:4洗涤一次，所得洗涤液与滤液混合，得到所述硫酸锰溶液；
(6)将滤渣在100℃下烘干，滤渣主要成分为二氧化硅和三氧化二铁。
锰提取率为94.47％，铁离子含量为0.43g/L。
实施例5
一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)称取5g经磨细并过200目筛的软锰矿，所述软锰矿的成分如表1所示；
(2)将所述软锰矿与3.2mL浓硫酸(酸矿比为2:1)和3.2mL去离子水(水酸比为1:1)均匀混合，得到混合物料；
(3)将混合物料在600℃下焙烧，焙烧时间为3小时，得到焙烧熟料；
(4)将焙烧熟料与去离子水按照质量比1:5比例溶出，溶出温度为95℃，溶出时间为60min，得到溶出物料；
(5)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，将滤渣用去离子水按照固液比1:5洗涤一次，所得洗涤液与滤液混合，得到所述硫酸锰溶液；
(6)将滤渣在110℃下烘干，滤渣主要成分为二氧化硅和三氧化二铁。
锰提取率为97.78％，铁离子含量为0.30g/L。
实施例6
一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)称取5g经磨细并过100目筛的软锰矿，所述软锰矿的成分如表1所示；
(2)将所述软锰矿与3.2mL浓硫酸(酸矿比为2:1)和3.2mL去离子水(水酸比为1:1)均匀混合，得到混合物料；
(3)将混合物料在600℃下焙烧，焙烧时间为4小时，得到焙烧熟料；
(4)将焙烧熟料与去离子水按照质量比1:6比例溶出，溶出温度为95℃，溶出时间为50min，得到溶出物料；
(5)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，将滤渣用去离子水按照固液比1:6洗涤一次，所得洗涤液与滤液混合，得到所述硫酸锰溶液；
(6)将滤渣在120℃下烘干，滤渣主要成分为二氧化硅和三氧化二铁。
锰提取率为97.12％，铁离子含量为0.28g/L。
实施例7
一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)称取5g经磨细并过120目筛的软锰矿，所述软锰矿的成分如表1所示；
(2)将所述软锰矿与4mL浓硫酸(酸矿比为2.5:1)和2mL去离子水(水酸比为0.8:1)均匀混合，得到混合物料；
(3)将混合物料在600℃下焙烧，焙烧时间为4小时，得到焙烧熟料；
(4)将焙烧熟料与去离子水按照质量比1:5比例溶出，溶出温度为85℃，溶出时间为40min，得到溶出物料；
(5)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，将滤渣用去离子水按照固液比1:6洗涤一次，所得洗涤液与滤液混合，得到所述硫酸锰溶液；
(6)将滤渣在120℃下烘干，滤渣主要成分为二氧化硅和三氧化二铁。
锰提取率为98.20％，铁离子含量为0.26g/L。
实施例8
一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)称取5g经磨细并过140目筛的软锰矿，所述软锰矿的成分如表1所示；
(2)将所述软锰矿与4mL浓硫酸(酸矿比为2.5:1)和1.5mL去离子水(水酸比为0.6:1)均匀混合，得到混合物料；
(3)将混合物料在600℃下焙烧，焙烧时间为3小时，得到焙烧熟料；
(4)将焙烧熟料与去离子水按照质量比1:4比例溶出，溶出温度为85℃，溶出时间为30min，得到溶出物料；
(5)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，将滤渣用去离子水按照固液比1:4洗涤一次，所得洗涤液与滤液混合，得到所述硫酸锰溶液；
(6)将滤渣在110℃下烘干，滤渣主要成分为二氧化硅和三氧化二铁。
锰提取率为97.87％，铁离子含量为0.23g/L。
实施例9
一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)称取15g经磨细并过170目筛的软锰矿，所述软锰矿的成分如表1所示；
(2)将所述软锰矿与12mL浓硫酸(酸矿比为2.5:1)和4.8mL去离子水(水酸比为0.4:1)均匀混合，得到混合物料；
(3)将混合物料在650℃下焙烧，焙烧时间为2小时，得到焙烧熟料；
(4)将焙烧熟料与去离子水按照质量比1:5比例溶出，溶出温度为90℃，溶出时间为60min，得到溶出物料；
(5)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，将滤渣用去离子水按照固液比1:5洗涤一次，所得洗涤液与滤液混合，得到所述硫酸锰溶液；
(6)将滤渣在100℃下烘干，滤渣主要成分为二氧化硅和三氧化二铁。
锰提取率为95.68％，铁离子含量为0.02g/L。
实施例10
一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)称取15g经磨细并过200目筛的软锰矿，所述软锰矿的成分如表1所示；
(2)将所述软锰矿与9.6mL浓硫酸(酸矿比为2:1)和1.9mL去离子水(水酸比为0.2:1)均匀混合，得到混合物料；
(3)将混合物料在650℃下焙烧，焙烧时间为4小时，得到焙烧熟料；
(4)将焙烧熟料与去离子水按照质量比1:6比例溶出，溶出温度为90℃，溶出时间为50min，得到溶出物料；
(5)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，将滤渣用去离子水按照固液比1:5洗涤一次，所得洗涤液与滤液混合，得到所述硫酸锰溶液；
(6)将滤渣在100℃下烘干，滤渣主要成分为二氧化硅和三氧化二铁。
