專利名稱：燒結(jié)礦加硫酸亞鐵代替碳酸錳礦浸出生產(chǎn)電解金屬錳的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電解金屬錳技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用燒結(jié)礦和硫酸亞鐵代替碳酸錳礦浸
出，制取硫酸錳溶液生產(chǎn)電解錳的方法。
背景技術(shù)：
在電解金屬錳的生產(chǎn)工藝中，目前主要有以下幾種方法，一種是以氧化錳礦為原料，經(jīng)焙燒還原，再經(jīng)酸浸，深度凈化制取純凈的錳鹽溶液，用于電解生產(chǎn)，得到高純度的電解金屬錳；另一種是以碳酸錳礦為原料，再經(jīng)酸浸，氧化除鐵和深度凈化處理得到純凈的錳鹽溶液，用于電解，得到高純度的電解金屬錳，其次是以含錳廢料等為原料，經(jīng)酸浸，氧化除鐵，和深度凈化得到純凈的錳鹽溶液，經(jīng)過電解，得到高純電解金屬錳。 現(xiàn)階段我公司電解金屬錳的生產(chǎn)是以碳酸錳礦粉、氧化錳礦粉、濃硫酸和陽極液為原料經(jīng)過浸出氧化、中和、過濾、凈化、電解等工序進(jìn)行的。其主要原料是碳酸錳礦，由于我公司處于北方，與南方富有碳酸錳礦的資源地在地理位置上有距離，所以在生產(chǎn)成本上每噸礦要增加500元運(yùn)輸費(fèi)用，就這一點(diǎn)而言在利潤空間上我公司與南方電解錳廠相比缺乏競爭力，同時從南方購進(jìn)的碳酸錳礦還存在礦源不穩(wěn)定和品位低等不利因素，碳酸錳礦在南方已經(jīng)趨于被當(dāng)?shù)仉娊忮i廠壟斷的狀態(tài)，所以我公司在采購上是非常困難的，不能保證電解錳生產(chǎn)的穩(wěn)定性與長久性。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決使用碳酸錳礦生產(chǎn)成本較高和礦源不穩(wěn)定等問題，特提出如下技術(shù)方案。 燒結(jié)礦加硫酸亞鐵代替碳酸錳礦浸出生產(chǎn)電解金屬錳的方法，它包括浸出氧化、中和、過濾、凈化、電解等工序，其特殊之處在于 浸出氧化過程是向浸出罐內(nèi)注入足以使物料反應(yīng)的陽極液，化驗(yàn)分析陽極液的成份，然后加入濃硫酸，之后加入燒結(jié)礦、最后加入硫酸亞鐵，各原料的加入量依下式計算
燒結(jié)礦=(目標(biāo)錳含量_陽極液Mn2+) *陽極液體積/1000/燒結(jié)礦E Mn含量/收
率 ......(1) 硫酸亞鐵=燒結(jié)礦量*兩礦重量比 ......(2) 硫酸=(燒結(jié)礦量*酸礦比_陽極液體積*陽極液含H+/1000) /硫酸品位
......(3) 式中 陽極液含Mn2+和H+由化驗(yàn)分析測得，目標(biāo)錳含量為30-38g/l，兩礦重量比(硫酸亞鐵燒結(jié)礦)=0.6-0.8，酸礦比(總酸量燒結(jié)礦量)=0.6-0. 8，燒結(jié)礦錳含量E Mn :45-50 %，硫酸亞鐵濃度> 90%，硫酸濃度92. 5% -98% ; 浸出溫度為70-75 °C ，浸出時間3—4小時，當(dāng)料液內(nèi)的Fe2+《0. 001 g/1后，立即加入氨水進(jìn)行中和操作，中和過程中多次檢測罐內(nèi)料液的ra值，若全鐵合格《o. ooig/i、 ra
