CN107299226A - 一种微波提取电解锰渣中锰的方法 - Google Patents

一种微波提取电解锰渣中锰的方法 Download PDF

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Abstract

一种微波提取电解锰渣中锰的方法，涉及固体废弃物利用领域。一种微波提取电解锰渣中锰的方法，包括：将混合有电解锰渣与硫酸溶液的浆料进行微波处理、固液分离得到含锰的浸出液，微波处理的温度为30‑80℃，浆料中的电解锰渣的质量浓度为20～50wt％。该方法工艺简单、且电解锰渣中锰的浸出率较高。

Description

一种微波提取电解锰渣中锰的方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物利用领域，且特别涉及一种微波提取电解锰渣中锰的方法。
背景技术
电解锰行业作为典型的湿法冶金行业，是一个典型的高能耗、高污染、高排放的“三高”行业，它在促进各地经济快速发展的同时也引发了诸如废水、废渣等严重的环境污染问题，其中电解锰渣的大量堆放与污染尤为突出。我国作为世界最大的金属锰生产与消费国，全国电解锰行业每年新增1000万吨左右的锰渣，锰渣中残留总锰量约为3％。因此，为了不浪费资源，需要对电解锰渣的锰进行回收利用。
但是，电解锰渣在长期堆放过程中颗粒逐渐凝结成坚硬的块状，可溶性二价锰逐渐被氧化为高价锰，含锰物相被二氧化硅、二水硫酸钙等脉石矿物包裹，致使传统浸出方法很难将电解锰渣中的锰元素浸出。
还有些电解锰渣中锰回收的方法中加入了一些助剂使得成本增加，且对后续处理不利，另外还存在着工艺复杂、浸出率较低的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微波提取电解锰渣中锰的方法，该方法工艺简单、且电解锰渣中锰的浸出率较高。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种微波提取电解锰渣中锰的方法，包括：
将混合有电解锰渣与硫酸溶液的浆料进行微波处理、固液分离得到含锰的浸出液，微波处理的温度为30-80℃，浆料中的电解锰渣的质量浓度为20～50wt％。
本发明实施例的有益效果是：一种微波提取电解锰渣中锰的方法，在微波的作用下，电解锰渣中的有用矿物与脉石成分间因介电损耗差异而形成温度微区差异，促使有用矿物与脉石解离，增大了有用矿物与硫酸溶液的接触面积，降低了化学反应活化能，使得硫酸溶液与有用矿物之间的反应更充分，提高了电解锰渣中锰的浸出率。由于微波的作用降低了化学反应活化能，只需反应温度为30-80℃即可，能源利用率和加热效率高、操作简便、安全无污染。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种微波提取电解锰渣中锰的方法进行具体说明。
一种微波提取电解锰渣中锰的方法，包括：
将混合有电解锰渣与硫酸溶液的浆料进行微波处理、固液分离得到含锰的浸出液，微波处理的温度为30-80℃，浆料中的电解锰渣的质量浓度为20～50wt％。
其中，电解锰渣的主要成分包括：Si 9-17wt％、S 8-14wt％、Ca6-11wt％、Al 3-8wt％、Fe 2-6wt％以及Mn 1-5wt％。
进一步地，微波处理的时间为0.5～2h。
由于微波的作用降低了化学反应活化能，缩短了反应时间。进而可有效地减少除锰以外的其他金属离子的溶出。该方法没有掺加其他助剂，试剂耗量小，有利于后续的处理工艺的简化、成本较低。优选地，微波处理的温度为40-60℃、时间为0.8-1.5h。
在发明的实施例中，微波的功率密度为1～5W/g，微波频率为2.45GHz。需要说明的是，在其他实施例中，微波频率也可为其他范围。
优选地，反应浆料中的电解锰渣的质量浓度为30～40wt％。另外，在本发明的实施例中，硫酸溶液的体积浓度为5～15％，优选地，硫酸溶液的体积浓度为10～15％。
进一步地，电解锰渣的粒度≤150μm。
