CN110205481A - 一种硅锰提取工艺 - Google Patents

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CN110205481A CN201910505207.7A CN201910505207A CN110205481A CN 110205481 A CN110205481 A CN 110205481A CN 201910505207 A CN201910505207 A CN 201910505207A CN 110205481 A CN110205481 A CN 110205481A
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胡站斌
王治安
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Abstract

本发明属于湿法冶金技术领域，尤其为一种硅锰提取工艺，针对现有的硅锰提取工艺在提取耗时较长、反应产物利用率低下、浓硫酸消耗量大的问题，现提出如下方案，该硅锰提取工艺包括以下步骤：S1：预处理：取高锰矿石原料，并利用破碎装置对高锰矿石原料进行破碎处理，得到高锰矿石碎料，备用；S2：制粉：将S1中所述的高锰矿石碎料投放到粉碎设备内进行粉碎处理，得到高锰矿石粉料，备用；S4：设计气体收集机构：在反应釜上设计并制作气体收集压缩机构。本发明设计合理，能够方便快捷的提取高锰矿石中的硅锰合金成分，且实现对水洗液和反应气体的回收利用，增加生产效益，降低生产成本，具备高效、节能、环保的特点。

Description

一种硅锰提取工艺
技术领域
本发明涉及湿法冶金技术领域，尤其涉及一种硅锰提取工艺。
背景技术
工业上生产金属锰及锰盐（硫酸锰、碳酸锰、电解二氧化锰等）的原料主要为菱锰矿（碳酸锰矿，一般要求Mn含量大于21%）、软锰矿（氧化锰矿，要求锰含量大于25%），其SiO2含量为18%左右。对软锰矿原料的处理方法主要有高温还原焙烧浸取和直接还原浸取两种方法。直接还原浸取是近年来国内应用较广的方法，但该方法对较低品位及复杂的锰矿浸出效果不佳。授权公告号为CN107400790B的专利文件公开了一种由含硅酸锰矿物的低品位高硅锰矿中提取锰的方法，工艺步骤包括：预处理：将硅酸锰矿物占30～50%的高硅锰矿矿粉加入浓硫酸进行熟化处理；浸出：a将预处理产物加入水中浸出，分离得到锰浸出液1及浸出渣；b将高硅锰矿石加入锰浸出液1，分离得锰浸出液2及固相浸出产物；固相浸出产物的处理：将固相浸出产物与浓硫酸混合进行熟化处理，分离得到锰浸出液3及浸出渣，浸出液3返回步骤b，用作浸出剂浸出高硅锰矿。该设计在较温和的条件下，除能充分浸出矿石中的菱锰矿矿物外，还能使硅酸锰转化为硫酸锰，锰的浸出率可达90%左右，大幅度地提高了锰的回收利用率，且工业实施较为容易，环境友好。
但是现有的硅锰提取工艺在提取硅锰合金成分耗时较长，且反应产物利用率比较低下，浓硫酸消耗量比较大，提高了生产成本，因此我们提出了一种硅锰提取工艺用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的硅锰提取工艺在提取耗时较长、反应产物利用率低下、浓硫酸消耗量大的缺点，而提出的一种硅锰提取工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种硅锰提取工艺，包括以下步骤：
S1：预处理：取高锰矿石原料，并利用破碎装置对高锰矿石原料进行破碎处理，得到高锰矿石碎料，备用；
S2：制粉：将S1中所述的高锰矿石碎料投放到粉碎设备内进行粉碎处理，得到高锰矿石粉料，备用；
S4：设计气体收集机构：在反应釜上设计并制作气体收集压缩机构，用于收集酸解高锰矿石产生的气体；
S5：酸解：向S4中所述的反应釜内注入浓硫酸溶液，并将S3中所述的高锰矿石粉料投放到浓硫酸溶液中进行酸解反应，同时启动气体收集压缩机构；
