两矿焙烧法制备硫酸锰的工艺研究

朱贤徐,王志坚,刘 平

(1.湖南有色金属研究院,湖南长沙 410015;2.桂林理工大学南宁分校,广西南宁 530001)

两矿焙烧法制备硫酸锰的工艺研究

朱贤徐1,王志坚1,刘 平2

(1.湖南有色金属研究院,湖南长沙 410015;2.桂林理工大学南宁分校,广西南宁 530001)

介绍了软锰矿和黄铁矿共同焙烧制备硫酸锰的原理及工艺条件,在一定的工艺条件下,以黄铁矿作还原剂,与Mn含量为18%左右的低品位软锰矿直接焙烧,焙砂经球磨水浸后得到硫酸锰。过程中锰的转化率达到了90%以上,锰的总回收率在85%以上,为综合利用中低品味软锰矿生产硫酸锰开辟了新途径。

低品位软锰矿;黄铁矿;硫酸锰

随着锰矿资源的不断开采,锰矿储量不断减少,更主要的是品位越来越低,特别是导致Mn含量为20%以下的低品位软锰矿综合利用成本高,几乎无工业利用价值。为了综合利用中低品位软锰矿资源,开发可工业化利用中低品位软锰矿资源的新技术成为当前的研究热点。采用将软锰矿和黄铁矿均匀混合直接进行两矿交互反应生成硫酸锰的工艺研究,实验表明:该法原料来源广,工艺及设备简单,操作稳定,能耗低,生产成本低,绿色环保,具有广泛的实用性与工业化前景。

1 基本反应原理

软锰矿(MnO2)与黄铁矿(FeS2)共同焙烧属固-气多相反应,其主要反应为:

按上述反应原理,其工艺如图1所示。

2 实 验

2.1 原料

实验用的主要原料为软锰矿和黄铁矿。其化学成分列于表1。

表1 软锰矿、黄铁矿的化学成分 %

图1 硫酸锰生产工艺流程图

2.2 实验研究

实验以箱式电阻炉为反应器。首先将一定量的软锰矿和黄铁矿球磨后按比例混合均匀装入容器中,放入电阻炉中交互反应一段时间,待焙砂冷却后磨细,用水搅拌浸出,然后过滤,滤液经静置后再次精密过滤,滤液经浓缩结晶干燥得到硫酸锰产品,水浸渣通过磁选回收铁精粉。

3 实验结果及讨论

3.1 条件实验

条件实验采用正交试验的方法进行,固定软锰矿的用量,选择焙烧反应时间、反应温度及配料比(软锰矿和黄铁矿中Mn/S的摩尔比)作为3个因子来设计正交试验,每个因子取3个不同的水平,正交试验各因子的水平设计列于表2。

表2 正交试验因子水平设计表

正交试验方案及结果列于表3。

3.1.1 因子各水平比较

从计算所得出K23=88.7,比其它两个都大,说明因子C取A3水平最好。同样可见,K21=86.8,K21=88.2,分别在各自同一组中最大,说明A2,C2水平最好。

3.1.2 因子重要性比较

根据表3的实验结果可知,三个因子的极差为R3＞R2＞R1,说明C因子最重要,B次之,A最次,说明配料比对反应的影响最大,而煅烧时间对反应的影响最小。

表3 正交试验方案及结果

3.2 最优工艺条件验证

根据正交试验结果,选取因子中A2、B2、C2为工艺条件,固定软锰矿用量,按C2的物料比称取黄铁矿的用量,混匀后在A2、B2条件下反应,反应物在液固比5∶1,温度50℃进行1 h浸出,进行循环试验,试验的其中3组连续数据列于表4。

表4 最优工艺条件循环试验结果

从表4的结果可以看出,在最优条件下锰的浸出率可以稳定在88%以上,并且结果的重现性较好。

4 结 论

1.采用软锰矿和黄铁矿共同焙烧制备硫酸锰及其下游产品,流程简单,技术可行,操作方便。

2.工艺具有原料来源广、生产成本低、投资少,绿色环保、容易工业化的特点。

3.本工艺不需要使用硫酸,为利用中低品位软锰矿生产硫酸锰开辟了新的途径。

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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

王志坚(1970-),男,高级工程师,主要从事冶金和新材料工艺研究工作。

2010-07-16