專利名稱：一種從低品位軟錳礦連續(xù)生產(chǎn)錳酸鉀的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于錳酸鉀的制備技術領域，具體地說，是涉及一種利用氧壓堿浸濕法從
軟錳礦生產(chǎn)錳酸鉀的技術，特別地是涉及一種以低品位軟錳礦為原料，通過使其與氫氧化 鉀溶液和氧氣反應連續(xù)生產(chǎn)錳酸鉀的方法，同時還涉及一種從低品位軟錳礦連讀生產(chǎn)錳酸 鉀的系統(tǒng)。
背景技術：
錳酸鉀是一種重要的化學品，工業(yè)中主要用于制備重要的錳產(chǎn)品如高錳酸鉀等， 由于其具有強氧化性，因此在作為氧化劑、消毒劑、漂白劑等方面也具有廣泛的應用。錳酸 鉀的工業(yè)生產(chǎn)主要是以軟錳礦為原料，在氧氣存在的環(huán)境中，與氫氧化鉀和氧氣發(fā)生氧化 反應實現(xiàn)。從軟錳礦堿法制取錳酸鉀的工藝可分為固相氧化法和液相氧化法兩種。相對于 固相氧化法，液相氧化法具有生產(chǎn)周期短、二氧化錳氧化率高、能耗低、污染小等優(yōu)點，因此 是目前用于生產(chǎn)錳酸鉀的主要方法。 液相氧化法是在存在氧氣的條件下將二氧化錳氧化成錳酸鉀，該過程的化學反應 式為Mn02+4K0H+02 — 2K2Mn04+2H20 但是在實際生產(chǎn)中，軟錳礦中Mn(^存在氧化不徹底的問題，這樣會使得到的錳酸 鉀產(chǎn)品中含有K3Mn(V導致生產(chǎn)效率低、回收率低、產(chǎn)品質(zhì)量不好，造成資源浪費。因此，如 何盡可能地降低不完全氧化的問題，防止最后得到的錳酸鉀產(chǎn)品中K3Mn04過高，成為亟待 解決的一個問題。 特別是，對于低品位軟錳礦(如我國儲量較多的Mn02含量低于40wt%的低品位軟 錳礦資源)來說，采用現(xiàn)有的氧壓堿浸濕法技術無法有效地從中生產(chǎn)錳酸鉀，嚴重限制了 該技術的應用。例如，中國專利No. ZL92108224. X和No. 200810056602. 3所公開的濕法錳酸 鉀生產(chǎn)技術，均對軟錳礦的品位要求較高，具體地，中國專利No. ZL 92108224. X雖然能處 理Mn02含量較低的軟錳礦(Mn02豐度65_75wt% )，但是該方法對于Mn02含量低于60wt% 的儲量非常豐富的軟錳礦卻并不適用，中國專利申請No. 200810056602. 3雖然對Mn02含量 要求相對有了一定程度降低，但是適宜處理的錳礦仍然需要具有50wt^以上的Mn(^含量， 無法用于我國儲量主要是Mn02含量低于40wt^的低品位軟錳礦資源。另外，這兩項專利的 生產(chǎn)工藝及所需的設備結構復雜，不便于操作，而且反應時間較長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是至少解決上述技術問題之一，即，解決軟錳礦中Mn02氧化不徹底 的問題，以及提高Mn02的氧化率，特別是解決現(xiàn)有的氧壓堿浸濕法技術無法有效地從低品 位軟錳礦石中生產(chǎn)錳酸鉀的問題。 有鑒于此，有必要提供一種可從低品位軟錳礦生產(chǎn)錳酸鉀的新型工藝。因此，本發(fā) 明的一個目的是提供一種從低品位軟錳礦連續(xù)生產(chǎn)錳酸鉀的方法。
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本發(fā)明的另一個目的是提供一種結構簡單、成本較低的錳酸鉀連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，利 用該系統(tǒng)能夠從低品位軟錳礦連續(xù)生產(chǎn)錳酸鉀。 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種從低品位軟錳礦連續(xù)生產(chǎn)錳酸鉀的方法，包括 如下步驟 (a)將濃度為45-50wt^的氫氧化鉀溶液與低品位軟錳礦粉按錳堿摩爾比為 1 : 9-13的原料配比在調(diào)漿裝置中進行混合，加入引發(fā)劑制成料漿； (b)將所述料漿供給到高壓容器，所述高壓容器內(nèi)的氧氣壓力為0. 7-1. 2MPa，溫 度為180-27(TC，在攪拌條件下反應1-2小時之后出料并過濾；
(c)過濾后的濾液經(jīng)冷卻析晶，以獲得錳酸鉀晶體； (d)將冷卻析晶并過濾后的母液返回所述調(diào)漿裝置，用于配制所述料漿，以及