S6：搅拌加热：对S5中所述的高锰矿石粉料和浓硫酸溶液进行搅拌和加热处理，同时收集反应产生的气体，得到混合液和反应气体，备用；
S7：固液分离：对S6中所述的混合液进行固液分离处理，得到硅锰石渣和矿石溶液，备用；
S8：水洗：对S7中所述的硅锰石渣进行水洗处理，并将水洗用水投放到S7中所述的矿石溶液中，得到硅锰矿石和硅锰浸出液，备用；
S9：气体分离：对S6中所述的反应气体进行分离处理，将反应气体中的二氧化碳分离出来并进行液化灌装保存，入库；
S10：浓缩：对S8中所述的硅锰浸出液进行真空浓缩处理，以提高硅锰浸出液浓度，得到浓缩液并投放到S6中所述的反应釜内。
优选的，所述S1中，破碎时间为1-2小时，且破碎处理得到的高锰矿石碎料长度不大于20-30厘米。
优选的，所述S2中，粉碎时间为45-60分钟，粉料粒径不大于5-10毫米。
优选的，所述S5中，浓硫酸溶液与高锰矿石粉料投放比为5：（0.5-1.5）。
优选的，所述S6中，选取耐腐蚀搅拌机构对高锰矿石粉料进行搅拌，高锰矿石粉料的搅拌转速为120-160转/分钟，搅拌时间为2-3小时。
优选的，所述S6中，浓硫酸溶液的升温速率为0.3-1.2摄氏度/分钟，浓硫酸溶液的最终温度为92-98摄氏度。
优选的，所述S7中，在进行固液分离工作时，选取目数为10-16的不锈钢筛网进行固液分离工作。
优选的，所述S8中，在对硅锰石渣进行水洗工作的同时对硅锰石渣进行翻动处理。
优选的，所述S9中，在对反应气体进行分离的同时对反应气体进行干燥除水处理。
优选的，所述S10中，将硅锰浸出液的体积浓缩至原体积的15%-25%。
本发明中，所述一种硅锰提取工艺通过对高锰矿石依次进行破碎、粉碎处理，有效降低高锰矿石颗粒大小，利于高锰矿石进行酸解反应；
通过在反应釜内设置气体收集机构，方便收集高锰矿石酸解产生的气体，并通过分离处理可分离中反应气体中含有的大量的二氧化碳成分，提高企业效益；
通过在高锰矿石的酸解过程中进行搅拌和加热处理，使得高锰矿石的酸解过程中逐渐蒸发溶液中的水分，提高反应过程中的浓硫酸的浓度，进而有效提高反应速率，快速进行完成酸解工作，缩减反应耗费的时间，提高企业产能效益；
通过对酸解得到的高锰石渣进行水洗处理，去除硅锰矿石表面残存的硫酸成分，有效提高硅锰矿石纯净度，且通过对水洗液进行真空浓缩处理，提高水洗液中硫酸浓度，实现硫酸成分的回收利用，降低生产成本；
本发明设计合理，能够方便快捷的提取高锰矿石中的硅锰合金成分，且实现对水洗液和反应气体的回收利用，增加生产效益，降低生产成本，具备高效、节能、环保的特点。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
本实施例提出了一种硅锰提取工艺，包括以下步骤：
S1：预处理：取高锰矿石原料，并利用破碎装置对高锰矿石原料进行破碎处理，得到高锰矿石碎料，备用；
S2：制粉：将S1中所述的高锰矿石碎料投放到粉碎设备内进行粉碎处理，得到高锰矿石粉料，备用；
S4：设计气体收集机构：在反应釜上设计并制作气体收集压缩机构，用于收集酸解高锰矿石产生的气体；
S5：酸解：向S4中所述的反应釜内注入浓硫酸溶液，并将S3中所述的高锰矿石粉料投放到浓硫酸溶液中进行酸解反应，同时启动气体收集压缩机构；
S6：搅拌加热：对S5中所述的高锰矿石粉料和浓硫酸溶液进行搅拌和加热处理，同时收集反应产生的气体，得到混合液和反应气体，备用；
S7：固液分离：对S6中所述的混合液进行固液分离处理，得到硅锰石渣和矿石溶液，备用；
S8：水洗：对S7中所述的硅锰石渣进行水洗处理，并将水洗用水投放到S7中所述的矿石溶液中，得到硅锰矿石和硅锰浸出液，备用；
S9：气体分离：对S6中所述的反应气体进行分离处理，将反应气体中的二氧化碳分离出来并进行液化灌装保存，入库；
S10：浓缩：对S8中所述的硅锰浸出液进行真空浓缩处理，以提高硅锰浸出液浓度，得到浓缩液并投放到S6中所述的反应釜内。
