CN106191918B

CN106191918B - 一种制备硫酸锰溶液脱杂剂的方法

Info

Publication number: CN106191918B
Application number: CN201610696253.6A
Authority: CN
Inventors: 陶政修; 杨茂峰; 龙浩; 覃宝桂; 陈光耀; 潘久华
Original assignee: Laibin China Tin Smelting Co ltd
Current assignee: Laibin China Tin Smelting Co ltd
Priority date: 2016-08-19
Filing date: 2016-08-19
Publication date: 2018-08-10
Anticipated expiration: 2036-08-19
Also published as: CN106191918A

Abstract

一种制备硫酸锰溶液脱杂剂的方法，包括如下步骤：将N，N‑二(2‑羟基乙基)十八烷酰胺和二硫化碳按比例在不锈钢混涅机内低温混合；然后按比例分批次在混涅机内加入氢氧化钠固体粉末，反应生成N，N‑二(2‑黄原酸基钠乙基)十八烷酰胺和水；将反应产物进行包装，得到硫酸锰溶液脱杂剂。本发明制备的脱杂剂，能够在常温下脱去硫酸锰溶液中的锌、铜、镉、钴、镍等多种阳离子杂质，制备工艺简单，成本低，稳定性好，适用性强。

Description

一种制备硫酸锰溶液脱杂剂的方法

技术领域

本发明涉及有机化工产品合成和黑色金属湿法冶炼领域，特别是一种制备硫酸锰溶液脱杂剂的方法。

背景技术

在湿法电解生产二氧化锰和湿法电解生产金属锰的过程中，当硫酸锰电解溶液中的锌、铜、镉、钴、镍等阳离子杂质较高时，会引发二氧化锰产品或金属锰产品杂质超标，无法达到预期的质量标准要求。因此，为了确保电解产品的质量，必须对进入电解前的硫酸锰溶液进行脱去锌、铜、镉、钴、镍等多种阳离子杂质的净化处理。

目前，脱去硫酸锰溶液中的阳离子杂质的方法主要有硫化钠沉淀法和福美钠络合法：硫化钠沉淀法是将硫化钠固体粉末直接加入到净化槽内的硫酸锰溶液中，利用硫离子与锌、铜、镉、钴、镍等金属阳离子生成溶解度很小的金属硫化物沉淀，从而达到脱去硫酸锰溶液杂质的目的。该方法操作简单，试剂的用量较小，且对铜、钴、镍的除去效果很好，但对锌、镉的脱除效果较差，只能用于锌、镉含量较低的硫酸锰溶液脱杂，且过程中产出硫化氢有毒气体，现场作业环境恶化，此外过量的硫化钠也会与金属锰结合，生成硫化锰沉淀，造成金属锰的损失。

福美钠络合法是将福美钠固体粉末直接加入到净化槽内的硫酸锰溶液中，利用硫代甲酸基与锌、铜、镉、钴、镍等金属阳离子生成溶解度很小的硫代甲酸金属络合物沉淀，从而达到脱去硫酸锰溶液杂质的目的。该方法操作简单，且对锌、铜、镉、钴、镍的综合脱除效果好，现场作业环境得到改善，但由于试剂本身溶解于硫酸锰溶液中，因此试剂消耗大，成本高，且由于生成的硫代甲酸金属络合物分子量较小，需要对除杂后的溶液进行絮凝沉淀处理。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备硫酸锰溶液脱杂剂的方法，能够在常温下脱去硫酸锰溶液中的锌、铜、镉、钴、镍等多种阳离子杂质，脱杂效果好，脱杂剂产品性能稳定，适用性强，并且制备工艺简单，成本低。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：一种制备硫酸锰溶液脱杂剂的方法，包括如下步骤：

(1)、混料：将N，N-二(2-羟基乙基)十八烷酰胺和二硫化碳按重量比为 371：152加入到不锈钢混涅机内，在温度0～10℃下混合，形成混合料；

(2)、合成反应：按氢氧化钠固体粉末总重量与混合料总重量比为80：523 分3～5次均衡在不锈钢混涅机内加入氢氧化钠固体粉末，在温度0～30℃下进行合成反应，生成N，N-二(2-黄原酸基钠乙基)十八烷酰胺和水；

(3)、产品形成：在温度10～30℃下，将N，N-二(2-黄原酸基钠乙基) 十八烷酰胺和水，进行包装，得到硫酸锰溶液脱杂剂产品。

所述制备硫酸锰溶液脱杂剂的方法，主要化学反应方程式如下：

(HOCH₂CH₂)₂N(CO)(C₁₇H₃₅)+2CS₂+2NaOH→(NaSSCOCH₂CH₂)₂N(CO)(C₁₇H₃₅)+2H₂O。

除另有说明外，本发明所述的百分比均为质量百分比，各组分含量百分数之和为100％。

本发明的突出优点在于：

脱杂剂的制备原料充足，制备过程中所用到的N，N-二(2-羟基乙基)十八烷酰胺、二硫化碳、氢氧化钠可以从市场直接采购。

脱杂剂的制备工艺简单且容易控制，制备工艺仅有三个过程，且只有一个过程发生化学反应，所有工艺过程都是在常压和较低温度下进行，不需要加压、也不需要加热，适当搅拌并控制搅拌时间即可。

