兩礦焙燒法制備硫酸錳的工藝研究

朱賢徐,王志堅(jiān),劉 平

(1.湖南有色金屬研究院,湖南長(zhǎng)沙 410015;2.桂林理工大學(xué)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(jiān)1,劉 平2

(1.湖南有色金屬研究院,湖南長(zhǎng)沙 410015;2.桂林理工大學(xué)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(zhuǎn)化率達(dá)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(chǎn)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(chǔ)量不斷減少,更主要的是品位越來越低,特別是導(dǎo)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(jià)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(shù)成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。采用將軟錳礦和黃鐵礦均勻混合直接進(jìn)行兩礦交互反應(yīng)生成硫酸錳的工藝研究,實(shí)驗(yàn)表明:該法原料來源廣,工藝及設(shè)備簡(jiǎn)單,操作穩(wěn)定,能耗低,生產(chǎn)成本低,綠色環(huán)保,具有廣泛的實(shí)用性與工業(yè)化前景。

1 基本反應(yīng)原理

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

按上述反應(yīng)原理,其工藝如圖1所示。

2 實(shí) 驗(yàn)

2.1 原料

實(shí)驗(yàn)用的主要原料為軟錳礦和黃鐵礦。其化學(xué)成分列于表1。

表1 軟錳礦、黃鐵礦的化學(xué)成分 %

圖1 硫酸錳生產(chǎn)工藝流程圖

2.2 實(shí)驗(yàn)研究

實(shí)驗(yàn)以箱式電阻爐為反應(yīng)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(yīng)一段時(shí)間,待焙砂冷卻后磨細(xì),用水?dāng)嚢杞?然后過濾,濾液經(jīng)靜置后再次精密過濾,濾液經(jīng)濃縮結(jié)晶干燥得到硫酸錳產(chǎn)品,水浸渣通過磁選回收鐵精粉。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1 條件實(shí)驗(yàn)

條件實(shí)驗(yàn)采用正交試驗(yàn)的方法進(jìn)行,固定軟錳礦的用量,選擇焙燒反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度及配料比(軟錳礦和黃鐵礦中Mn/S的摩爾比)作為3個(gè)因子來設(shè)計(jì)正交試驗(yàn),每個(gè)因子取3個(gè)不同的水平,正交試驗(yàn)各因子的水平設(shè)計(jì)列于表2。

表2 正交試驗(yàn)因子水平設(shè)計(jì)表

正交試驗(yàn)方案及結(jié)果列于表3。

3.1.1 因子各水平比較

從計(jì)算所得出K23=88.7,比其它兩個(gè)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(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,三個(gè)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(duì)反應(yīng)的影響最大,而煅燒時(shí)間對(duì)反應(yīng)的影響最小。

表3 正交試驗(yàn)方案及結(jié)果

3.2 最優(yōu)工藝條件驗(yàn)證

根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)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(yīng),反應(yīng)物在液固比5∶1,溫度50℃進(jìn)行1 h浸出,進(jìn)行循環(huán)試驗(yàn),試驗(yàn)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(yàn)結(jié)果

從表4的結(jié)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(jié)果的重現(xiàn)性較好。

4 結(jié) 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(chǎn)品,流程簡(jiǎn)單,技術(shù)可行,操作方便。

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

3.本工藝不需要使用硫酸,為利用中低品位軟錳礦生產(chǎn)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(xué)[M].長(zhǎng)沙:中南工業(yè)大學(xué)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.

[3] 楊新科.制備硫酸錳最佳工藝條件的研究[J].中國(guó)錳業(yè), 2001,19(3):15-16.

[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(xué)世界,2000,(2):66-69.

[5] 羅錫如.用軟錳礦和硫鐵礦生產(chǎn)硫酸錳的研究[J].無機(jī)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(jiān)(1970-),男,高級(jí)工程師,主要從事冶金和新材料工藝研究工作。

2010-07-16