锰提取率为98.78％，铁离子含量为0.011g/L。
实施例11
一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)称取15g经磨细并过100目筛的软锰矿，所述软锰矿的成分如表1所示；
(2)将所述软锰矿与9.6mL浓硫酸(酸矿比为2:1)和1.9mL去离子水(水酸比为0.2:1)均匀混合，得到混合物料；
(3)将混合物料在650℃下焙烧，焙烧时间为3小时，得到焙烧熟料；
(4)将焙烧熟料与去离子水按照质量比1:4比例溶出，溶出温度为95℃，溶出时间为40min，得到溶出物料；
(5)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，将滤渣用去离子水按照固液比1:6洗涤一次，所得洗涤液与滤液混合，得到所述硫酸锰溶液；
(6)将滤渣在120℃下烘干，滤渣主要成分为二氧化硅和三氧化二铁。
锰提取率为95.64％，铁离子含量为0.01g/L。
实施例12
一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)称取15g经磨细并过120目筛的软锰矿，所述软锰矿的成分如表1所示；
(2)将所述软锰矿与9.6mL浓硫酸(酸矿比为1.5:1)和9.6mL去离子水(水酸比为1:1)均匀混合，得到混合物料；
(3)将混合物料在650℃下焙烧，焙烧时间为4小时，得到焙烧熟料；
(4)将焙烧熟料与去离子水按照质量比1:5比例溶出，溶出温度为95℃，溶出时间为30min，得到溶出物料；
(5)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，将滤渣用去离子水按照固液比1:4洗涤一次，所得洗涤液与滤液混合，得到所述硫酸锰溶液；
(6)将滤渣在110℃下烘干，滤渣主要成分为二氧化硅和三氧化二铁。
锰提取率为94.10％，铁离子含量为0.01g/L。
实施例13
一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)称取20g经磨细并过140目筛的软锰矿，所述软锰矿的成分如表1所示；
(2)将所述软锰矿与9.6mL浓硫酸(酸矿比为1.5:1)和7.7mL去离子水(水酸比为0.8:1)均匀混合，得到混合物料；
(3)将混合物料在700℃下焙烧，焙烧时间为4小时，得到焙烧熟料；
(4)将焙烧熟料与去离子水按照质量比1:6比例溶出，溶出温度为95℃，溶出时间为60min，得到溶出物料；
(5)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，将滤渣用去离子水按照固液比1:6洗涤一次，所得洗涤液与滤液混合，得到所述硫酸锰溶液；
(6)将滤渣在120℃下烘干，滤渣主要成分为二氧化硅和三氧化二铁。
锰提取率为90.32％，铁离子含量为0.005g/L。
实施例14
一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)称取20g经磨细并过170目筛的软锰矿，所述软锰矿的成分如表1所示；
(2)将所述软锰矿与9.6mL浓硫酸(酸矿比为1.5:1)和5.8mL去离子水(水酸比为0.6:1)均匀混合，得到混合物料；
(3)将混合物料在700℃下焙烧，焙烧时间为3小时，得到焙烧熟料；
(4)将焙烧熟料与去离子水按照质量比1:4比例溶出，溶出温度为95℃，溶出时间为50min，得到溶出物料；
(5)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，将滤渣用去离子水按照固液比1:6洗涤一次，所得洗涤液与滤液混合，得到所述硫酸锰溶液；
(6)将滤渣在120℃下烘干，滤渣主要成分为二氧化硅和三氧化二铁。
锰提取率为91.02％，铁离子含量为0.006g/L。
实施例15
一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)称取20g经磨细并过200目筛的软锰矿，所述软锰矿的成分如表1所示；
(2)将所述软锰矿与9.6mL浓硫酸(酸矿比为1.5:1)和3.8mL去离子水(水酸比为0.4:1)均匀混合，得到混合物料；
(3)将混合物料在700℃下焙烧，焙烧时间为2小时，得到焙烧熟料；
(4)将焙烧熟料与去离子水按照质量比1:5比例溶出，溶出温度为90℃，溶出时间为40min，得到溶出物料；
(5)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，将滤渣用去离子水按照固液比1:5洗涤一次，所得洗涤液与滤液混合，得到所述硫酸锰溶液；
(6)将滤渣在110℃下烘干，滤渣主要成分为二氧化硅和三氧化二铁。
锰提取率为92.45％，铁离子含量为0.008g/L。
实施例16
一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)称取20g经磨细并过200目筛的软锰矿，所述软锰矿的成分如表1所示；
(2)将所述软锰矿与9.6mL浓硫酸(酸矿比为1.5:1)和1.9mL去离子水(水酸比为0.2:1)均匀混合，得到混合物料；
(3)将混合物料在700℃下焙烧，焙烧时间为3小时，得到焙烧熟料；
(4)将焙烧熟料与去离子水按照质量比1:6比例溶出，溶出温度为90℃，溶出时间为30min，得到溶出物料；
(5)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，将滤渣用去离子水按照固液比1:5洗涤一次，所得洗涤液与滤液混合，得到所述硫酸锰溶液；
(6)将滤渣在100℃下烘干，滤渣主要成分为二氧化硅和三氧化二铁。
锰提取率为91.21％，铁离子含量为0.007g/L。
对比例1