試紙測試值6. 2-6. 8時停止氨水加入。
加完氨水后攪拌0.5-1小時，取樣分析錳、硫酸銨、全鐵含量、ra值，若全鐵合格
《0. 001g/l、KU式紙測試值6. 2-6. 8時，即可打開浸出罐底溜閥，通過溜槽將料液放進(jìn)緩沖
池中，準(zhǔn)備壓濾操作。之后進(jìn)行的壓濾、凈化、電解等工序與原來工藝相同。 燒結(jié)礦是采用進(jìn)口錳礦經(jīng)過高溫煅燒而得到燒結(jié)錳礦，通過加入助燃劑 一 碳粉，
在燒結(jié)機(jī)中經(jīng)過高溫煅燒后制得的，反應(yīng)方程式為Mn02+C = MnO+C02 t 。主要反應(yīng)原理是
將礦粉中的Mn"轉(zhuǎn)化成Mn"，轉(zhuǎn)化率約70-80% 。進(jìn)口錳礦成份E Mn :45-50%，Mn2+ :3%，，
Mn4+ :45%， E Fe :6X，燒結(jié)礦主要成份E Mn :45-50%， Mn2+41 %， Mn4+8%， E Fe :3_5%。 浸出氧化及中和過程的反應(yīng)方程式為MnO+H2S04 = MnS04+H20 (浸出Mn2+反應(yīng))Mn02+2FeS04+2H2S04 = Fe2 (S04) 3+MnS04+2H20 (硫酸亞鐵除鐵) Fe2 (S04) 3+6NH3 H20 = 2Fe (OH) 3 I +3 (NH4) 2S04 (氨水中禾口 ) 本發(fā)明與ZL00120569.2《用焙燒礦替代用天然二氧化錳礦電解金屬錳的工藝》的
方法和原理均不相同。《用焙燒礦替代用天然二氧化錳礦電解金屬錳的工藝》中是用碳酸錳
礦經(jīng)土窖焙燒后的焙燒錳礦來代替二氧化錳礦，主要目的是除Fe2+，而本發(fā)明是用焙燒后的
錳礦去代替碳酸錳礦浸出，即起到浸出Mn2+的作用，而礦粉中的Mn4+又可以起到除鐵的作
用，具有雙重效應(yīng)。 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn) 通過使用燒結(jié)礦生產(chǎn)可以節(jié)省長途運(yùn)輸碳酸錳礦費(fèi)用這一關(guān)鍵問題，而且可以不受碳酸錳礦采購困難這一約束，穩(wěn)定了礦源。 1)以硫酸亞鐵作為還原劑不僅價格低，而且還原效果非常理想. 2)燒結(jié)礦含錳品位高，投礦量少、相應(yīng)的產(chǎn)渣量、渣帶走的料液損失也少。 3)投礦量小可以減輕工人的勞動強(qiáng)度，消除無效勞動時間。 4)以燒結(jié)礦作主要原料浸出，屬氧化錳礦，與碳酸錳礦相比，在投礦過程中沒有二
氧化碳?xì)怏w產(chǎn)出，能夠改善工人的勞動環(huán)境。 5)電解金屬錳成品合格率100%。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 燒結(jié)礦加硫酸亞鐵代替碳酸錳礦浸出生產(chǎn)電解金屬錳的方法，其步驟如下
