氯化锰溶液的净化工艺.pdf

第63卷第2期
有色金属
2011年5月
Nonferrous Metals
20
DOI:10.3969/ J. Issn,1001-0211.201,02.041
氯化锰溶液的净化工艺
李军旗,张国オ,毛小浩,刘亮,段丽
(贵州大学材料与冶金学院,贵州费阳550003)
摘要:研究以工业废盐酸浸出低品位菱锰矿制得的氯化锰溶液净化工艺,主要包括除重金属和除钙、镁两部分,探讨金属
锰粉去除重金属的浄化效果以及用草酸和硫酸锰搭配使用去除钙和镁的新艺。结果表,氯化锰溶液采用金属锰粉作为重金
属净化剂除杂效果较好,使用草酸和硫酸锰去除钙和镁杂质,不但实现了较好的除钙和除镁效果,而且得到了纯度和价值较高的
产品草酸钙,产品质量最终也达到了HG-138162006标准。
关键词:治金技术;化锰溶液;浄化;金属锰粉;草酸;酸锰
中图分类号:11803.25文献标识码:A文章编号:1001-0211(2011)02-0172-03
随着我国经济形势的发展,尤其是钢铁产业的硫酸锰,分析纯,MnSO?H20含量≥99.00%;氯化
迅猛发展,对锰的需求量快速增长,锰矿石的消钡,工业纯,BaCl2·H20含量≥99.00%;氯化锰溶
费量也逐年增加。虽然我国锰资源非常丰富(按金液,工业废盐酸浸出低品位菱锰矿制得,主要成分见
属量计居世界第7位),但大部分锰矿品位较低?2
表1。
我国锰矿石平均含锰仅有22%,而国外锰矿石含錳
量一般在35%以上。这类矿石品位低,杂质含量
表1氣化锰溶液成分
高,品位提高有限(一般只能提高3%-5%)“。锰
Table I Composition of manganese chloride solution
成分
Mn
Pb
矿床存在贫矿多、杂矿多、矿层薄、矿物嵌布粒度细、
含量/(g·L.
57.7
0.0068
难采、难选、言矿严重短缺等特点”?。锰矿石供应
量不足和品位降低,严重制约了我国锰业的发1.2金属锰粉去除重金属
展
将金属锰粉加入氯化锰溶液中,单质锰与溶液
为此,针对我国锰矿资源特点,研发合理利用贫中的大部分金属离子(Fe2',Fe3t,P2',Co。2
锰矿的有效技术和工艺,提高锰矿资源利用率,已受Cd',N,Cu2',2Zn2)反应生成沉淀而除去。反
到广泛关注”。国内外对贫锰矿利用的研究已有应为Me"t+Mn=Mn2+Me,其中Me"'代表溶液中
较多成果,有的已成功应用于实际生产。针对贫锰的Fe2,Fe',Pb2,Co',Cd',Ni",Cu',Zn2等
矿的开发利用,其最为关键的是浸出和浄化工艺。各种金属离子。
介绍用工业废盐酸浸岀低品位菱锰矿所得氯化锰溶
当参与反应的物质不处于标准态时,应根据能
液的净化艺研究结果。
斯特方程判断电极电势。在浓度(或气体分压)对
电极电势不大时,如果标准电极电势相差大于0.2V
1实验方法
时,仍可用来判断反应的方向?。酸性溶液中的相
关物质标准电极电势(298.15K)见表2。
1.1试验原料
由表2可知,除Ca2',Mg2',AP'以外,其余离
试验所用主要原料有:锰粉,分析纯,Mm含量子与锰标准电极电势差都在0.2V以上。因此在理
99%;草酸,分析纯,C2H2O2H20含量≥9950%;论上,金属锰粉去除金属离子(
Ni,Cu,Zn2)是可行的,而且不会引人新的杂
收稿日期:2009-11-23
质。此外,在浸出过程终点的浸出液pH值调节
作者简介:李军旐(1962-),男,江西安福县人,教授,博士,主安从到了4.0以上,锰粉不会和浸出液中的酸反应生成
事治金新投术、治金资源综合利用和冶金能源与环保等
方面的研究。
氢气,而造成锰粉的损失
第2期
李年旗等;氯化锸溶液的净化工艺
表2酸性溶液中的标准电极电势(298.15K)
氮化锰溶液弃渣
草酸
酸钙
Table 2 Standard electrode potential of concerned
materials in acidic solution(298. 15 K)
锰粉一加热搅囲过滤」→ーーの热押一辞置一过滤
电对
电极反应
8/v
滤液
0.17
硫酸热挥
Pbso, / Pb
PbSO。+2e=Pb+SO
356
Co"/C
∠e=O
静置
+2e=Cd
0.403
产?浓缩结
过
滤液一「过滤
0.763
弃渣
弃渣
0.771
图1氟化锰溶液净化工艺流程
Fig. 1 Flowsheet
Mo2*/M
manganese chloride solution
2e= Ca
采用金属锰粉去除重金属后所得滤液进行检
1.3草酸和硫酸锰去除Ca2'与Mg2
,分析结果见表4。由表4可知,采用金属锰粉作
传统工艺净化去除钙、镁杂质是采用硫酸锰粉为重金属净化剂,净化效果较好,达到了67.35%。
作为净化剂一步完成的,反应生成硫酸钙、硫酸镁沉与传统采用硫化剂沉淀法浄化除重金属相比,没有
淀渣很难回收利用。
引入新的杂质,不需要进行二次除杂。所以,在氯化
根据表32相关难溶化合物的,值可知,在浸锰溶液中采用金属锰粉置换重金属杂质的净化工艺
出液中加入草酸作为浄化剂,在酸性条件下会形成是可行的。
草酸钙沉淀。草酸钙较难溶于稀强酸(如1mol
L'HCl),可以实现比较好的除钙效果,然后加入硫
表4除重金属后所得液分析结果
酸锰形成硫酸镁和少量的硫酸钙沉淀。主要反应为
able 4 Analysis results of solution after removal of heavy metals
成分
H2C10,+Ca2t=CaC20,+2H',Ca2+S0,2'=
净化前溶液/(g?L-1)12057.709.660.00680
CaSO2↓,Mg3+SO2=MgSO,↓。
净化后溶液/(g?L)12057.709.66
表3相关难溶化合物的Kn值
2.2草酸和硫酸锰净化除Ca2'与Mg2'的效果
Table 3 K value of insoluble compounds
对采用草酸和硫酸锰净化除Ca2'和Mg2'后所
化合物
Mgsoa
Cac, OA
Mgc, O4
得滤液和草酸钙检测分析,结果分别见表5和表6。
4.620
4.274
8.6
由表5可知,使用草酸和硫酸锰净化除钙、镁的
1.4试验过程
效果较好,达到了99.99%。另外,由表6知,在此
将定量属锰粉加入到100oL氯化锰溶液过程巾所得到的副产品草酸钙纯度较高,接近化学
中,80℃下搅拌加热1h,静置15min后过滤,将滤液
纯标准,有较高的价值。传统工艺采用硫酸锰粉作
取样分析。再向滤液中加入定量草酸,80℃下加热为净化剂一步去除钙、镁杂质,反应生成硫酸钙、硫
搅拌1h静置24h后过滤,将滤液和滤饼取样分析。
酸镁沉淀渣很难冋收利用。这