脱杂剂产品性能稳定，由于采用了较大分子量的N，N-二(2-羟基乙基) 十八烷酰胺为基体，分子量达到371，基体中含有十八烷基碳链，基体分子中碳原子总数量达到22个，碳原子数量的增加及碳链的延长，提高了产品的熔点、沸点，也降低了产品的水溶性，提升了产品的稳定性；合成反应后，产品分子量进一步加大，达到567，分子中碳原子数量达到24个，更进一步提高了产品熔点、沸点，产品熔点118℃，沸点287℃，也进一步降低了产品的水溶性，在温度75℃，产品在水中的溶解度约1.4mg/L，同时，酰胺功能基的存在，增加了产品的抗氧化能力，产品具有良好稳定性。

脱杂剂脱杂能力较大，由于选用了N，N-二(2-羟基乙基)十八烷酰胺作为基体，基体中有两个羟基，进行合成反应后，基体中有两个黄原酸基功能团，能够提供两个络合杂质阳离子的功能键，可以络合两个+1价的阳离子，也可以直接络合一个+2价的阳离子，在理论上，每603克产品(含反应生成的水)，可以除去65克锌离子，或除去64克铜离子，或可以除去112克镉离子，或可以除去59克+2价钴离子、镍离子。此外，由于脱杂剂不溶解于硫酸锰溶液中，不需要额外的溶解消耗。

脱杂剂适用性强，本发明所述的脱杂剂黄原酸功能团，对锌、铜、镉、钴、镍离子的亲和力，大于对锰离子的亲和力，溶液中的锌、铜、镉、钴、镍离子与脱杂剂形成很稳定的物质，因此，脱杂剂既能够脱除溶液中的锌离子、铜离子、镉离子，也能够脱除溶液中的钴离子、镍离子。应用结果表明，脱杂剂脱除锌、铜、镉、钴、镍杂质的温度为60～70℃，该温度是湿法锰冶金过程中，硫酸锰溶液的正常温度，即使用本发明所述的脱杂剂脱杂时，不需要对溶液进行加热升温，可以将硫酸锰溶液中的锌、铜、镉、钴、镍离子分别降低到1.0mg/L、0.3mg/L、0.6mg/L、0.5mg/L、0.6mg/L，既确保经过净化脱杂后的溶液达到电解液的标准要求，也节约了脱杂过程的能源消耗。

附图说明

图1为本发明所述的制备硫酸锰溶液脱杂剂的方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

本实施例为本发明所述的制备硫酸锰溶液脱杂剂的方法的第一实例，包括如下步骤：

(1)、混料：将N，N-二(2-羟基乙基)十八烷酰胺371公斤和二硫化碳 152公斤加入到1m³容积的不锈钢混涅机内，在温度0℃下混合10min，形成混合料523kg；

(2)、合成反应：分3次，每次间隔时间为20min，每次往不锈钢混涅机内加入氢氧化钠固体粉末 26.7kg，在温度0℃下进行合成反应，60min后，生成N， N-二(2-黄原酸基钠乙基)十八烷酰胺567kg和水36kg；

(3)、产品形成：在温度10～30℃下，将N，N-二(2-黄原酸基钠乙基) 十八烷酰胺和水，进行包装，得到硫酸锰溶液脱杂剂产品603kg。

实施例2

本实施例为本发明所述的制备硫酸锰溶液脱杂剂的方法的第二实例，包括如下步骤：

(1)、混料：将N，N-二(2-羟基乙基)十八烷酰胺1855公斤和二硫化碳 760公斤加入到5m³容积的不锈钢混涅机内，在温度5℃下混合10min，形成混合料2615kg；

(2)、合成反应：分4次，每次间隔时间为20min，每次往不锈钢混涅机内加入氢氧化钠固体粉末 100kg，在温度15℃下进行合成反应，80min后，生成N， N-二(2-黄原酸基钠乙基)十八烷酰胺2835kg和水180kg；

(3)、产品形成：在温度20℃下，将N，N-二(2-黄原酸基钠乙基)十八烷酰胺和水，进行包装，得到所述的硫酸锰溶液脱杂剂产品3015kg。

实施例3

本实施例为本发明所述的制备硫酸锰溶液脱杂剂的方法的第三实例，包括如下步骤：

(1)、混料：将N，N-二(2-羟基乙基)十八烷酰胺3710公斤和二硫化碳 1520公斤加入到10m³容积的不锈钢混涅机内，在温度10℃下混合10min，形成混合料5230kg；

(2)、合成反应：分5次，每次间隔时间为20min，每次往不锈钢混涅机内加入氢氧化钠固体粉末 160kg，在温度30℃下进行合成反应，100min后，生成 N，N-二(2-黄原酸基钠乙基)十八烷酰胺5670kg和水360kg；

