金属锰生产中硫酸锰溶液深度净化的研究

张丽云，李春霞，韦婷婷，陈发明，谢 彦

(1. 中信大锰矿业有限责任公司，广西 南宁 530029； 2. 中信大锰矿业有限责任公司 大新锰矿分公司，广西 大新 532315)

0 前 言

现有金属锰生产稳定性差，受矿源变化制液质量得不到保障，电解槽液pH值逐渐升高析氢析氨严重，产量下降明显而且成本居高不下。反应出现有的电解金属锰工艺尚有不稳定和缺陷之处，特别是除杂方法单一、缺乏对新型除杂方法的研究和创新，以及电解应对指标变化时如何作出相应调整的方法过少而且效果不佳，这都是制约着电解金属锰生产的最大问题。为此，我们需要探索新的除杂工艺以优化溶液质量来达到生产高质量的金属锰。

1 实验部分

1.1 实验目的

1)考察在不同的pH条件下加入相同量SDD的除杂效果。

2)考察在相同的pH下加入不同量SDD的除杂效果。

3)考察在最佳的pH和SDD加入量条件下加入不同量硫化钡的除杂效果。

4)考察硫化除杂后液净置后的除杂效果。

1.2 实验方法

取生产阳极液补加硫酸，加入碳酸锰粉消耗溶液中的硫酸，并将溶液含Mn2+量提高到电解要求的浓度，浸出液中加入少量二氧化锰和氨水除去铁离子。

量取一定量阳极液于烧杯中，按浸出液锰浓度为40 g/L左右添加碳酸锰粉和硫酸。制备硫酸锰溶液采用全碳酸锰粉浸出，实验要求将余酸控制在2 g/L以下，(NH4)2SO4115 g/L以上，Mn2+37～40 g/L，中和除铁的pH值均调到5.5～5.7。中和液中加入硅藻土(按1 g/L加)搅拌陈化，过滤，取样检测。

取以上浸出中和滤液加入硫化剂硫化，搅拌并加入一定量的助滤剂(硅藻土)，过滤，取样检测。滤液滴加H2O2(按0.05 g/L加)深度除铁，静置12～24 h，过滤取样检测溶液中各微量元素[1]。

2 实验结果与讨论

2.1 pH值对除重效果的影响

取中和液3 000 mL分成6份，每份500 mL，用氨水调节pH值分别为5.5、5.7、5.9、6.1、6.3、6.5，各加入7%的SDD溶液3.0 mL。常温下搅拌15 min后过滤并取样检测，实验结果见表1。

从表1数据可以看出：当pH=6.1时，溶液中Co的浓度明显下降，达到生产指标要求。当pH值上升时，各重金属元素含量均大幅度下降，当pH=6.5时除杂效果最好。说明pH值越高，除杂效果越好。结合电解生产工艺的要求，本实验将除杂的pH值控制在6.3～6.5之间[2]。

表1 不同的pH条件下加入相同量SDD实验结果 %

2.2 SDD加入量对除重效果的影响

取1 500 mL中和液用氨水将pH值调至6.5平均分成3份，每份500 mL，分别于3份溶液中滴加不同量的7% SDD溶液，常温下搅拌15 min后过滤并取样检测。

表2 相同的pH 下加入不同量SDD实验结果

从表2数据可以看出：pH值为6.5，加SDD量为3.0 mL(即加0.30 g SDD每升溶液)时重金属杂质含量明显下降，除了Zn 外其他重金属含量均达到生产指标的要求。考虑到生产的要求，实验将继续研究在最佳SDD加入量的条件下，加入适量的BaS进行辅助除杂的效果。

2.3 BaS加入量对除重效果的影响

取2 000 mL中和液平均分为4份，每份500 mL，在pH=6.50、SDD加入量为0.3 g每升溶液(SDD的浓度为7%)，BaS的加入量分别为0，0.1，0.2，0.3 g，常温条件下搅拌15 min后过滤并取样检测。

表3 定pH值和定SDD加入量加入不同量BaS

由表3数据可以看出，pH值为6.5，SDD加入量为0.30 g/L的硫酸锰溶液，当BaS加入量为0.4 g/L时除杂效果最好，重金属锌离子的含量明显下降，可以达到0.000 021 g/L。当BaS的加入量为0.6 g/L时除杂效果没有明显变化[3]。因此，选择BaS加入量为0.4 g/L作为本试验的最佳条件。

2.4 硫化除重后液净置后的除杂效果

根据以上数据取最佳条件进行重复试验，除杂后溶液2 000 mL分成4份，每份500 mL，分别加入不同试剂搅拌后于45℃恒温水浴静置24 h。试验数据如下表1所示。

根据表5数据可以看出：溶液中加入H2O2后铁离子含量明显降低，其他重金属杂质含量均有所降低，但效果不明显；溶液中加入活性炭后铁离子含量并未降低，其他重金属杂质含量均明显下降；溶液中加入硫酸铝后各重金属杂质含量均未有明显下降；采用H2O2和活性炭混合加入静置除杂的效果最为理想，因此我们将H2O2和活性炭混合加入的方法作为静置除杂的方法[1]。

表4 净置实验数据

4 结 论

根据实际生产的要求，本实验考察了在硫酸锰溶液中分别采用硫化剂SDD、BaS以及SDD+BaS混合硫化除杂的方法，并研究了配合使用静置剂H2O2、活性炭、硫酸铝进行静置除杂的工艺条件。实验确定了SDD的加入量为0.3 g/L、BaS加入量为0.4 g/L和H2O2按0.5 g/L、活性炭按0.5 g/L混合加入分别作为进行硫化除杂和静置除杂的最优条件。按照本实验工艺条件可以达到硫酸锰溶液深度净化的目的，为生产高纯金属锰奠定了基础。