CN107586949A - 一种电解金属锰的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电解金属锰的制备方法，其包括将软锰矿和黄铁矿原料分别磨成粉粒后按比例混合在焙烧设备中进行焙烧；对上述焙烧后的混合物进行选择性浸出，将硫酸锰浸出液输入至容器内，加入硫化钡，进行搅拌、过滤；过滤后的滤液从内轴内腔流出，对滤液进行三段净化，再过滤取上清液电解，得到硫酸锰电解液，将硫酸锰电解液电解得到电解金属锰。本发明将锰矿经过硫酸化焙烧，在后续浸出中可不使用硫酸，在降低生产成本的同时，也大大减轻对环境的污染；同时利用驱动搅拌棒旋转的内、外轴对溶液进行过滤，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

一种电解金属锰的制备方法

技术领域

本发明涉及一种电解金属锰的制备方法。

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。采用现有湿法冶金技术生产电解金属锰等产品时，矿石中含有大量的铁杂质增加了溶液净化的负担，且工艺流程时间较长，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金属锰的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电解金属锰的制备方法，其包括以下步骤：

（1）将软锰矿和黄铁矿原料分别磨成粉粒后按比例混合在焙烧设备中进行焙烧；

（2）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；

（5）容器内的溶液经露出的一段内轴过滤掉沉淀；

（6）过滤后的滤液从内轴内腔流出，对滤液进行三段净化，再过滤取上清液电解，得到硫酸锰电解液；

（7）在硫酸锰电解液中加入电解添加剂和缓冲剂，使溶液的pH=7；

（8）然后倒入电解槽，在电解槽内以不锈钢为阴极板、铅锡银锑四元合金为阳极板对溶液进行恒温电解，得到电解金属锰。

作为优选，所述焙烧温度为560℃～620℃，焙烧时间为3～4小时。

作为优选，浸出时，水与混合物的质量比为（5～7）:1，浸出时间为3～4小时。

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，三段净化为加入福美钠的一段净化、加入高锰酸钾的二段净化、加入活性炭的三段净化。

作为优选，所述电解添加剂为二氧化硒，每升电解液加入二氧化硒为0.05g；缓冲剂为硫酸铵，每升电解液加入硫酸铵为130g。

作为优选，步骤（8）的电解采用电流密度为360A/ 的直流电，恒温为38℃～45℃。

从以上技术方案可知，本发明将锰矿经过硫酸化焙烧，在后续浸出中可不使用硫酸，在降低生产成本的同时，也大大减轻对环境的污染；同时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，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。

一种电解金属锰的制备方法，其包括以下步骤：

首先，将软锰矿和黄铁矿原料分别磨成粉粒后按比例混合在焙烧设备中进行焙烧。若磨成的矿粉粒径太大降低了两种矿的接触面积而不能得到充分的混合，若磨成的矿粉粒径太小又会被气流带走不能完成焙烧；一般地，软锰矿与黄铁矿磨成粉粒的粒径均为150目～250目。焙烧温度控制在560℃～620℃，焙烧时间为3～4小时。

然后，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；浸出剂选择水。由于原料高温焙烧后，在熟料出炉时仍保持较高温度，直接加入清水即可以达到较高温度进行浸矿，而后温度虽然下降，但在较短时间内锰已基本完全浸出，所以不需要外加蒸汽提高浸矿速率。其中水与混合物的质量比为（5～7）:1，浸出时间为3～4小时。浸出完成后，对浸出液进行全元素分析，浸出液为含有杂质的硫酸锰浸出液，锰的浸出率85%以上。

接着，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得内腔，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。

过滤后的滤液从内轴内腔流出，对滤液进行三段净化，再过滤取上清液电解，得到硫酸锰电解液。三段净化为加入福美钠的一段净化、加入高锰酸钾的二段净化、加入活性炭的三段净化。具体来说，加入福美钠的量为每升溶液0.6g，福美钠对重金属离子例如镍和钴具有良好的除杂效果，一段净化过程中铁离子的浓度有可能还是无法达到标准，这个过程还应适当加入双氧水，加入双氧水的量为每升溶液1ml；接着进行二段净化，加入高锰酸钾的量为每升8g，同时滴加少量硫酸，使pH=5，进一步对溶液中砷进行除杂；最后进行三段净化，加入活性炭的用量为每升溶液0.1g，搅拌时间为1小时。由于经过二段静化后溶液中还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，过滤后静置取上清液电解，制得合格的硫酸锰电解液。

向上述硫酸锰电解液中电解添加剂二氧化硒，每升电解液加入二氧化硒为0.05g；并加入缓冲剂硫酸铵，每升电解液加入硫酸铵为130g。并用稀硫酸和氨水调节电解液的pH值为7，将该电解液输送到电解槽中，电解槽置于恒温水浴锅中，通直流电并保持恒温后，直流电的电流密度为360A/，保持恒温为38℃～45℃，电解液开始产生电析作用，在阴极上析出金属锰，电解8小时后将所述析出金属锰放入3%重铬酸钾溶液中进行钝化，然后水洗，放入80℃烘箱中烘干24小时，将烘干后的金属锰从阴极板上剥离下来，得到电解金属锰产品。

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 (9)

1.一种电解金属锰的制备方法，其包括以下步骤：

（1）将软锰矿和黄铁矿原料分别磨成粉粒后按比例混合在焙烧设备中进行焙烧；

（2）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；

（5）容器内的溶液经露出的一段内轴过滤掉沉淀；

（6）过滤后的滤液从内轴内腔流出，对滤液进行三段净化，再过滤取上清液电解，得到硫酸锰电解液；

（7）在硫酸锰电解液中加入电解添加剂和缓冲剂，使溶液的pH=7；

（8）然后倒入电解槽，在电解槽内以不锈钢为阴极板、铅锡银锑四元合金为阳极板对溶液进行恒温电解，得到电解金属锰。

2.根据权利要求1所述电解金属锰的制备方法，其特征在于：所述焙烧温度为560℃～620℃，焙烧时间为3～4小时。

3.根据权利要求1所述电解金属锰的制备方法，其特征在于：浸出时，水与混合物的质量比为（5～7）:1，浸出时间为3～4小时。

4.根据权利要求1所述电解金属锰的制备方法，其特征在于：每升硫酸锰浸出液中加入8g硫化钡。

5.根据权利要求1所述电解金属锰的制备方法，其特征在于：搅拌时间45min。

6.根据权利要求1所述电解金属锰的制备方法，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。

7.根据权利要求1所述电解金属锰的制备方法，其特征在于：三段净化为加入福美钠的一段净化、加入高锰酸钾的二段净化、加入活性炭的三段净化。

8.根据权利要求1所述电解金属锰的制备方法，其特征在于：所述电解添加剂为二氧化硒，每升电解液加入二氧化硒为0.05g；缓冲剂为硫酸铵，每升电解液加入硫酸铵为130g。

9.根据权利要求1所述电解金属锰的制备方法，其特征在于：步骤（8）的电解采用电流密度为360A/ 的直流电，恒温为38℃～45℃。