粗纤维酸化处理软锰矿的研究.pdf

2 4 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 5 年第5 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 5 ．0 5 ．0 0 6 粗纤维酸化处理软锰矿的研究 王婷香 广东韶关冶炼厂，广东韶关5 1 2 0 2 4 摘要粗糠经水解后与软锰矿粉反应直接制备硫酸锰，并对影响因素及工艺条件选择进行了讨论。结果 表明，在下述最优条件下锰的浸出率达9 5 ％以上硫酸浓度5 0 ％、硫酸用量为1 ．2 倍理论用量、粗糠用 量2 0 ％、反应温度2 5 0 ℃、浸出时间7 5m i n 。 关键词低品位软锰矿；粗糠；硫酸锰；浸出 中图分类号T F 8 0 3 ．2 文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 5 1 0 5 一0 0 2 4 一O z S t u d yo nP y r o l u s i t eT r e a t m e n tb yA c i d i f i c a t i o no fC r u d eF i b e r W A N GT i n g x i a n g G u a n g d o n gS h a o g u a nS m e l t e r ，S h a o g u a n5 1 2 0 2 4 ，G u a n g d o n g ，C h i n a A b s t r a c t Ⅳ【a n g a n e s es u l f a t ew a sd i r e c t l yp r e p a r e df r o mp o w d e ro fl o wg r a d ep y r o l u s i t ea f t e rr e a c t i n gw i t h h y d r o l y z a t i o no fc h a f f ． T h ea f f e c t i n gf a c t o r so nm a n g a n e s el e a c h i n gr a t ea n dc h o i c eo ft e c h n o l o g i c a l c o n d i t i o n sa r ed i s c u s s e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tm a n g a n e s el e a c h i n gr a t ei s9 5 ％a b o v eu n d e rt h eo p t i m u m c o n d i t i o n si n c l u d i n gm a s sc o n c e n t r a t i o no f s u l f u r i ca c i d o f5O ％，d o s a g eo fs u l f u r i c a c i do f1 ．2t i m e so f t h e o r e t i c a la m o u n t ，d o s a g eo fc h a f fo f2 0 ％o fp y r 0 1 u s i t e ，t e m p e r a t u r eo f2 5 0 ℃，a n dr e a c t i n gd u r a t i o no f 7 5m in ． K e yw o r d s l o wg r a d ep y r o l u s i t e ；c h a f f ；m a n g a n e s es u l f a t e ；l e a c h i n g 硫酸锰是最基本的化工产品[ 1 ‘2 ] ，在工业上有广 泛的用途。目前国内外以软锰矿为原料[ 3 ] 生产硫酸 锰的工艺仍以高温还原焙烧一酸浸法占主导地位， 该工艺比较成熟，但所需原料品位高，锰转化率低， 操作环境恶劣，能耗较高[ 4 ] 。所以越来越重视软锰 矿直接浸出工艺的研究。本试验以含有丰富粗纤维 且来源广的农剐产品甘蔗渣、稻草、粗康为原料，用 硫酸水解，然后以此还原锰矿粉熟化浸出，经中和除 杂后即可制得硫酸锰溶液。该法工艺投资少，生产 成本低，并且较好地利用了资源。 1 试验部分 1 ．1 试验原理 纤维素在适当的酸浓度、温度和反应时间下，发 收稿日期2 0 1 4 1 2 1 7 作者简介王婷香 1 9 7 9 一 ，女，湖南衡阳人，工程师． 生水解[ 5 ] ，变成具有强还原能力的还原糖 [ C 6H l 0 0 5 ] 。 咒H 2 S 0 4 ，以[ C 6H 1 10 s ] H S 0 4 缸C 6H 1 10 5 ] H S O 。 H 20 ，九[ c 。H 1 20 6 ] 竹H 2 S 0 4 粗纤维水解后与软锰矿发生反应 [ C 6 H 1 20 6 ] 1 2 H 2 S 0 4 1 2 M n 0 2 1 2 M n S 0 4 6 C 0 t 十 1 8 H 2 0 1 ．2 还原物料的选取 本次试验用稀硫酸水解粗纤维素为还原剂，还 原软锰矿粉制备硫酸锰。