(e)連續(xù)執(zhí)行步驟(b) _ (d)。 本發(fā)明的方法通過使用純氧作為氧化劑，并將高壓容器中的氧氣壓力控制在 0. 7-1. 2MPa，能夠處理Mn(^含量為30-63wt^或者更低品位的軟錳礦。另外，該方法不僅可 提高二氧化錳的氧化率，而且還可顯著增加氧化速率，從而大大地縮短生產(chǎn)周期短，降低錳 酸鉀的生產(chǎn)成本。再一方面，由于軟錳礦粉被充分氧化，因此在本發(fā)明的反應過程中幾乎檢 測不到K3Mn04的生成，在錳酸鉀成品中該物質(zhì)的含量很低。 另外，根據(jù)本發(fā)明的方法，僅需一次性將軟錳礦粉和氫氧化鉀溶液按比例混和，配 制成料漿后供給到高壓容器中，即可發(fā)生反應制得錳酸鉀產(chǎn)品，因此工藝簡單，容易操作。
另外，根據(jù)本發(fā)明的方法，整個生產(chǎn)過程可以連續(xù)不斷地進行，因此有效地提高了 生產(chǎn)效率，且將初次反應產(chǎn)生的終濾液返回至調(diào)漿裝置循環(huán)利用，這樣后續(xù)反應無需再加 入引發(fā)劑便可使氧化速率和析晶速率保持較高水平，因此可以充分利用原料。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述高壓容器可為多室連續(xù)臥式高壓釜，該設備結構 簡單，可以使料漿與氧氣具有較大的接觸面積，有利于提高Mn02的氧化率，并可以實現(xiàn)反應 的連續(xù)性，以及易于將反應后的料漿排出。 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在所述低品位軟錳礦粉中，粒度小于320目的顆粒比 例高于70%。這樣，軟錳礦粉、氫氧化鉀和氧氣之間可以具有較高的接觸面積，提高了反應 速率和Mn02氧化率。 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種錳酸鉀連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于從低品 位軟錳礦連續(xù)生產(chǎn)錳酸鉀，包括 調(diào)槳裝置，所述調(diào)槳裝置用于通過將氫氧化鉀溶液和低品位軟錳礦在其中進行配 比混合以制成料漿； 高壓容器，所述高壓容器用于容納從調(diào)漿裝置所供給的料漿； 氧氣供給源，所述氧氣供給源用于向高壓容器中通入氧氣； 第一過濾器，所述第一過濾器用于過濾從所述高壓容器排出的料漿； 結晶器，所述結晶器用于冷卻析晶來自所述第一過濾器的濾液，從而獲得錳酸鉀
晶體；以及 第二過濾器，所述第二過濾器用于過濾在所述結晶器中經(jīng)冷卻析晶后的母液，并 將過濾后得到的母液供給至所述調(diào)漿裝置內(nèi)。 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述高壓容器進一步設有至少一個攪拌器，用于攪拌容納在高壓容器中的料漿，以使料漿保持充分的均勻性并將供給到高壓容器中的氧氣迅速 充分地分散在料漿中，以提高反應效率。 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述高壓容器內(nèi)的氧氣壓力為0.7-1.2MPa。在該條件 下，可以對更低品位軟錳礦中的Mn02進行充分氧化，且氧化速率快。 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述系統(tǒng)進一步包括壓力泵，所述壓力泵用于將所述 調(diào)漿裝置供給的料漿加壓并泵入所述高壓容器內(nèi)。 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述系統(tǒng)進一步包括至少一個分隔件，所述分隔件將 所述高壓容器分割成多個室，其中每個室中各容納有一個攪拌器；其中，所述分隔件可為隔 板且其數(shù)目可為2-6個。 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述高壓容器可為多室連續(xù)臥式高壓釜。該設備結構 簡單，可以使料漿與氧氣具有較大的接觸面積，有利于提高Mn02的氧化率，并可以實現(xiàn)反應 的連續(xù)性，以及易于將反應后的料漿排出。 根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)結構簡單，成本低，安裝、維護及操作簡單，降低了錳酸鉀的生 產(chǎn)成本。可用于處理Mn(^含量為30-63wt^或者更低品位的軟錳礦，二氧化錳氧化率高，且 氧化速率快。 本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結合附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中 圖1為根據(jù)本發(fā)明從低品位軟錳礦連續(xù)生產(chǎn)錳酸鉀的方法的一個實施例的工藝 流程圖。