本实施例中，S1中，破碎时间为1小时，且破碎处理得到的高锰矿石碎料长度不大于20厘米，S2中，粉碎时间为45分钟，粉料粒径不大于5毫米，S5中，浓硫酸溶液与高锰矿石粉料投放比为5：0.5，S6中，选取耐腐蚀搅拌机构对高锰矿石粉料进行搅拌，高锰矿石粉料的搅拌转速为120转/分钟，搅拌时间为2小时，S6中，浓硫酸溶液的升温速率为0.3摄氏度/分钟，浓硫酸溶液的最终温度为92摄氏度，S7中，在进行固液分离工作时，选取目数为10的不锈钢筛网进行固液分离工作，S8中，在对硅锰石渣进行水洗工作的同时对硅锰石渣进行翻动处理，S9中，在对反应气体进行分离的同时对反应气体进行干燥除水处理，S10中，将硅锰浸出液的体积浓缩至原体积的15%。
实施例二
本实施例提出了一种硅锰提取工艺，包括以下步骤：
S1：预处理：取高锰矿石原料，并利用破碎装置对高锰矿石原料进行破碎处理，得到高锰矿石碎料，备用；
S2：制粉：将S1中所述的高锰矿石碎料投放到粉碎设备内进行粉碎处理，得到高锰矿石粉料，备用；
S4：设计气体收集机构：在反应釜上设计并制作气体收集压缩机构，用于收集酸解高锰矿石产生的气体；
S5：酸解：向S4中所述的反应釜内注入浓硫酸溶液，并将S3中所述的高锰矿石粉料投放到浓硫酸溶液中进行酸解反应，同时启动气体收集压缩机构；
S6：搅拌加热：对S5中所述的高锰矿石粉料和浓硫酸溶液进行搅拌和加热处理，同时收集反应产生的气体，得到混合液和反应气体，备用；
S7：固液分离：对S6中所述的混合液进行固液分离处理，得到硅锰石渣和矿石溶液，备用；
S8：水洗：对S7中所述的硅锰石渣进行水洗处理，并将水洗用水投放到S7中所述的矿石溶液中，得到硅锰矿石和硅锰浸出液，备用；
S9：气体分离：对S6中所述的反应气体进行分离处理，将反应气体中的二氧化碳分离出来并进行液化灌装保存，入库；
S10：浓缩：对S8中所述的硅锰浸出液进行真空浓缩处理，以提高硅锰浸出液浓度，得到浓缩液并投放到S6中所述的反应釜内。
本实施例中，S1中，破碎时间为1.2小时，且破碎处理得到的高锰矿石碎料长度不大于23厘米，S2中，粉碎时间为48分钟，粉料粒径不大于6毫米，S5中，浓硫酸溶液与高锰矿石粉料投放比为5：0.7，S6中，选取耐腐蚀搅拌机构对高锰矿石粉料进行搅拌，高锰矿石粉料的搅拌转速为140转/分钟，搅拌时间为2.3小时，S6中，浓硫酸溶液的升温速率为0.5摄氏度/分钟，浓硫酸溶液的最终温度为94摄氏度，S7中，在进行固液分离工作时，选取目数为12的不锈钢筛网进行固液分离工作，S8中，在对硅锰石渣进行水洗工作的同时对硅锰石渣进行翻动处理，S9中，在对反应气体进行分离的同时对反应气体进行干燥除水处理，S10中，将硅锰浸出液的体积浓缩至原体积的18%。
实施例三
本实施例提出了一种硅锰提取工艺，包括以下步骤：
S1：预处理：取高锰矿石原料，并利用破碎装置对高锰矿石原料进行破碎处理，得到高锰矿石碎料，备用；
S2：制粉：将S1中所述的高锰矿石碎料投放到粉碎设备内进行粉碎处理，得到高锰矿石粉料，备用；
S4：设计气体收集机构：在反应釜上设计并制作气体收集压缩机构，用于收集酸解高锰矿石产生的气体；
S5：酸解：向S4中所述的反应釜内注入浓硫酸溶液，并将S3中所述的高锰矿石粉料投放到浓硫酸溶液中进行酸解反应，同时启动气体收集压缩机构；
S6：搅拌加热：对S5中所述的高锰矿石粉料和浓硫酸溶液进行搅拌和加热处理，同时收集反应产生的气体，得到混合液和反应气体，备用；
S7：固液分离：对S6中所述的混合液进行固液分离处理，得到硅锰石渣和矿石溶液，备用；
S8：水洗：对S7中所述的硅锰石渣进行水洗处理，并将水洗用水投放到S7中所述的矿石溶液中，得到硅锰矿石和硅锰浸出液，备用；
S9：气体分离：对S6中所述的反应气体进行分离处理，将反应气体中的二氧化碳分离出来并进行液化灌装保存，入库；
S10：浓缩：对S8中所述的硅锰浸出液进行真空浓缩处理，以提高硅锰浸出液浓度，得到浓缩液并投放到S6中所述的反应釜内。