(1)在浸出階段先向浸出罐內(nèi)注入170M3陽極液，攪拌10分鐘后，分析Mn"、H+，設(shè)陽極液含量Mn" :14g/L， H+ :35g/L， (NH4)2S04 :110g/L。 (2)根據(jù)陽極液的含量、依據(jù)各種原料加入量的公式計算出需要投入的硫酸及燒結(jié)礦粉重量。這里目標(biāo)錳量為35g/l、兩礦重量比(硫酸亞鐵燒結(jié)礦)控制O. 7，酸礦比控制在0. 73，結(jié)果計算出硫酸1. 32噸(濃度98% )，燒結(jié)礦9. 92噸(E Mn48% ， E Fe6. 4% )，硫酸亞鐵6. 944噸。 (3)從硫酸計量罐向浸出罐中加入經(jīng)計算所需硫酸，此時要求操作人員注意硫酸的加入量，準(zhǔn)確、快速，專人負(fù)責(zé)看管加酸量。
(4)、將浸出所需的全部礦粉通過噸袋或料盅用天車吊至二樓，利用二樓磅秤對其稱量后再運(yùn)至罐口 ，按照投入量先投入燒結(jié)礦，然后投入硫酸亞鐵。 (5)、投料過程中可開加蒸汽進(jìn)口閥門，通過蒸汽給罐內(nèi)料液加熱，及時測量料液溫度，保證料液反應(yīng)溫度控制在75 °C ; (6)、繼續(xù)攪拌3-4小時，然后取樣送快速化驗(yàn)室分析錳、硫酸銨、硫酸、亞鐵含量，如達(dá)到工藝要求亞鐵含量(Fe2+《0. 001g/l)后，立即加入氨水進(jìn)行中和操作。
(7)、加完氨氣后攪拌0. 5小時，取樣分析錳、硫酸銨、全鐵含量、ra值，若全鐵合格且其它分析元素達(dá)到要求后《0. 001g/l、PH :6. 2 6. 8 (試紙測量)，即可打開浸出罐底溜閥，通過溜槽將料液放進(jìn)緩沖池中，準(zhǔn)備壓濾操作。 (8)、壓濾完畢后根據(jù)料液體積按300g/m3的SDD(要求> 92%，游離堿《0. 5%，ra值7.5-11.5)和300ml/n^的(NH4)2S(要求硫化銨含量(以硫計)>8.0%、鐵含量《0. 0010^、Na+含量《0. 030% )的量用水稀釋后緩慢加入到料液中；攪拌20 30分鐘、停攪拌靜止20分鐘后取樣送快速化驗(yàn)室分析Co、Ni、Zn含量，Co、Ni、Zn有一項(xiàng)《0. 002g/1，其余兩項(xiàng)《0. OOlg/1后可將其進(jìn)行壓濾，濾液打入高位液池中靜止。合格液錳濃度30 38g/l ;硫酸銨濃度75 125g/l ;PH值6. 2-6. 8(試紙);E Fe《0. 001g/L ;Co、Ni、Zn有一項(xiàng)《0. 002g/l，其余兩項(xiàng)《0. 001g/l)。
(9)、經(jīng)過電解車間進(jìn)行電解得到合格電解金屬錳。
實(shí)施例2 燒結(jié)礦加硫酸亞鐵代替碳酸錳礦浸出生產(chǎn)電解金屬錳的方法，其步驟如下
(1)在浸出階段先向浸出罐內(nèi)注入170M3陽極液，攪拌10分鐘后，分析Mn"、H+，設(shè)陽極液含量Mn" :14g/L， H+ :35g/L， (NH4)2S04 :110g/L (2)根據(jù)含量計算出需要投入的硫酸及燒結(jié)礦粉重量，目標(biāo)錳為38g/l、兩礦重量比(硫酸亞鐵燒結(jié)礦)控制0.8，酸礦比控制在0.8，這里計算出硫酸2.81噸(濃度98% )，燒結(jié)礦10.88噸(E Mn50%，E Fe6.4% )，硫酸亞鐵8. 704噸。
以下步驟同實(shí)施例l。
實(shí)施例3 燒結(jié)礦加硫酸亞鐵代替碳酸錳礦浸出生產(chǎn)電解金屬錳的方法，其步驟如下