圖2為根據(jù)本發(fā)明的錳酸鉀連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)的一個實施例的示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖對本發(fā)明進行詳細說明，這種描述是為了解釋本發(fā)明，以使本領域
的技術人員更好地理解本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。 下面將詳細描述本發(fā)明從低品位軟錳礦連續(xù)生產(chǎn)錳酸鉀的方法。 在采礦技術領域，通常用技術術語"品位"表示特定礦石中目標元素含量高低。"低
品位"礦或"高品位"礦又稱為"富"礦或"貧"礦。該概念具有相對性，對不同的礦種可以賦
予不同具體的含量界限。在錳礦領域中，一般地理解為錳元素含量低于50wt^ (對應Mn(^
含量為79. lwt% )的軟錳礦為低品位礦，因此，在本發(fā)明中，術語"低品位軟錳礦"即指Mn02
含量低于79. lwt^的軟錳礦。另外，本文所述及的"錳堿摩爾比"具體指錳礦石中錳元素與
氫氧化鉀的物質(zhì)量之比。 本發(fā)明是根據(jù)目前中國國內(nèi)軟錳礦的資源特點，提供一種用低品位軟錳礦作為主 要原料，用氧氣作為氧化劑，在加壓攪拌條件下和氫氧化鉀溶液反應連續(xù)生產(chǎn)錳酸鉀的方 法；同時還提供一種錳酸鉀連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)。 如圖l所示，在根據(jù)本發(fā)明從低品位軟錳礦連續(xù)生產(chǎn)錳酸鉀的方法的一個實施例中，首先，將濃度為45-50wt^的氫氧化鉀溶液與低品位軟錳礦粉按錳堿摩爾比為l : 9-13 的原料配比加入到調(diào)漿裝置中進行混合，并加入引發(fā)劑制成料漿。接著，將制得的料漿供給 到高壓容器中，啟動加熱器將高壓容器內(nèi)的料漿溫度升至180-270°C，同時向高壓容器中輸 送氧氣，將高壓容器內(nèi)的氧氣壓力維持在0. 7-1. 2MPa，在攪拌條件下反應1-2小時之后，通 過高壓容器的出料口將反應后的料漿排出。然后，對料漿進行第一次過濾處理，除去其中的 不溶性礦渣。再對第一次過濾后得到的濾液進行冷卻處理，使晶體析出，將冷卻析晶的母液 過濾便可獲得錳酸鉀晶體，最后將冷卻析晶并經(jīng)過濾后的母液返回至調(diào)漿裝置，用于配制 所述料漿，而無需再加入引發(fā)劑例如錳酸鉀，重復執(zhí)行以上步驟。 在本發(fā)明的一個實施例中，與上面所描述的方法區(qū)別在于，對反應后從高壓容器 排出的料漿在第一次過濾之前經(jīng)過了閃蒸處理。在本實施例中，先將排出的料漿進行閃蒸 處理，可以降低從高壓容器排出的料漿的操作壓力，并將其中部分水分蒸出，從而有利于后 續(xù)的過濾和結晶操作。 在本發(fā)明的一個實施例中，引發(fā)劑采用的是含有+6價錳元素的化合物，優(yōu)選 !^Mn(V引發(fā)劑的使用能夠有效地促進反應的進行與晶體析出，其用量為料漿中氫氧化鉀和 低品位軟錳礦粉總重量的3-5%。 根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以處理Mn(^含量為30-63wt^或者更低品位的軟錳礦粉， 更優(yōu)選處理Mn(^含量為30-50wt^的低品位軟錳礦粉。 在本發(fā)明的一個實施例中，用于反應的高壓容器可以使用各種常規(guī)的高壓反應 器，優(yōu)選可為多室連續(xù)臥式高壓釜。采用多室連續(xù)臥式高壓釜，可以實現(xiàn)氧氣與料漿的快速 充分混合，從而可以提高Mn02的氧化率，且易于實現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)性，還易于將反應后的料漿 排出。 