在自然界中含粗纤维的物 质有许多，但考虑到其来源广、价格低并具有较好的 应用价值，本文选取甘蔗渣、稻草、粗糠作初步试验。 固定所有其它因素，考察不同的原料对锰浸出率的 影响，最后选取锰浸出率较高且稳定的粗糠为本次 万方数据 2 0 1 5 年第5 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 5 试验最终的还原料。 1 ．3 正交试验 根据化学反应平衡，影响锰浸出率的主要因素 有硫酸用量、硫酸浓度、反应温度、浸出时间、及粗 纤维的用量等。本文采用L 。 3 4 正交试验，最终选 出最佳浸出条件。 正交试验中固定软锰矿粉用量为5 0g ，硫酸用 量取理论用量的1 ．2 倍，根据粗糠中粗纤维[ 6 3 含量 3 5 ．5 ％～4 5 ．O ％制定如下正交试验的因子和水平 硫酸浓度 4 0 ％、5 0 ％、6 0 ％ ；粗糠用量 5 、1 0 、 1 5g ；浸出时间 4 5 、6 0 、7 5m i n ；反应温度 1 5 0 、 2 0 0 、2 5 0 ℃ 。 按正交试验设计将将软锰矿粉和粗糠充分混 合，缓慢加入硫酸，开动搅拌，在指定温度下恒温反 应一定时间，过滤除杂，测定浸出液中锰的含量并计 算锰浸出率。 2正交试验结果与分析 正交试验结果如表1 所示。 表1 正交试验结果 T a b l e1R e s u l t so fo r t h o g o n a I t e s t 试验号愚篙。时蒿急i 。嚣戮 K 12 3 7 ．O K 2 2 5 7 ．2 K 3 2 5 7 ．9 R2 0 ．9 2 4 8 ．1 2 5 3 ．O 2 6 1 ．0 1 2 ．9 从表1 可看出，反应温度和硫酸浓度对锰浸出 率的影响较大，是主要因素；浸出时间越长，锰浸出 率越高，但时间过长会增加能耗和设备磨损，因此选 择浸出时间为7 5m i n 。硫酸浓度过高，反应剧烈， 操作困难，因此比较适宜的硫酸浓度为5 0 ％。最终 选定条件为硫酸浓度5 0 ％、粗糠用量1 0g 、浸出时 间7 5m i n 、反应温度2 5 0 ℃。 3 硫酸用量对锰浸出率的影响 在上述选定条件下，改变硫酸用量分别为理论 量的1 ．o 、1 ．2 、1 ．4 倍时，锰浸出率分别为7 8 ．8 ％、 9 4 ．9 ％、9 5 ．3 ％。可以看出，硫酸用量增加，锰浸出 率提高，但当超过理论用量的1 ．2 倍时，增加幅度变 小，而且随着硫酸用量的增加，在实际生产中，会造 成渣量减少，渣含水上升，过滤性能恶化[ 7 ] ，且在下 一工序中要消耗较多的中和剂。因此，确定最佳工 艺条件为硫酸浓度5 0 ％、硫酸用量为1 ．2 倍理论 用量、粗糠用量1 0g 软锰矿量的2 0 ％ 、反应温度 2 5 0 ℃、浸出时间7 5m i n 。 4 最佳条件验证试验 在上述最佳条件下进行3 次验证试验，结果表 明，3 次试验锰的浸出率分别为9 5 ．2 ％、9 4 ．5 ％、 9 5 ．4 ％，平均9 5 ．0 ％。试验结果的重现性较好，较 反射炉焙烧一浸出以及两矿法为高哺] 。 5结论 1 用硫酸将粗糠酸化后直接分解软锰矿生产硫 酸锰，过程简单，还降低了传统工艺对热源的要求。 2 最佳工艺条件为硫酸浓度5 0 ％、硫酸用量 为1 ．2 倍理论用量、粗糠用量1 0g 软锰矿量的 2 0 ％ 、反应温度2 5 0 ℃、浸出时间7 5m i n 。在上述 条件下，锰浸出率达9 5 ．o ％以上。 参考文献 [ 1 ] 赵鹏飞，满瑞林，杨萍，等．低品位氧化锰矿酸浸制备硫 酸锰口] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 z 3 5 0 ．5 3 ． [ 2 ] 谭力铭，胡慧萍，廖俊梅，等．溶剂萃取法制备电池级高 纯硫酸锰[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 4 9 ；6 2 6 5 ． [ 3 ] 卢友志，马少妹，韦冬萍，等．甲酸一硝酸还原浸出低品位 软锰矿[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 4 1 1 4 8 ． [ 4 ] 朱国祥．采用直接浸出法新工艺制备电解二氧化锰 [ J ] 。南方钢铁，1 9 9 5 2 1 0 1 3 ． [ 5 ] 曹柏林，黄斌．用贫软锰矿法制备硫酸锰[ J ] ．湖南有色 金属，2 0 0 0 ，1 6 2 1 8 2 0 ． [ 6 ] 李良果，张克．水稻谷壳的综合利用[ J ] ．环境保护， 1 9 9 6 9 4 6 4 7 ． [ 7 ] 杨新科．软锰矿直接还原浸取制备硫酸锰的研究[ J ] ． 宝鸡文理学院学报，1 9 9 7 。1 7 2 3 3 3 7 ． [ 8 ] 袁明亮，邱冠周．软锰矿直接还原浸出的研究[ J ] ．矿产 综合利用，2 0 0 0 5 4 7 ． 3 9 4 2 9 7 5 4 8 ∞他踮孔踮旺豁踮 0 O O O O 0 O O O ∞弱弱加黔∞坫 ％惦∞∞％蛎惦∞％∞∞∞如∞∞们∞∞ l 2 3 4 5 6 7 8 9 万方数据