(1)在浸出階段先向浸出罐內(nèi)注入170M3陽極液，攪拌10分鐘后，分析Mn"、H+，設(shè)陽極液含量Mn" :14g/L， H+ :35g/L， (NH4)2S04 :110g/L (2)根據(jù)含量計算出需要投入的硫酸及燒結(jié)礦粉重量，目標(biāo)錳為30g/l、兩礦重量比(硫酸亞鐵燒結(jié)礦)控制0.6，酸礦比控制在0.6，這里計算結(jié)果是無需加入硫酸即可滿足要求，燒結(jié)礦8. 06噸(E Mn45%，E Fe6. 4% )，硫酸亞鐵4. 836噸。
以下步驟同實(shí)施例l。
權(quán)利要求
燒結(jié)礦加硫酸亞鐵代替碳酸錳礦浸出生產(chǎn)電解金屬錳的方法，它包括浸出氧化、中和、過濾、凈化、電解等工序，其特征在于浸出氧化過程是向浸出罐內(nèi)注入足以使物料反應(yīng)的陽極液，化驗(yàn)分析陽極液的成份，然后加入濃硫酸，之后加入燒結(jié)礦、最后加入硫酸亞鐵，各原料的加入量依下式計算燒結(jié)礦＝(目標(biāo)錳含量-陽極液Mn2+)*陽極液體積/1000/燒結(jié)礦∑Mn含量/收率 ......(1)硫酸亞鐵＝燒結(jié)礦量*兩礦重量比......(2)硫酸＝(燒結(jié)礦量*酸礦比-陽極液體積*陽極液含H+/1000)/硫酸品位 ......(3)式中陽極液含Mn2+和H+由化驗(yàn)分析測得，目標(biāo)錳含量為30-38g/l，兩礦重量比(硫酸亞鐵∶燒結(jié)礦)＝0.6-0.8，酸礦比(總酸量∶燒結(jié)礦量)＝0.6-0.8，燒結(jié)礦錳含量∑Mn45-50％，硫酸亞鐵濃度≥90％，硫酸濃度92.5％-98％；浸出溫度為70-75℃，浸出時間3--4小時，當(dāng)料液內(nèi)的Fe2+≤0.001g/l后，立即加入氨水進(jìn)行中和操作，中和過程中多次檢測罐內(nèi)料液的PH值，若全鐵合格≤0.001g/l、PH試紙測試值6.2-6.8時停止氨水加入；加完氨水后攪拌0.5-1小時，取樣分析錳、硫酸銨、全鐵含量、PH值，若全鐵合格≤0.001g/l、PH試紙測試值6.2-6.8時，即可打開浸出罐底溜閥，通過溜槽將料液放進(jìn)緩沖池中，準(zhǔn)備壓濾操作。
全文摘要
燒結(jié)礦加硫酸亞鐵代替碳酸錳礦浸出生產(chǎn)電解金屬錳的方法，它包括浸出氧化、中和、過濾、凈化、電解等工序，其特殊之處在于浸出氧化過程是向浸出罐內(nèi)注入足以使物料反應(yīng)的陽極液，然后加入濃硫酸，之后加入燒結(jié)礦、最后加入硫酸亞鐵，浸出溫度為70-75℃，浸出時間3--4小時。當(dāng)料液內(nèi)的Fe2+≤0.001g/l后，立即加入氨水進(jìn)行中和操作，中和過程中多次檢測料液的pH值，若全鐵合格≤0.001g/l、pH值達(dá)到6.8-7.2時停止氨水加入。本發(fā)明可以降低生產(chǎn)成本，解決碳酸錳礦采購困難的問題。由于燒結(jié)礦含錳品位高，因此投礦量少、相應(yīng)的產(chǎn)渣量、渣帶走的料液也少。以燒結(jié)礦為原料浸出沒有二氧化碳?xì)怏w排出，改善了勞動環(huán)境。
文檔編號C22B3/06GK101709391SQ20091022027
公開日2010年5月19日 申請日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者于曉玲, 崔傳海, 張玉馳, 李昆鵬, 王云來, 王文, 田凱, 陳悅, 齊牧 申請人:中信錦州鐵合金股份有限公司