在本發(fā)明的一個實施例中，所用的軟錳礦粉優(yōu)選粒度小于320目的顆粒比例高于 70%。將錳礦粉粒度控制在該范圍可以使礦粉、氫氧化鉀和氧氣之間具有較高的接觸面積， 從而提高了 Mn02的氧化率和反應速率。 在本發(fā)明的一個實施例中，在連續(xù)生產(chǎn)過程中將待反應的料漿供給高壓容器中的 實現(xiàn)方式不受限制，可以采用公知的各種方式。然而，由于高壓容器中的壓力很高，優(yōu)選可 采用壓力泵加壓的方式將料漿供給到高壓容器中，這樣能夠確保將料漿安全有效地供給到 高壓容器中。 根據(jù)本發(fā)明的錳酸鉀連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，用于從低品位軟錳礦連續(xù)生產(chǎn)錳酸鉀，包 括 調(diào)槳裝置，所述調(diào)槳裝置用于通過將氫氧化鉀溶液和低品位軟錳礦在其中進行配 比混合以制成料漿； 高壓容器，所述高壓容器用于容納從調(diào)漿裝置所供給的料漿； 氧氣供給源，所述氧氣供給源用于向高壓容器中通入氧氣； 第一過濾器，所述第一過濾器用于過濾從所述高壓容器排出的料漿； 結晶器，所述結晶器用于冷卻析晶來自所述第一過濾器的濾液，從而獲得錳酸鉀
晶體；以及 第二過濾器，所述第二過濾器用于過濾在所述結晶器中經(jīng)冷卻析晶后的母液，并 將過濾后得到的母液供給至所述調(diào)漿裝置內(nèi)。
在本發(fā)明的一個實施例中，所述高壓容器進一步設有至少一個攪拌器，用于攪拌 容納在高壓容器中的料漿，以使料漿保持充分的均勻性并將供給到高壓容器中的氧氣迅速 充分地分散在料漿中，以提高反應效率。 在本發(fā)明的一個實施例中，所述高壓容器內(nèi)的氧氣壓力為0.7-1.2MPa。在該條件 下，可以對更低品位軟錳礦中的Mn02進行充分氧化，且氧化速率快。 在本發(fā)明的一個實施例中，所述系統(tǒng)進一步包括壓力泵，所述壓力泵用于將所述 調(diào)漿裝置供給的料漿加壓并泵入所述高壓容器內(nèi)。 在本發(fā)明的一個實施例中，所述系統(tǒng)進一步包括至少一個分隔件，所述分隔件將 所述高壓容器分割成多個室，其中每個室中各容納有一個攪拌器，這樣可以將反應物料充 分地混合。進一步地，所述分隔件為隔板；更進一步地，根據(jù)高壓容器型號的不同，可以設置 數(shù)目不等的隔板，優(yōu)選的隔板數(shù)目為2-6個，更優(yōu)選2個。所述隔板材質(zhì)為耐受強堿腐蝕且 耐高溫高壓的材料，優(yōu)選錳鋼或者不銹鋼。 在本發(fā)明的一個實施例中，所述高壓容器可為多室連續(xù)臥式高壓釜。該設備結構 簡單，可以使料漿與氧氣具有較大的接觸面積，有利于提高Mn02的氧化率，并可以實現(xiàn)反應 的連續(xù)性，以及易于將反應后的料漿排出。 在本發(fā)明的一個實施例中，所述高壓容器的底部設置有氧氣進口。將氧氣進口設 置在高壓容器的底部，可以使得氧氣從高壓容器的底部進入后在料漿中快速地充分分散， 而且在氧氣沖擊流作用下也可以對料漿起到攪拌分散作用，進一步地提高了氧化反應的效率。 在本發(fā)明的一個實施例中，在所述高壓容器上設有加熱裝置，用于將高壓容器內(nèi) 的溫度保持在180-270°C。進一步地，加熱裝置可以采用電加熱、蒸汽加熱或高溫煙氣加熱 方式對高壓容器進行加熱。 在本發(fā)明的一個實施例中，所述系統(tǒng)進一步包括閃蒸槽，所述閃蒸槽連接于所述 高壓容器和所述第一過濾器之間，用于降低從所述從高壓容器排出的料漿的操作壓力，并 將其中部分水分蒸出。 下面參照圖2，對本發(fā)明的錳酸鉀連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)的一個實施例進行詳細說明。在本 實施例中，該系統(tǒng)包括 調(diào)漿裝置l，用于通過將氫氧化鉀溶液和低品位軟錳礦在其中進行配比混合以制 成料漿。需要說明的是，本發(fā)明不需要通過對調(diào)漿裝置進行加熱來預熱物料，因此，對調(diào)漿 裝置的耐熱性能沒有特別的要求。 多室連續(xù)臥式高壓釜2，用于容納從調(diào)漿裝置1所供給的料漿；該設備結構簡單， 可以使料漿與氧氣具有較大的接觸面積，有利于提高Mn(^的氧化率，并可以實現(xiàn)反應的連 續(xù)性，還易于將反應后的料漿排出，材質(zhì)可以采用各種可耐受強堿腐蝕且耐高溫高壓的材 料，優(yōu)選錳鋼或者不銹鋼。具體地，本實施例的多室連續(xù)臥式高壓釜內(nèi)設置有2個不銹鋼 隔板100、101，將釜內(nèi)分隔成3個室，各室的上部是相通的以使料漿可以通過。為了使料漿 和氧氣充分混合使反應有利地進行，在每一個室中均設置有一個葉片攪拌器，如圖2中的 201 、202和203所示。 在高壓釜的底部設置有氧氣進口 204、205和206，具體地是在每個室的底部各設 置一個氧氣進口 。將氧氣進口設置在底部的好處在于可以使得氧氣從高壓釜的底部進入后