此粒度范围的电解锰渣与硫酸溶液有较大的接触面积，在微波的作用下，有利于有用矿物与脉石解离，使得硫酸溶液与有用矿物之间的反应更充分，提高了电解锰渣中锰的浸出率。
进一步地，对浆料进行微波处理时还包括搅拌步骤，搅拌步骤的搅拌速率为50～150r/min。
通过对浆料进行合适速度的搅拌，同时在微波的作用下，更有利于有用矿物与脉石解离，使得硫酸溶液与有用矿物之间的反应更充分，提高电解锰渣中锰的浸出率。
一种处理电解锰渣的方法，包括上述的微波提取电解锰渣中锰的方法。该方法可以对电解锰渣进行有效的回收利用。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
一种电解锰渣中锰的提取方法，包括：将电解锰渣磨碎筛分得到150μm的粉渣，将粉渣与体积浓度为5％的硫酸溶液混合调浆得到浆料，其中，浆料中的电解锰渣的质量浓度为20wt％。将浆料置于微波反应器中，在常压条件下以及微波频率为2.45GHz、微波功率密度为1W/g、反应温度为30℃的条件下进行搅拌、反应0.5h。其中搅拌速率为50r/min。反应后进行固液分离，得到含锰的浸出液。
本实施例的电解锰渣的主要成分包括：Si 14.8wt％、S 10.2wt％、Ca 9.8wt％、Al4.4wt％、Fe 4.6wt％以及Mn 2.9wt％。
一种处理电解锰渣的方法，包括上述的微波提取电解锰渣中锰的方法。
实施例2
一种电解锰渣中锰的提取方法，包括：将电解锰渣磨碎筛分得到100μm的粉渣，将粉渣与体积浓度为10％的硫酸溶液混合调浆得到浆料，其中，浆料中的电解锰渣的质量浓度为30wt％。将浆料置于微波反应器中，在常压条件下以及微波频率为2.45GHz、微波功率密度为3W/g、反应温度为50℃的条件下进行搅拌、反应1h。其中搅拌速率为100r/min。反应后进行固液分离，得到含锰的浸出液。
本实施例的电解锰渣的主要成分包括：Si 16.1wt％、S 13.2wt％、Ca 8.5wt％、Al4.5wt％、Fe 4.9wt％以及Mn 2.6wt％。
一种处理电解锰渣的方法，包括上述的微波提取电解锰渣中锰的方法。
实施例3
一种电解锰渣中锰的提取方法，包括：将电解锰渣磨碎筛分得到80μm的粉渣，将粉渣与体积浓度为5％的硫酸溶液混合调浆得到浆料，其中，浆料中的电解锰渣的质量浓度为50wt％。将浆料置于微波反应器中，在常压条件下以及微波频率为2.45GHz、微波功率密度为5W/g、反应温度为80℃的条件下进行搅拌、反应2h。其中搅拌速率为150r/min。反应后进行固液分离，得到含锰的浸出液。
本实施例的电解锰渣的主要成分包括：Si 9.5wt％、S 8.1wt％、Ca6.7wt％、Al3.3wt％、Fe 2.8wt％以及Mn 4.1wt％。
一种处理电解锰渣的方法，包括上述的微波提取电解锰渣中锰的方法。
实施例4
一种电解锰渣中锰的提取方法，包括：将电解锰渣磨碎筛分得到120μm的粉渣，将粉渣与体积浓度为15％的硫酸溶液混合调浆得到浆料，其中，浆料中的电解锰渣的质量浓度为25wt％。将浆料置于微波反应器中，在常压条件下以及微波频率为2.45GHz、微波功率密度为3W/g、反应温度为40℃的条件下进行搅拌、反应1.5h。其中搅拌速率为100r/min。反应后进行固液分离，得到含锰的浸出液。
本实施例的电解锰渣的主要成分包括：Si 10.8wt％、S 9.4wt％、Ca 7.2wt％、Al3.8wt％、Fe 3.8wt％以及Mn 3.5wt％。
一种处理电解锰渣的方法，包括上述的微波提取电解锰渣中锰的方法。
实施例5
一种电解锰渣中锰的提取方法，包括：将电解锰渣磨碎筛分得到60μm的粉渣，将粉渣与体积浓度为8％的硫酸溶液混合调浆得到浆料，其中，浆料中的电解锰渣的质量浓度为40wt％。将浆料置于微波反应器中，在常压条件下以及微波频率为2.45GHz、微波功率密度为4W/g、反应温度为35℃的条件下进行搅拌、反应1.5h。其中搅拌速率为150r/min。反应后进行固液分离，得到含锰的浸出液。
