朱賢徐,王志堅,劉 平

(1.湖南有色金屬研究院,湖南長沙 410015;2.桂林理工大學南寧分校,廣西南寧 530001)

兩礦焙燒法制備硫酸錳的工藝研究

朱賢徐1,王志堅1,劉 平2

(1.湖南有色金屬研究院,湖南長沙 410015;2.桂林理工大學南寧分校,廣西南寧 530001)

介紹了軟錳礦和黃鐵礦共同焙燒制備硫酸錳的原理及工藝條件,在一定的工藝條件下,以黃鐵礦作還原劑,與Mn含量為18%左右的低品位軟錳礦直接焙燒,焙砂經(jīng)球磨水浸后得到硫酸錳。過程中錳的轉化率達到了90%以上,錳的總回收率在85%以上,為綜合利用中低品味軟錳礦生產硫酸錳開辟了新途徑。

低品位軟錳礦;黃鐵礦;硫酸錳

隨著錳礦資源的不斷開采,錳礦儲量不斷減少,更主要的是品位越來越低,特別是導致Mn含量為20%以下的低品位軟錳礦綜合利用成本高,幾乎無工業(yè)利用價值。為了綜合利用中低品位軟錳礦資源,開發(fā)可工業(yè)化利用中低品位軟錳礦資源的新技術成為當前的研究熱點。采用將軟錳礦和黃鐵礦均勻混合直接進行兩礦交互反應生成硫酸錳的工藝研究,實驗表明:該法原料來源廣,工藝及設備簡單,操作穩(wěn)定,能耗低,生產成本低,綠色環(huán)保,具有廣泛的實用性與工業(yè)化前景。

1 基本反應原理

軟錳礦(MnO2)與黃鐵礦(FeS2)共同焙燒屬固-氣多相反應,其主要反應為:

按上述反應原理,其工藝如圖1所示。

2 實 驗

2.1 原料

實驗用的主要原料為軟錳礦和黃鐵礦。其化學成分列于表1。

表1 軟錳礦、黃鐵礦的化學成分 %

圖1 硫酸錳生產工藝流程圖

2.2 實驗研究

實驗以箱式電阻爐為反應器。首先將一定量的軟錳礦和黃鐵礦球磨后按比例混合均勻裝入容器中,放入電阻爐中交互反應一段時間,待焙砂冷卻后磨細,用水攪拌浸出,然后過濾,濾液經(jīng)靜置后再次精密過濾,濾液經(jīng)濃縮結晶干燥得到硫酸錳產品,水浸渣通過磁選回收鐵精粉。

3 實驗結果及討論

3.1 條件實驗

條件實驗采用正交試驗的方法進行,固定軟錳礦的用量,選擇焙燒反應時間、反應溫度及配料比(軟錳礦和黃鐵礦中Mn/S的摩爾比)作為3個因子來設計正交試驗,每個因子取3個不同的水平,正交試驗各因子的水平設計列于表2。

表2 正交試驗因子水平設計表

正交試驗方案及結果列于表3。

3.1.1 因子各水平比較

從計算所得出K23=88.7,比其它兩個都大,說明因子C取A3水平最好。同樣可見,K21=86.8,K21=88.2,分別在各自同一組中最大,說明A2,C2水平最好。

3.1.2 因子重要性比較

根據(jù)表3的實驗結果可知,三個因子的極差為R3＞R2＞R1,說明C因子最重要,B次之,A最次,說明配料比對反應的影響最大,而煅燒時間對反應的影響最小。

表3 正交試驗方案及結果

3.2 最優(yōu)工藝條件驗證

根據(jù)正交試驗結果,選取因子中A2、B2、C2為工藝條件,固定軟錳礦用量,按C2的物料比稱取黃鐵礦的用量,混勻后在A2、B2條件下反應,反應物在液固比5∶1,溫度50℃進行1 h浸出,進行循環(huán)試驗,試驗的其中3組連續(xù)數(shù)據(jù)列于表4。

表4 最優(yōu)工藝條件循環(huán)試驗結果

從表4的結果可以看出,在最優(yōu)條件下錳的浸出率可以穩(wěn)定在88%以上,并且結果的重現(xiàn)性較好。

4 結 論

1.采用軟錳礦和黃鐵礦共同焙燒制備硫酸錳及其下游產品,流程簡單,技術可行,操作方便。

2.工藝具有原料來源廣、生產成本低、投資少,綠色環(huán)保、容易工業(yè)化的特點。

3.本工藝不需要使用硫酸,為利用中低品位軟錳礦生產硫酸錳開辟了新的途徑。

[1] 譚柱中,梅光貴,李維健,等.錳冶金學[M].長沙:中南工業(yè)大學出版社,2004.

[2] 傅崇說.有色冶金原理(修訂版)[M].北京:冶金工業(yè)出版社, 1993.

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[4] 李春,何良惠,李升章,等.軟錳礦與黃鐵礦共同焙燒制備硫酸錳的研究[J].化學世界,2000,(2):66-69.

[5] 羅錫如.用軟錳礦和硫鐵礦生產硫酸錳的研究[J].無機鹽工業(yè),1983,(3):2-5.

The Technical Study of Producing Manganese Sulfate by Pyrolusite-Pyrite Roasting Method

ZHU Xian-xu1,WANGZhi-jian1,LIU Ping2

(1.Hunan Reseach Institute of Nonferrous Metals,Changsha410015,China;2.Guilin University of Technology,Nanning530001,China)

This article introduced the method of producing manganese sulfate by pyrolusite-pyrite roasting and gave a detailed description of the reacting theory,effecting factor,the choice of technological condition.Using pyrite as the reducing matter,roasted with low-grade pyrolusite containing manganese of 18%,the manganese sulfate can be got by calcine leaching after ball milling.The leaching rate of manganese reaches above 90%and total synthetic recovery is above 85%.A new process is estabished to produce manganese sulfate from low-grade pyrolusite.

low-grade pyrolusite;pyrite;manganese sulfate

TG145

A

1003-5540(2010)05-0022-02

王志堅(1970-),男,高級工程師,主要從事冶金和新材料工藝研究工作。

2010-07-16