8在料漿中快速地充分分散，在氧氣的沖擊流作用下也可以對料漿起到攪拌分散作用，進一 步地提高了氧化反應的效率。另外，在多室連續(xù)臥式高壓釜2上還設有加熱器200，用于對 高壓釜中的反應物料進行加熱處理。 氧氣供給源3，用于向多室連續(xù)臥式高壓釜2中供給氧氣，具體地可以采用工業(yè)氧 氣瓶將反應過程中多室連續(xù)臥式高壓釜2中的氧氣壓力保持在0. 7-1. 2MPa。氧氣供給源3 通過管道與多室連續(xù)臥式高壓釜2底部的氧氣進口 204、205和206連接，以通過管道將高 壓氧氣通入高壓釜2中。 第一過濾器4，用于過濾從多室連續(xù)臥式高壓釜2排出的料槳；這樣可以將不溶性
礦渣過濾除去，減小了雜質(zhì)對后續(xù)析晶過程的影響，并確保產(chǎn)品的高純度。 結晶器5，用于冷卻析晶由第一過濾器4過濾后的濾液，從而獲得錳酸鉀晶體。 第二過濾器6，用于過濾在結晶器5中經(jīng)冷卻析晶后的母液，并將過濾后得到的母
液供給至調(diào)漿裝置l內(nèi)。 壓力泵7，布置于調(diào)槳裝置1和多室連續(xù)臥式高壓釜2之間，以安全有效地將從調(diào) 漿裝置1供給的料漿加壓并泵入高壓釜2內(nèi)。 閃蒸槽8，連接于多室連續(xù)臥式高壓釜2和第一過濾器4之間，用于降低從高壓釜
2排出的料漿的操作壓力，并將其中部分水分蒸出。 下面結合具體實施例對本發(fā)明的方法進一步地具體說明。 實施例1 在本實施例中，錳堿摩爾比為1 : 9，氫氧化鉀溶液的濃度為50wt%， K^n(^引發(fā) 劑用量為料漿中氫氧化鉀和低品位軟錳礦粉總重量的3. 5%。具體生產(chǎn)過程如下
將Mn02含量為30wt%的低品位軟錳礦粉碎至粒度為360目的顆粒比例為80% 。 稱取11.2kg氫氧化鉀，將其加入到調(diào)漿槽中，再向其中加入11.2kg水，6. 4kg軟錳礦粉和 616g K2Mn04引發(fā)劑，在調(diào)漿裝置中調(diào)制成料漿，把料漿通過壓力泵泵入多室連續(xù)臥式高壓 釜中，向釜內(nèi)通入純氧氣將氧氣壓力控制為l.OMPa，并控制釜內(nèi)溫度為18(TC，攪拌器葉片 轉(zhuǎn)速750r/min，反應2小時后將料漿從高壓釜排出至閃蒸槽，將從高壓釜排出的料漿的壓 力降至過濾操作壓力，并將料漿中部分水分蒸出，再將經(jīng)過閃蒸處理的料漿輸送到第一過 濾器過濾，除去其中的不溶性濾渣，將除雜后的料漿冷卻，待晶體析出后經(jīng)第二過濾器過濾 分離，得到4. Okg晶體(K3Mn04含量低于3wt% )，將母液返回調(diào)漿槽用于配制反應料漿，重 復執(zhí)行以上步驟，不同的是無需加入K^n04引發(fā)劑。在本實施例中，軟錳礦中Mn(^的氧化 率為91. 0%。
實施例2 在本實施例中，錳堿摩爾比為1 : 10，氫氧化鉀溶液的濃度為50wt^，K^n04引發(fā) 劑的用量為料漿中氫氧化鉀和低品位軟錳礦粉總重量的4. 0%。具體生產(chǎn)過程如下
將Mn02含量為45wt%的低品位軟錳礦粉碎至粒度為400目的顆粒比例為72% 。 稱取11.2kg氫氧化鉀，將其加入到調(diào)漿槽中，再向其中加入11.2kg水，3. 9kg軟錳礦粉和 604g K2Mn04引發(fā)劑，在調(diào)漿裝置中調(diào)制成料漿，把料漿通過壓力泵泵入多室連續(xù)臥式高壓 釜中，向釜內(nèi)通入純氧氣將氧氣壓力控制為1. 2MPa，并控制釜內(nèi)溫度為26(TC，攪拌器葉片 轉(zhuǎn)速750r/min，反應1. 5小時后將料漿從高壓釜排出至閃蒸槽，將從高壓釜排出的料漿的 降至過濾操作壓力，并將料漿中部分水分蒸出，再將經(jīng)過閃蒸處理的料漿輸送到第一過濾
9器過濾，除去其中的不溶性濾渣，將除雜后的料漿冷卻，待晶體析出后經(jīng)第二過濾器過濾分 離，得到3. 7kg晶體(K3Mn04含量低于3wt% )，將母液返回調(diào)漿槽用于配制反應料漿，重復 執(zhí)行以上步驟，不同的是無需加入^Mn04引發(fā)劑。在本實施例中，軟錳礦中Mn(^的氧化率 為92. 6%。
