研究與發(fā)展
低品位碳酸錳礦制備高純度硫酸錳工藝研究
中南大學(xué) 林清泉等
錳是一種重要的金屬元素，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)鋼、錳鐵、非鐵合金、干電池、油漆和其他化學(xué)品等。我國錳礦資源比較豐富，且儲量位居世界前列，但存在“分布不平衡、貧、薄、雜、細(xì)”等特點(diǎn)。已查明錳礦資源大部分集中于廣西、湖南、重慶和云南等地（共占全國儲量的87.6%），而且以貧礦為主，富礦很少，全國錳礦石平均品位僅有21.5%。我國錳礦資源中大部分是碳酸錳礦，約占56%，其次是占25%左右的氧化錳，其他類型約占19%。隨著我國工業(yè)迅速發(fā)展，富錳礦（錳含量大于30%的氧化錳礦和錳含量大于25%的碳酸錳礦）的資源儲量已非常稀少，僅占6.4%，符合國際商品級的富礦石（含錳大于48%）幾乎沒有。貧錳礦儲量占全國總儲量的93.6%，因品位低，雜質(zhì)含量高，采用常規(guī)的選礦方法（重選、磁選和浮選等）處理，錳品位提高有限（一般只能提高3%～5%）。采用化學(xué)選礦法處理這類貧錳礦，如通過硫酸浸取再除雜獲得錳鹽是合理利用貧錳礦的一條有效途徑。
硫酸錳是生產(chǎn)其他錳氧化物及錳鹽產(chǎn)品的重要原料，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及醫(yī)藥等領(lǐng)域。從經(jīng)濟(jì)角度來看，通過低品位錳礦浸出來生產(chǎn)硫酸錳是非常重要的。近幾年，以低品位軟錳礦為原料，采用雙氧水、硫酸亞鐵、木屑、蔗糖汁等物質(zhì)還原浸出并制備高純度硫酸錳的研究已有很多。然而關(guān)于利用低品位碳酸錳礦直接酸浸生產(chǎn)硫酸錳的研究較少，這是因?yàn)榘樯谔妓徨i礦中的鐵、鈣、鎂等雜質(zhì)含量高，分離除雜工序較困難，嚴(yán)重影響硫酸錳產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，加深碳酸錳礦直接酸浸工藝、浸出液凈化除雜過程以及結(jié)晶制備高純度硫酸錳的研究，對充分開發(fā)利用我國豐富的低品位錳礦資源具有重要意義。
本研究主要是利用低品位碳酸錳礦和硫酸浸出反應(yīng)，并除雜凈化制備高純度硫酸錳。在液固比5∶1，硫酸濃度0.86mol/L，攪拌速度300r/min和反應(yīng)時間80min的條件下，對錳礦浸出過程作了動力學(xué)研究。結(jié)果表明該錳礦浸出過程基本符合由內(nèi)擴(kuò)散控制的未反應(yīng)收縮核模型，并計算得到表觀活化能Ea為9.83 kJ/mol。然后對溫度70℃下錳浸出率為91.4%的浸出液進(jìn)行了除雜凈化處理。在80℃條件下，先加入用量為理論值1.5倍的二氧化錳將Fe2+氧化成Fe3+，再控制pH值為5.0進(jìn)行水解除鐵，除鐵率為96.38%，且除鐵過程中錳損失率僅為4.98%。用S.D.D除重金屬時，控制溶液溫度約為60℃，pH值為5.4~6.0范圍，S.D.D加入量為理論值的1.2倍，反應(yīng)60min，得到溶液中殘留鎳含量≤1.5ppm，除鎳率達(dá)95.3%。最后采用中溫條件下蒸濃結(jié)晶法制備得到MnSO4·H2O含量為98%的硫酸錳產(chǎn)品。
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