本实施例中，S1中，破碎时间为1.5小时，且破碎处理得到的高锰矿石碎料长度不大于25厘米，S2中，粉碎时间为50分钟，粉料粒径不大于7毫米，S5中，浓硫酸溶液与高锰矿石粉料投放比为5：1，S6中，选取耐腐蚀搅拌机构对高锰矿石粉料进行搅拌，高锰矿石粉料的搅拌转速为140转/分钟，搅拌时间为2.5小时，S6中，浓硫酸溶液的升温速率为0.7摄氏度/分钟，浓硫酸溶液的最终温度为96摄氏度，S7中，在进行固液分离工作时，选取目数为14的不锈钢筛网进行固液分离工作，S8中，在对硅锰石渣进行水洗工作的同时对硅锰石渣进行翻动处理，S9中，在对反应气体进行分离的同时对反应气体进行干燥除水处理，S10中，将硅锰浸出液的体积浓缩至原体积的20%。
实施例四
本实施例提出了一种硅锰提取工艺，包括以下步骤：
S1：预处理：取高锰矿石原料，并利用破碎装置对高锰矿石原料进行破碎处理，得到高锰矿石碎料，备用；
S2：制粉：将S1中所述的高锰矿石碎料投放到粉碎设备内进行粉碎处理，得到高锰矿石粉料，备用；
S4：设计气体收集机构：在反应釜上设计并制作气体收集压缩机构，用于收集酸解高锰矿石产生的气体；
S5：酸解：向S4中所述的反应釜内注入浓硫酸溶液，并将S3中所述的高锰矿石粉料投放到浓硫酸溶液中进行酸解反应，同时启动气体收集压缩机构；
S6：搅拌加热：对S5中所述的高锰矿石粉料和浓硫酸溶液进行搅拌和加热处理，同时收集反应产生的气体，得到混合液和反应气体，备用；
S7：固液分离：对S6中所述的混合液进行固液分离处理，得到硅锰石渣和矿石溶液，备用；
S8：水洗：对S7中所述的硅锰石渣进行水洗处理，并将水洗用水投放到S7中所述的矿石溶液中，得到硅锰矿石和硅锰浸出液，备用；
S9：气体分离：对S6中所述的反应气体进行分离处理，将反应气体中的二氧化碳分离出来并进行液化灌装保存，入库；
S10：浓缩：对S8中所述的硅锰浸出液进行真空浓缩处理，以提高硅锰浸出液浓度，得到浓缩液并投放到S6中所述的反应釜内。
本实施例中，S1中，破碎时间为1.8小时，且破碎处理得到的高锰矿石碎料长度不大于28厘米，S2中，粉碎时间为55分钟，粉料粒径不大于9毫米，S5中，浓硫酸溶液与高锰矿石粉料投放比为5：1.3，S6中，选取耐腐蚀搅拌机构对高锰矿石粉料进行搅拌，高锰矿石粉料的搅拌转速为150转/分钟，搅拌时间为2.8小时，S6中，浓硫酸溶液的升温速率为1摄氏度/分钟，浓硫酸溶液的最终温度为96摄氏度，S7中，在进行固液分离工作时，选取目数为14的不锈钢筛网进行固液分离工作，S8中，在对硅锰石渣进行水洗工作的同时对硅锰石渣进行翻动处理，S9中，在对反应气体进行分离的同时对反应气体进行干燥除水处理，S10中，将硅锰浸出液的体积浓缩至原体积的23%。
实施例五
本实施例提出了一种硅锰提取工艺，包括以下步骤：
S1：预处理：取高锰矿石原料，并利用破碎装置对高锰矿石原料进行破碎处理，得到高锰矿石碎料，备用；
S2：制粉：将S1中所述的高锰矿石碎料投放到粉碎设备内进行粉碎处理，得到高锰矿石粉料，备用；
S4：设计气体收集机构：在反应釜上设计并制作气体收集压缩机构，用于收集酸解高锰矿石产生的气体；
S5：酸解：向S4中所述的反应釜内注入浓硫酸溶液，并将S3中所述的高锰矿石粉料投放到浓硫酸溶液中进行酸解反应，同时启动气体收集压缩机构；
S6：搅拌加热：对S5中所述的高锰矿石粉料和浓硫酸溶液进行搅拌和加热处理，同时收集反应产生的气体，得到混合液和反应气体，备用；
S7：固液分离：对S6中所述的混合液进行固液分离处理，得到硅锰石渣和矿石溶液，备用；
S8：水洗：对S7中所述的硅锰石渣进行水洗处理，并将水洗用水投放到S7中所述的矿石溶液中，得到硅锰矿石和硅锰浸出液，备用；
S9：气体分离：对S6中所述的反应气体进行分离处理，将反应气体中的二氧化碳分离出来并进行液化灌装保存，入库；
S10：浓缩：对S8中所述的硅锰浸出液进行真空浓缩处理，以提高硅锰浸出液浓度，得到浓缩液并投放到S6中所述的反应釜内。