本实施例的电解锰渣的主要成分包括：Si 10.5wt％、S 10.4wt％、Ca 7.3wt％、Al4.5wt％、Fe 2.5wt％以及Mn 3.9wt％。
一种处理电解锰渣的方法，包括上述的微波提取电解锰渣中锰的方法。
实施例6
一种电解锰渣中锰的提取方法，包括：将电解锰渣磨碎筛分得到100μm的粉渣，将粉渣与体积浓度为12％的硫酸溶液混合调浆得到浆料，其中，浆料中的电解锰渣的质量浓度为35wt％。将浆料置于微波反应器中，在常压条件下以及微波频率为2.45GHz、微波功率密度为2W/g、反应温度为55℃的条件下进行搅拌、反应0.8h。其中搅拌速率为50r/min。反应后进行固液分离，得到含锰的浸出液。
本实施例的电解锰渣的主要成分包括：Si 12.2wt％、S 12.5wt％、Ca 8.3wt％、Al5.6wt％、Fe 2.2wt％以及Mn 4.5wt％。
一种处理电解锰渣的方法，包括上述的微波提取电解锰渣中锰的方法。
实施例7
一种电解锰渣中锰的提取方法，包括：将电解锰渣磨碎筛分得到150μm的粉渣，将粉渣与体积浓度为10％的硫酸溶液混合调浆得到浆料，其中，浆料中的电解锰渣的质量浓度为45wt％。将浆料置于微波反应器中，在常压条件下以及微波频率为2.45GHz、微波功率密度为5W/g、反应温度为60℃的条件下进行反应0.5h。反应后进行固液分离，得到含锰的浸出液。
本实施例的电解锰渣的主要成分包括：Si 13.8wt％、S 12.3wt％、Ca 6.2wt％、Al4.8wt％、Fe 3.2wt％以及Mn 4.6wt％。
一种处理电解锰渣的方法，包括上述的微波提取电解锰渣中锰的方法。
对比例
一种电解锰渣中锰的提取方法，包括：将200目的电解锰渣粉末20g与体积浓度为10％的硫酸溶液100ml混合得到浆料，在水浴加热80℃的条件下浸出反应60min后进行抽滤得滤液。
试验例
锰浸出率测试：对实施例1-7的电解锰渣中锰的提取方法提取出的含锰的浸出液和对比例的滤液利用原子吸收分光光度法测定浸出的锰的含量为M1，电解锰渣中的锰含量为M0，实施例1-7的锰浸出率记录在表1中。
表1实施例1-7和对比例的锰浸出率
由表1的结果可以看出，实施例1-7的锰浸出率高于对比例的锰浸出率。说明了通过本发明实施例的电解锰渣中锰的提取方法可以得到较高的锰浸出率。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种微波提取电解锰渣中锰的方法，其特征在于，包括：
将混合有电解锰渣与硫酸溶液的浆料进行微波处理、固液分离得到含锰的浸出液，所述微波处理的温度为30-80℃，所述浆料中的所述电解锰渣的质量浓度为20～50wt％。
2.根据权利要求1所述的微波提取电解锰渣中锰的方法，其特征在于，所述微波处理的时间为0.5～2h。
3.根据权利要求2所述的微波提取电解锰渣中锰的方法，其特征在于，所述微波处理的温度为40-60℃、时间为0.8-1.5h。
4.根据权利要求1所述的微波提取电解锰渣中锰的方法，其特征在于，所述微波的功率密度为1～5W/g。
5.根据权利要求1所述的微波提取电解锰渣中锰的方法，其特征在于，所述硫酸溶液的体积浓度为5～15％。
6.根据权利要求1所述的微波提取电解锰渣中锰的方法，其特征在于，所述硫酸溶液的体积浓度为10～15％。
7.根据权利要求1所述的微波提取电解锰渣中锰的方法，其特征在于，所述电解锰渣的粒度≤150μm。
8.根据权利要求1所述的微波提取电解锰渣中锰的方法，其特征在于，对所述浆料进行所述微波处理时还包括搅拌步骤，所述搅拌步骤的搅拌速率为50～150r/min。
9.根据权利要求1所述的微波提取电解锰渣中锰的方法，其特征在于，所述微波的频率为2.45GHz。
10.根据权利要求1所述的微波提取电解锰渣中锰的方法，其特征在于，所述浆料中的所述电解锰渣的质量浓度为30～40wt％。
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