實施例3 在本實施例中，錳堿摩爾比為1 : 11，氫氧化鉀溶液的濃度為45wt^，K2Mn04引發(fā) 劑的用量為料漿中氫氧化鉀和低品位軟錳礦粉總重量的3. 0%。具體生產(chǎn)過程如下
將Mn02含量為45wt %的低品位軟錳礦粉碎至粒度為350目的顆粒比例為80 % 。稱 取氫氧化鉀22. 5kg，將其加入到調(diào)漿槽中，再向其中加入27. 5kg水，7. lkg軟錳礦粉和888g K2Mn04引發(fā)劑，在調(diào)漿裝置中調(diào)制成料漿，把料漿通過壓力泵泵入多室連續(xù)臥式高壓釜中， 向釜內(nèi)通入純氧氣將氧氣壓力控制為1.2MPa，并控制釜內(nèi)溫度為22(TC，攪拌器葉片轉(zhuǎn)速 750r/min，反應2小時后將料漿從高壓釜排出至閃蒸槽，將從高壓釜排出的料漿的降至過 濾操作壓力，并將料漿中部分水分蒸出，再將經(jīng)過閃蒸處理的料漿輸送到第一過濾器過濾， 除去其中的不溶性濾渣，將除雜后的料漿冷卻，待晶體析出后經(jīng)第二過濾器過濾分離，得到 晶體6. 6kg(K3Mn04含量低于3wt% )，將母液返回調(diào)漿槽用于配制反應料漿，重復執(zhí)行以上 步驟，不同的是無需加入K2Mn04引發(fā)劑。在本實施例中，軟錳礦中Mn02的氧化率為91. 8%。
實施例4 在本實施例中，錳堿摩爾比為1 : 12，氫氧化鉀溶液的濃度為50wt^，K^n04引發(fā) 劑的用量為料漿中氫氧化鉀和低品位軟錳礦粉總重量的3. Owt%。具體生產(chǎn)過程如下
將Mn02含量為50wt %的低品位軟錳礦粉碎至粒度為360目的顆粒比例為90 % 。稱 取氫氧化鉀20. 0kg，將其加入到調(diào)漿槽中，再向其中加入20. 0kg水，5. 2kg軟錳礦粉和756g K2Mn04引發(fā)劑，在調(diào)漿裝置中調(diào)制成料漿，把料漿通過壓力泵泵入多室連續(xù)臥式高壓釜中， 向釜內(nèi)通入純氧氣將氧氣壓力控制為O. 7MPa，并控制釜內(nèi)溫度為24(TC，攪拌器葉片轉(zhuǎn)速 750r/min，反應2小時后將料漿從高壓釜排出至閃蒸槽，將從高壓釜排出的料漿的降至過 濾操作壓力，并將料漿中部分水分蒸出，再將經(jīng)過閃蒸處理的料漿輸送到第一過濾器過濾， 除去其中的不溶性濾渣，將除雜后的料漿冷卻，待晶體析出后經(jīng)第二過濾器過濾分離，得到 晶體5. 4kg(K3Mn04含量低于3wt% )，將母液返回調(diào)漿槽用于配制反應料漿，重復執(zhí)行以上 步驟，不同的是無需加入K2Mn04引發(fā)劑。在本實施例中，軟錳礦中Mn02的氧化率為90. 8% 。
實施例5 在本實施例中，錳堿摩爾比為1 : 13，氫氧化鉀溶液的濃度為50wt^，K^n04引發(fā)
劑的用量為料漿中氫氧化鉀和低品位軟錳礦粉總重量3. 0%。具體生產(chǎn)過程如下 將Mn02含量為38wt %的低品位軟錳礦粉碎至粒度為400目的顆粒比例為85 % 。稱
取氫氧化鉀15. Okg，將其加入到調(diào)漿槽中，再向其中加入15. 0kg水，4. 7kg軟錳礦粉和591g
K2Mn04引發(fā)劑，在調(diào)漿裝置中調(diào)制成料漿，把料漿通過壓力泵泵入多室連續(xù)臥式高壓釜中，
向釜內(nèi)通入純氧氣將氧氣壓力控制為1.2MPa，并控制釜內(nèi)溫度為24(TC，攪拌器葉片轉(zhuǎn)速
750r/min，反應2小時后將料漿從高壓釜排出至閃蒸槽，將從高壓釜排出的料漿的降至過
濾操作壓力，并將料漿中部分水分蒸出，再將經(jīng)過閃蒸處理的料漿輸送到第一過濾器過濾，
除去其中的不溶性濾渣，將除雜后的料漿冷卻，待晶體析出后經(jīng)第二過濾器過濾分離，得到
晶體3. 8kg(K3Mn04含量低于3wt% )，將母液返回調(diào)漿槽用于配制反應料漿，重復執(zhí)行以上步驟，不同的是無需加入K2Mn04引發(fā)劑。在本實施例中，軟錳礦中Mn02的氧化率為92. 3% 。
實施例6 在本實施例中，錳堿摩爾比為1 : 13，氫氧化鉀溶液的濃度為50wt^，K^n04引發(fā) 劑的用量為料漿中氫氧化鉀和低品位軟錳礦粉總重量的4. 0%。具體生產(chǎn)過程如下