本实施例中，S1中，破碎时间为2小时，且破碎处理得到的高锰矿石碎料长度不大于30厘米，S2中，粉碎时间60分钟，粉料粒径不大于10毫米，S5中，浓硫酸溶液与高锰矿石粉料投放比为5：1.5，S6中，选取耐腐蚀搅拌机构对高锰矿石粉料进行搅拌，高锰矿石粉料的搅拌转速为160转/分钟，搅拌时间为3小时，S6中，浓硫酸溶液的升温速率1.2摄氏度/分钟，浓硫酸溶液的最终温度为98摄氏度，S7中，在进行固液分离工作时，选取目数16的不锈钢筛网进行固液分离工作，S8中，在对硅锰石渣进行水洗工作的同时对硅锰石渣进行翻动处理，S9中，在对反应气体进行分离的同时对反应气体进行干燥除水处理，S10中，将硅锰浸出液的体积浓缩至原体积的25%。
对于实施例一至五制得的实验数据如下表所示：
实施例 一 二 三 四 五
原料（kg） 1000 1000 1000 1000 1000
硅锰矿石（kg） 13.2 11.8 12.3 13.3 13.4
浓硫酸消耗比例（%） 26.1 24.8 24.5 23.3 26.6
由此可见，实施例四为本申请的最佳实施例。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硅锰提取工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：预处理：取高锰矿石原料，并利用破碎装置对高锰矿石原料进行破碎处理，得到高锰矿石碎料，备用；
S2：制粉：将S1中所述的高锰矿石碎料投放到粉碎设备内进行粉碎处理，得到高锰矿石粉料，备用；
S4：设计气体收集机构：在反应釜上设计并制作气体收集压缩机构，用于收集酸解高锰矿石产生的气体；
S5：酸解：向S4中所述的反应釜内注入浓硫酸溶液，并将S3中所述的高锰矿石粉料投放到浓硫酸溶液中进行酸解反应，同时启动气体收集压缩机构；
S6：搅拌加热：对S5中所述的高锰矿石粉料和浓硫酸溶液进行搅拌和加热处理，同时收集反应产生的气体，得到混合液和反应气体，备用；
S7：固液分离：对S6中所述的混合液进行固液分离处理，得到硅锰石渣和矿石溶液，备用；
S8：水洗：对S7中所述的硅锰石渣进行水洗处理，并将水洗用水投放到S7中所述的矿石溶液中，得到硅锰矿石和硅锰浸出液，备用；
S9：气体分离：对S6中所述的反应气体进行分离处理，将反应气体中的二氧化碳分离出来并进行液化灌装保存，入库；
S10：浓缩：对S8中所述的硅锰浸出液进行真空浓缩处理，以提高硅锰浸出液浓度，得到浓缩液并投放到S6中所述的反应釜内。
2.根据权利要求1所述的一种硅锰提取工艺，其特征在于，所述S1中，破碎时间为1-2小时，且破碎处理得到的高锰矿石碎料长度不大于20-30厘米。
3.根据权利要求1所述的一种硅锰提取工艺，其特征在于，所述S2中，粉碎时间为45-60分钟，粉料粒径不大于5-10毫米。
4.根据权利要求1所述的一种硅锰提取工艺，其特征在于，所述S5中，浓硫酸溶液与高锰矿石粉料投放比为5：（0.5-1.5）。
5.根据权利要求1所述的一种硅锰提取工艺，其特征在于，所述S6中，选取耐腐蚀搅拌机构对高锰矿石粉料进行搅拌，高锰矿石粉料的搅拌转速为120-160转/分钟，搅拌时间为2-3小时。
6.根据权利要求1所述的一种硅锰提取工艺，其特征在于，所述S6中，浓硫酸溶液的升温速率为0.3-1.2摄氏度/分钟，浓硫酸溶液的最终温度为92-98摄氏度。
7.根据权利要求1所述的一种硅锰提取工艺，其特征在于，所述S7中，在进行固液分离工作时，选取目数为10-16的不锈钢筛网进行固液分离工作。
8.根据权利要求1所述的一种硅锰提取工艺，其特征在于，所述S8中，在对硅锰石渣进行水洗工作的同时对硅锰石渣进行翻动处理。
9.根据权利要求1所述的一种硅锰提取工艺，其特征在于，所述S9中，在对反应气体进行分离的同时对反应气体进行干燥除水处理。
10.根据权利要求1所述的一种硅锰提取工艺，其特征在于，所述S10中，将硅锰浸出液的体积浓缩至原体积的15%-25%。
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