一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，所述方法除焙烧温度为500℃外，其余与实施例12相同。
锰提取率为88.11％，铁离子含量为0.92g/L。
对比例2
一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，所述方法除焙烧温度为750℃外，其余与实施例12相同。
锰提取率为84.78％，铁离子含量为0.004g/L。
对比例3
一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，所述方法除焙烧温度为800℃外，其余与实施例12相同。
锰提取率为72.50％，铁离子含量为0.003g/L。
对比例4
一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，所述方法除酸矿比为1:1外，其余与实施例12相同。
锰提取率为86.92％，铁离子含量为0.009g/L。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (19)
1.一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将软锰矿与浓硫酸和水混合，得到混合物料；将软锰矿中的氧化铁和氧化锰与浓硫酸完全反应生成盐所消耗的浓硫酸的质量计为1，步骤(1)所述浓硫酸与软锰矿的质量之比为(1.5-3):1，水与浓硫酸的体积比为(0.2-1):1；
(2)将混合物料在温度为550-700℃的条件下焙烧，得到焙烧熟料；
(3)将焙烧熟料与水混合溶出，得到溶出物料；
(4)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，所述滤液即为硫酸锰溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的水为去离子水。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述软锰矿为低品位软锰矿。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述软锰矿的颗粒大小为100-200目。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述100-200目软锰矿通过研磨并过100-200目筛得到。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述软锰矿的主要矿相为二氧化锰、二氧化硅和三氧化二铁。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述焙烧的时间为2-4h。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)焙烧产生的三氧化硫尾气用质量分数为60％-70％的硫酸吸收后返回步骤(1)。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述焙烧熟料与水的质量比为1:(4-6)。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述水为去离子水。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述溶出的温度为85-95℃。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述溶出的时间为30-60min。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述滤渣用水洗涤，洗涤后得到的洗涤液与所述滤液混合后即为硫酸锰溶液。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述洗涤的次数为1-2次。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述水为去离子水。
16.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(4)所得滤渣进行烘干处理。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述烘干的温度为100-120℃。
18.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述滤渣的主要成分为二氧化硅和三氧化二铁。
19.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将颗粒大小为100-200目的低品位软锰矿与浓硫酸和去离子水混合，得到混合物料，其中，将低品位软锰矿中的氧化铁、氧化锰与浓硫酸完全反应生成盐所消耗的浓硫酸的质量计为1，浓硫酸与低品位软锰矿的质量比为(1.5-3):1，所述水与浓硫酸的体积比为(0.2-1):1；
(2)将混合物料在550-700℃焙烧2-4h，得到焙烧熟料，焙烧产生的三氧化硫尾气用质量分数为60％-70％的硫酸吸收后返回步骤(1)；
(3)将焙烧熟料与去离子水按照质量比1:(4-6)混合，在85-95℃条件下溶出30-60min，得到溶出物料；
(4)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，将滤渣用去离子水洗涤一次，所得洗涤液与滤液混合，得到所述硫酸锰溶液。
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