软锰矿无煤还原制备硫酸锰新工艺研究

作     者：邓益强 

作者单位：湘潭大学 

学位级别：硕士

导师姓名：田学达

授予年度：2004年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：软锰矿 还原剂 还原 浸出 净化 

摘      要：软锰矿是生产硫酸锰的重要原料，世界上约60%的硫酸锰由软锰矿加工制得。传统工艺是用煤作还原剂焙烧，使软锰矿中MnO2转化为MnO，然后用硫酸浸出，但该法存在着能耗高、操作条件差、环境污染较严重等问题。新开发工艺两矿焙烧法同样存在诸多缺点，如硫铁矿焙烧法使MnO2转变为MnSO4，FeS2转变为Fe2O3，然后用水浸出的工艺，则需在高硫锰比下长时间焙烧，不仅造成FeS2不能充分利用，且渣量大，难处理，同时还存在烟气处理等问题。而在直接酸浸法中往往有锰浸出率低，矿渣难处理和硫酸用量大等缺点。因此，研究一种可行的新工艺以代替传统工艺，减少污染，提高资源利用率具有重要意义。 本课题旨在用一种原料来源广，不含毒性元素，价格低廉的可再生资源作还原剂取代传统的不可再生资源煤，在合适的条件下与软锰矿直接反应，使MnO2转化为MnO，再用硫酸浸出制备硫酸锰。 试验以提高锰浸出率为目标，依据热重分析及核收缩模型，通过大量试验数据，找出还原、浸出过程的动力学、热力学特征，从理论上得到了最好的工艺条件。在还原反应机理研究中，试验考察了还原剂与软锰矿配比、颗粒粒度、堆料厚度等因素对软锰矿还原效果的影响。浸出工艺中，得出该反应属固膜扩散控制。在浸出过程中降低颗粒粒度，适当提高浸出温度，可加快浸出反应的速度。试验结果表明，当还原剂与软锰矿(品位19.02%)配料比为0.4,浸出体系pH值2.0，浸出温度95℃，浸出时间为2h，锰浸出率可达93.23%。浸出液通过净化精制，所得的MnSO4·H2O产品质量可达到GB1622-86标准。 该工艺具有原料易得，设备简单，投资费用低，反应过程不需外能，无环境污染，适用于低品位软锰矿工业加工且所得的产品质量优等特点。