CN107513628A - 一种电解二氧化锰的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电解二氧化锰的制备工艺，其采用将软锰矿和黄铁矿原料分别磨成粉粒后按比例混合输送至输送管上，输送管自动向焙烧炉的反应室的假底上铺撒粉粒，启动焙烧炉，然后由下向上将高压气体导向所述假底，同时由上向下将低压气体导向所述假底，焙烧完后浸出、净化，得到净化液，再对净化液进行二段除杂、电解，得到电解二氧化锰产品。本发明利用驱动搅拌棒旋转的内、外轴对溶液进行过滤，一方面可对加入了硫化钡的浸出液进行搅拌，使其反应生成沉淀；另一方面通过提升外轴使内轴对浸出液进过滤，从而将沉淀留置在容器内，无需其他的辅助设备就实现了搅拌、过滤，大大提高了生产效率。

Description

一种电解二氧化锰的制备工艺
技术领域
本发明涉及一种电解二氧化锰的制备工艺。
背景技术
天然锰矿中具有工业应用价值的主要包括氧化锰矿和碳酸锰矿，根据锰矿的品味和杂质含量的不同，目前国内和国际一般采用两种工艺方法对其进行深加工处理：一是对于有害杂质（如磷、硫）低的富矿石可直接采用火法冶炼工艺生产锰系合金产品或用作电池锰粉；二是对于大部分碳酸锰和部分氧化锰矿，一般采用湿法冶金技术生产锰的系列盐类产品。然而，随着对锰矿资源的逐年开采，高品味、低杂质的优质锰矿日益枯竭，因此，对于锰含量低、杂质含量高的复杂锰矿的研究开发和利用成为提高国内锰矿深加工企业在国际市场竞争力的关键，也在很大程度上决定了锰矿加工业能否可持续发展。在现有的制备电解二氧化锰的过程中，净化时间长，影响生产效率。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种可提高生产效率的电解二氧化锰的制备工艺。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电解二氧化锰的制备工艺，其采用下列步骤：
将软锰矿和黄铁矿原料分别磨成粉粒后按比例混合输送至输送管上，输送管自动向焙烧炉的反应室的假底上铺撒粉粒；启动焙烧炉，然后由下向上将高压气体导向所述假底，同时由上向下将低压气体导向所述假底；
（2）焙烧完成后，对上述焙烧后的混合物进行选择性浸出，得到硫酸锰浸出液；
（3）将硫酸锰浸出液输入至容器内，加入硫化钡，启动设置在外轴上的搅拌棒进行搅拌，使溶液沉淀；
（4）向上提升外轴，使设置在外轴内的中空内轴靠近所述容器底端的一段露出，容器内的溶液经露出的一段内轴过滤掉沉淀；
（5）对过滤后的滤液从进行三段除杂；
（6）将三段除杂过滤后的溶液静置，再超细过滤至加热容器中加热；
（7）再将加热容器中的溶液输送至隔膜电解槽，采用硫酸-硫酸锰体系进行电解，在阳极上析出二氧化锰，将析出的二氧化锰剥离、破碎、漂洗、磨粉、掺混，得到电解二氧化锰产品。
作为优选，每升硫酸锰浸出液中加入8g硫化钡。
作为优选，搅拌时间45min。
作为优选，露出的内轴底端设有与其内腔连通的开口，开口上覆盖有滤网。
作为优选，所述输送管设置在反应室内，并可水平移动。
作为优选，所述输送管可旋转，其上开设有数个通孔。
作为优选，反应室输出的气体经过滤后作为低压和高压气体再次输送至反应室。
作为优选，所述三段除杂为加入福美钠一段除杂，加入高锰酸钾进行二段除杂，然后加入活性碳进行三段除杂。
从以上技术方案可知，本发明利用驱动搅拌棒旋转的内、外轴对溶液进行过滤，一方面可对加入了硫化钡的浸出液进行搅拌，使其反应生成沉淀；另一方面通过提升外轴使内轴对浸出液进过滤，从而将沉淀留置在容器内，无需其他的辅助设备就实现了搅拌、过滤，大大提高了生产效率。
具体实施方式
下面详细介绍本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
一种电解二氧化锰的制备工艺，其采用下列步骤：
首先，将软锰矿和黄铁矿原料分别磨成粉粒后按比例混合输送至焙烧炉的反应室的假底上；在实施过程中，所述输送管上开设有数个通孔，粉粒反应物从该数个通孔撒向所述假底，由于输送管离假底有一定的距离，反应物从通孔掉落时可分散，减小反应物的粘结。作为优选，所述输送管可旋转，防止反应堵塞通孔。粉体铺撒完毕后，启动焙烧炉，然后由下向上将高压气体导向所述假底，同时由上向下将低压气体导向所述假底。在实施过程中，假底上铺设有小瓷珠，有利于增加反应物的接触面积，提高焙烧效果。高压气体可对反应物在焙烧过程中进行保护、催化或直接参与反应，且高压气体可将假底上的反应物向上吹起，使得反应物充分接触，进一步提高焙烧效果。
由于采用高压气体，不可避免的有一部分反应物会被高压气体携带走，因此，本发明由上向下将低压气体导向所述假底，该低压气体与高压气体除了压力不同外，其他方面均相同；由上向下的低压气体与由下向上的高压气体发生撞击，不仅可将反应物冲散，增加反应物的接触面积，而且低压气体抵消高压气体一部分压力，使反应物始终保持在假底附近，避免反应物外泄，有利于提高焙烧效果。本发明还将反应室输出的气体经过滤后作为低压和高压气体再次输送至反应室，实现气体的循环利用，一方面可节约能源，另一方面可减少环境污染。
焙烧完成后，对上述焙烧后的混合物进行选择性浸出，得到硫酸锰浸出液；再将硫酸锰浸出液输入至容器内，加入硫化钡，约每升硫酸锰浸出液中加入8g硫化钡，保证沉淀的生成。然后，启动设置在外轴上的搅拌棒进行搅拌，外轴由电机驱动旋转，实现自动化搅拌，一边搅拌一边使溶液沉淀；搅拌约45min后，向上提升外轴，使设置在外轴内的中空内轴靠近所述容器底端的一段露出；在实施过程中，露出的内轴底端设有与其内腔连通的开口，开口上覆盖有滤网，容器内的溶液经滤网滤掉沉淀，而过滤后的滤液从内轴内腔流出。
在实施过程中，内轴穿过容器底部，且可通过轴承安装在底部，外轴则不穿过容器底部，内、外轴可通过平键等连接，从而可同时旋转；在外轴带动搅拌棒旋转时，外轴遮挡内轴的开口，防止溶液从开口流出。外轴停止旋转后，向上提升外轴，露出开口；此时溶液可从开口的滤网流进内轴的内腔，实现过滤。为了防止沉淀堵塞滤网，在过滤过程中，可使内轴旋转，利用离心力使沉淀向内轴外侧甩出，避免沉淀聚集在滤网附近。从内轴流出的滤液加入福美钠进行一段除杂。且福美钠的加入量为每升溶液1g。在实施过程中，福美钠对重金属离子例如镍和钴具有良好的除杂效果，净化过程中铁离子的浓度有可能还是无法到达标准，这个过程还可适当加入双氧水以达到铁离子除去标准。
接着加入高锰酸钾进行二段除杂，加入量为每升8g，进一步对溶液中砷进行除杂；最后进行三段除杂，即加入活性碳的用量为每升溶液0.1g，搅拌时间为1小时。由于经过二段除杂后溶液中还可能存在少量的三价铁离子、铝离子和硅，其会形成胶体，加入活性炭可聚集胶体达到沉淀，静置24小时后过滤，得到纯净的硫酸锰滤液。接着将上述过滤后硫酸锰溶液倒入加热容器中，控制溶液的温度为90℃，然后启动恒流泵，将溶液输送至阴极区进行电解，电解液温度为100℃，阳极电流密度为80A/m2,电解液硫酸浓度为0.5mol/L，硫酸锰浓度为0.4mol/L，槽电压为2.2V。电解10天后，由阳极剥离二氧化锰，经破碎机破碎至需求颗粒，再采用水洗-碱洗-水洗工艺进行漂洗，一、二次漂洗碱液的温度最好为60℃，末次漂洗温度采用80℃为宜，漂洗周期为40小时左右。漂洗后的电解二氧化锰经磨粉机磨粉后收集符合粒度要求的粉末，并进行均化掺混约16小时，最终制得符合规定的二氧化锰产品。
上述实施方式仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴。