將Mn02含量為60wt%的低品位軟錳礦粉碎至粒度為500目的顆粒比例為95% 。 稱取10. Okg氫氧化鉀，將其加入到調(diào)槳槽中，再向其中加入10. 0kg水，2. Okg軟錳礦粉和 480g K2Mn04引發(fā)劑，在調(diào)漿裝置中調(diào)制成料漿，把料漿通過壓力泵泵入多室連續(xù)臥式高壓 釜中，向釜內(nèi)通入純氧氣將氧氣壓力控制為l.OMPa，并控制釜內(nèi)溫度為27(TC，攪拌器葉片 轉(zhuǎn)速750r/min，反應1. 0小時后將料漿從高壓釜排出至閃蒸槽，將從高壓釜排出的料漿的 降至過濾操作壓力，并將料漿中部分水分蒸出，再將經(jīng)過閃蒸處理的料漿輸送到第一過濾 器過濾，除去其中的不溶性濾渣，將除雜后的料漿冷卻，待晶體析出后經(jīng)第二過濾器過濾分 離，得到2. 5kg晶體(K3Mn04含量低于3wt% )，將母液返回調(diào)漿槽用于配制反應料漿，重復 執(zhí)行以上步驟，不同的是無需加入^Mn04引發(fā)劑。在本實施例中，軟錳礦中Mn(^的氧化率 為90. 5%。 本發(fā)明通過使用純氧氣作為氧化劑，并將高壓容器中的氧氣壓力控制在 0. 7-1. 2MPa，能夠處理Mn(^含量為30-63wt^或者更低品位的軟錳礦。另外，本發(fā)明的方法 不僅可提高二氧化錳轉(zhuǎn)化率，而且還可顯著增加氧化速率，從而大大地縮短生產(chǎn)周期短，使 得錳酸鉀的生產(chǎn)成本降低。再一方面，由于錳礦粉被充分氧化，因此在本發(fā)明的反應過程中 幾乎檢測不到K3Mn04的生成，在錳酸鉀成品中該物質(zhì)含量很低。 盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以 理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換 和變型，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等同物限定。
權利要求
一種從低品位軟錳礦連續(xù)生產(chǎn)錳酸鉀的方法，包括如下步驟(a)將濃度為45-50wt％的氫氧化鉀溶液與低品位軟錳礦粉按錳堿摩爾比為1∶9-13的原料配比在調(diào)漿裝置中進行混合，加入引發(fā)劑制成料漿；(b)將所述料漿供給到高壓容器，所述高壓容器內(nèi)的氧氣壓力為0.7-1.2MPa，溫度為180-270℃，在攪拌條件下反應1-2小時之后出料并過濾；(c)過濾后的濾液經(jīng)冷卻析晶，以獲得錳酸鉀晶體；(d)將冷卻析晶并過濾后的母液返回所述調(diào)漿裝置，用于配制所述料漿，以及(e)連續(xù)執(zhí)行步驟(b)-(d)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述引發(fā)劑的用量為料漿中氫氧化鉀和低品位軟錳礦粉總重量的3-5%。
3. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述低品位軟錳礦粉中Mn(^的含量為30-63wt%。
4 根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，所述低品位軟錳礦粉中Mn02的含量為30-50wt%。
5. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述高壓容器為多室連續(xù)臥式高壓釜。
6. 根據(jù)權利要求l-4任一項所述的方法，其中，在所述低品位軟錳礦粉中，粒度小于320目的顆粒比例高于70%。
7. 根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中，所述引發(fā)劑為含有+6價錳元素的化合物。
8. 根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，所述含有+6價錳元素的化合物為K2Mn04。
9. 根據(jù)權利要求l所述的方法，其中，在步驟(b)中，通過壓力泵將所述料漿泵入所述高壓容器中。
10. 根據(jù)權利要求l所述的方法，其中，在步驟(b)中，在過濾之前對從所述高壓容器排出的料槳進行閃蒸處理。