(3)、产品形成：在温度30℃下，将N，N-二(2-黄原酸基钠乙基)十八烷酰胺和水，进行包装，得到所述的硫酸锰溶液脱杂剂产品6030kg。

实施例4

本实施例为本发明所述的硫酸锰溶液脱杂剂的第一应用实例：

将实施例1制备的硫酸锰溶液脱杂剂70kg，加入到80m³的净化脱杂槽内，与含Mn75g/L、Zn4mg/L、Cu5mg/L、Cd10mg/L、Co31mg/L、Ni10mg/L的硫酸锰溶液70m³，在温度60℃下，搅拌反应60min后，过滤，得到的过滤溶液含Mn75g/L、 Zn0.68mg/L、Cu0.14mg/L、Cd0.44mg/L、Co0.38mg/L、Ni0.42mg/L，过滤液的锌、铜、镉、钴、镍杂质含量满足Zn≤1.0mg/L、Cu≤0.3mg/L、Cd≤0.6mg/L、 Co≤0.5mg/L、Ni≤0.6mg/L的电解溶液标准要求，锌、铜、镉、钴、镍杂质的平均脱除率96.57％，脱杂剂消耗量为1.0kg/m³硫酸锰溶液。

实施例5

本实施例为本发明所述的硫酸锰溶液脱杂剂的第二应用实例：

将实施例2制备的硫酸锰溶液脱杂剂91kg，加入到80m³的净化脱杂槽内，与含Mn80g/L、Zn8mg/L、Cu7mg/L、Cd15mg/L、Co50mg/L、Ni20mg/L的硫酸锰溶液70m³，在温度65℃下，搅拌反应60min后，过滤，得到的过滤溶液含Mn80g/L、 Zn0.72mg/L、Cu0.15mg/L、Cd0.46mg/L、Co0.42mg/L、Ni0.48mg/L，过滤液的锌、铜、镉、钴、镍杂质含量满足Zn≤1.0mg/L、Cu≤0.3mg/L、Cd≤0.6mg/L、 Co≤0.5mg/L、Ni≤0.6mg/L的电解溶液标准要求，锌、铜、镉、钴、镍杂质的平均脱除率97.77％，脱杂剂消耗量为1.3kg/m³硫酸锰溶液。

实施例6

本实施例为本发明所述的硫酸锰溶液脱杂剂的第三应用实例：

将实施例3制备的硫酸锰溶液脱杂剂112kg，加入到80m³的净化脱杂槽内，与含Mn85g/L、Zn10mg/L、Cu10mg/L、Cd20mg/L、Co60mg/L、Ni30mg/L的硫酸锰溶液70m³，在温度70℃下，搅拌反应60min后，过滤，得到的过滤溶液含 Mn85g/L、Zn0.78mg/L、Cu0.16mg/L、Cd0.49mg/L、Co0.43mg/L、Ni0.51mg/L，过滤液的锌、铜、镉、钴、镍杂质含量满足Zn≤1.0mg/L、Cu≤0.3mg/L、Cd≤ 0.6mg/L、Co≤0.5mg/L、Ni≤0.6mg/L的电解溶液标准要求，锌、铜、镉、钴、镍杂质的平均脱除率98.18％，脱杂剂消耗量为1.6kg/m³硫酸锰溶液。

以上三个应用实例说明，本发明所制备的硫酸锰溶液脱杂剂，脱杂效率高，达到96％以上，脱杂剂平均消耗量为1.3kg/m³硫酸锰溶液，三个应用实例结果数据见表1。

表1 3个应用实例结果数据

Claims

1.一种硫酸锰溶液脱杂剂在脱除硫酸锰溶液中的杂质的应用，其特征在于，由如下步骤组成：

（1）、混料：将N，N-二（2-羟基乙基）十八烷酰胺和二硫化碳按重量比为371：152加入到不锈钢混涅机内，在温度0～10℃下混合，形成混合料；

（2）、合成反应：按氢氧化钠固体粉末总重量与混合料总重量比为80：523分3～5次均衡在不锈钢混涅机内加入氢氧化钠固体粉末，在温度0～30℃下进行合成反应，生成N，N-二（2-黄原酸基钠乙基）十八烷酰胺和水；

（3）、产品生成：在温度10～30℃下，将N，N-二（2-黄原酸基钠乙基）十八烷酰胺和水，进行包装，得到硫酸锰溶液脱杂剂产品，

（4）将步骤（3）制备得的硫酸锰溶液脱杂剂70kg，加入到80m³的净化脱杂槽内，与含Mn75g/L、Zn4mg/L、Cu5mg/L、Cd10mg/L、Co31mg/L、Ni10mg/L的硫酸锰溶液70m³，在温度60℃下，搅拌反应60min后，过滤，得到的过滤溶液含Mn75g/L、Zn0.68mg/L、Cu0.14mg/L、Cd0.44mg/L、Co0.38mg/L、Ni0.42mg/L，过滤液的锌、铜、镉、钴、镍杂质含量满足Zn≤1.0mg/L、Cu≤0.3mg/L、Cd≤0.6mg/L、Co≤0.5mg/L、Ni≤0.6mg/L的电解溶液标准要求，锌、铜、镉、钴、镍杂质的平均脱除率96.57%，脱杂剂消耗量为1.0kg/m³硫酸锰溶液。