Claims (8)

1.一种电解二氧化锰的制备工艺，其采用下列步骤：
（1）将软锰矿和黄铁矿原料分别磨成粉粒后按比例混合输送至输送管上，输送管自动向焙烧炉的反应室的假底上铺撒粉粒；启动焙烧炉，然后由下向上将高压气体导向所述假底，同时由上向下将低压气体导向所述假底；
（2）焙烧完成后，对上述焙烧后的混合物进行选择性浸出，得到硫酸锰浸出液；
（3）将硫酸锰浸出液输入至容器内，加入硫化钡，启动设置在外轴上的搅拌棒进行搅拌，使溶液沉淀；
（4）向上提升外轴，使设置在外轴内的中空内轴靠近所述容器底端的一段露出，容器内的溶液经露出的一段内轴过滤掉沉淀；
（5）对过滤后的滤液从进行三段除杂；
（6）将三段除杂过滤后的溶液静置，再超细过滤至加热容器中加热；
（7）再将加热容器中的溶液输送至隔膜电解槽，采用硫酸-硫酸锰体系进行电解，在阳极上析出二氧化锰，将析出的二氧化锰剥离、破碎、漂洗、磨粉、掺混，得到电解二氧化锰产品。
2.根据权利要求1所述电解二氧化锰的制备工艺，其特征在于：每升硫酸锰浸出液中加入8g硫化钡。
3.根据权利要求1所述电解二氧化锰的制备工艺，其特征在于：搅拌时间45min。
4.根据权利要求1所述电解二氧化锰的制备工艺，其特征在于：露出的内轴底端设有与其内腔连通的开口，开口上覆盖有滤网。
5.根据权利要求1所述电解二氧化锰的制备工艺，其特征在于：所述输送管设置在反应室内，并可水平移动。
6.根据权利要求1所述电解二氧化锰的制备工艺，其特征在于：所述输送管可旋转，其上开设有数个通孔。
7.根据权利要求1所述电解二氧化锰的制备工艺，其特征在于：反应室输出的气体经过滤后作为低压和高压气体再次输送至反应室。
8.根据权利要求1所述电解二氧化锰的制备工艺，其特征在于：所述三段除杂为加入福美钠一段除杂，加入高锰酸钾进行二段除杂，然后加入活性碳进行三段除杂。
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