11. 一種錳酸鉀連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于從低品位軟錳礦連續(xù)生產(chǎn)錳酸鉀，包括調(diào)漿裝置，所述調(diào)漿裝置用于通過將氫氧化鉀溶液和低品位軟錳礦在其中進行配比混合以制成料漿；高壓容器，所述高壓容器用于容納從調(diào)漿裝置所供給的料漿；氧氣供給源，所述氧氣供給源用于向高壓容器中通入氧氣；第一過濾器，所述第一過濾器用于過濾從所述高壓容器排出的料漿；結晶器，所述結晶器用于冷卻析晶來自所述第一過濾器的濾液，從而獲得錳酸鉀晶體；以及第二過濾器，所述第二過濾器用于過濾在所述結晶器中經(jīng)冷卻析晶后的母液，并將過濾后得到的母液供給至所述調(diào)漿裝置內(nèi)。
12. 根據(jù)權利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述高壓容器進一步設有至少一個攪拌器，用于攪拌容納在所述高壓容器中的料漿。
13. 根據(jù)權利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述高壓容器內(nèi)的氧氣壓力為0. 7-1. 2MPa。
14. 根據(jù)權利要求11所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進一步包括壓力泵，所述壓力泵用于將所述調(diào)漿裝置供給的料漿加壓并泵入所述高壓容器內(nèi)。
15. 根據(jù)權利要求11-14任一項所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進一步包括至少一個分隔件，所述分隔件將所述高壓容器分割成多個室，其中每個室中各容納有一個攪拌器。
16. 根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述分隔件為隔板且其數(shù)目為2-6個。
17. 根據(jù)權利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述隔板的數(shù)目為2個。
18. 根據(jù)權利要求11-14任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述高壓容器為多室連續(xù)臥式高壓釜。
19. 根據(jù)權利要求11-14任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述高壓容器的底部設置有氧氣進□。
20. 根據(jù)權利要求11-14任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述高壓容器上設有加熱裝置，用于將所述高壓容器內(nèi)的溫度保持在180-270°C。
21. 根據(jù)權利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述加熱裝置采用電加熱、蒸汽加熱或高溫煙氣加熱方式。
22. 根據(jù)權利要求ll所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進一步包括閃蒸槽，所述閃蒸槽連接于所述高壓容器和所述第一過濾器之間，用于降低從所述從高壓容器排出的料漿的操作壓力，并將其中部分水分蒸出。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種從低品位軟錳礦連續(xù)生產(chǎn)錳酸鉀的方法，首先將氫氧化鉀溶液與低品位軟錳礦粉混合，加入引發(fā)劑，在調(diào)漿裝置中制成料漿；接著將所述料漿供給到高壓容器，反應后出料并過濾；然后將過濾后的濾液冷卻析晶，以獲得錳酸鉀晶體；最后將冷卻析晶并過濾后的母液返回所述調(diào)漿裝置用于配制反應料漿，重復執(zhí)行以上步驟。該方法可以用于處理品位更低的軟錳礦，且反應時間顯著縮短，原料利用充分。本發(fā)明還提供了一種錳酸鉀連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，用于從低品位軟錳礦連續(xù)生產(chǎn)錳酸鉀。
文檔編號C01G45/12GK101704556SQ200910178460
公開日2010年5月12日 申請日期2009年10月10日 優(yōu)先權日2008年12月22日
發(fā)明者夏宇, 彭建蓉, 李小英, 王吉坤, 白榮林, 趙群, 閻江峰, 馬進, 黃云才 申請人:云南冶金集團股份有限公司技術中心;云南建水錳礦有限責任公司