MnCl2制备扩大试验

本文格式为Word版，下载可任意编辑——MnCl2制备扩大试验

MnCl2制备扩大试验

MnCl2制备扩大试验我国锰资源分外丰富，但大片面属于贫矿，利用率极低，因此，合理开发利用贫锰矿已受到广泛关注［１］。用硫酸处理低品位锰矿，工艺较为成熟，但锰浸出率不高，且硫酸耗量大［２－４］。而添加助浸剂，虽锰浸出率得以提高［５］，但除杂较为困难［６－７］，本金相应增加。针对以上问题，研究了利用海绵钛生产过程中产生的废盐酸从贵州某菱锰矿中浸出锰［８－１０］。在测验室试验根基上，将菱锰矿用量放大３０倍以上举行扩大试验，并优化除钙、镁工艺，净化液浓缩结晶后获得四水氯化锰产品，取得了较好结果。

１试验片面１．１试验原料、设备及工艺流程废盐酸，取自贵州遵义钛业集团公司，其浓度１８％～２５％；

菱锰矿，取自贵州遵义，主要化学成分见表１；

硫酸锰，氯化锰，分析纯，南京迈斯特凯化工公司；

双氧水，３０％，青岛福斯特化工有限公司。浸出搅拌槽：自制，加热功率４ｋＷ，容积１０～１５Ｌ。

１．２试验方法常温下，ＭｇＳＯ４易溶，而ＣａＳＯ４、ＭｇＦ２和ＣａＦ２的溶度积分别为４．９３×１０－５、６．４×１０－９和５．３×１０－９。先用硫酸锰在浸出过程中除钙，再用氟化锰除镁，并进一步除钙。主要回响如下：将配制好的硫酸锰溶液与确定浓度的废盐酸按确定比例倒入烧杯中，加热，搅拌，确定温度后缓慢参与粉状菱锰矿。当加热至反应所需温度时开头计时。浸出终止后，参与适量双氧水回响１０ｍｉｎ，用石灰乳调理ｐＨ至４．０左右，１０ｍｉｎ后中断搅拌，过滤。滤液经一次浓缩过滤后添加氟化锰除镁，再用氯化钡除硫。净化后的氯化锰溶液经浓缩结晶获得高纯四水氯化锰产品。

２试验结果与议论２．１扩大浸出试验小型试验中，用硬锰矿作氧化剂，需要将酸度控持在ｐＨ≤０．５，参与的酸量较大，除铁时需参与大量石灰乳进行中和，无形中增加了进入体系的Ｃａ２＋，增大了后续除杂的本金；

而且，硬锰矿成分较繁杂，起氧化作用的ＭｎＯ２含量不稳定，导致氧化效果也不稳定。因此，扩大试验中用双氧水作为氧化剂，根据小型试验取得的工艺参数设计Ｌ９（３）４正交试验，每次菱锰矿用量为１．０ｋｇ。正交试验条件及结果见表２。对表２举行极差分析可知：影响锰浸出率的参数依次为温度＞ｐＨ＞液固体积质量比＞时间；

最正确浸出参数为Ａ３Ｂ１Ｃ２Ｄ３，即浸出温度８０℃，ｐＨ＝２．０，液固体积质量比３∶１，浸出时间６０ｍｉｎ，时间对浸出率影响不大。从动力学角度分析：提高温度和盐酸浓度，均有利于提高浸出过程的分散能量，从而提高浸出回响速率，但降低酸度可减轻中和除铁及除钙负担；

增大液固体积质量比会降低矿浆黏度，降低分散阻力，增大回响速率。综合考虑并适当调整浸出参数（温度８０℃，ｐＨ＝３．０，液固体积质量比４∶１，时间６０ｍｉｎ），将菱锰矿用量提高到２．０ｋｇ举行验证试验，结果锰浸出率在９０％以上，钙浸出率为８４．２％，镁浸出率为６０．０％。

２．２浸出液除钙小型试验中利用草酸除钙，与钙离子回响的是草酸根离子，不是分子态的草酸，而草酸需在弱酸条件下才能电离［１１］，因此，除钙需在中和后举行，且回响的副产品为ＨＣｌ，在后续高温蒸发过程中会逸出，对环境造成污染。扩大浸出过程中，由于酸度较高，不宜用草酸除钙，故采用在浸出过程中添加硫酸锰直接除钙，制止了除钙工序带来的洗液量较大的问题。硫酸锰的添加量按矿石中钙质量分数计算配入，其过量系数分别取０．７、０．８、０．９、１．０。

浸出液中钙质量浓度及除钙率与硫酸锰参与量的关系如图２所示。图２说明：随着硫酸锰添加量的增加，钙去除率逐渐增大，浸出液中钙质量浓度逐步减小；

当硫酸锰过量系数超过０．８后，除钙率趋于稳定。硫酸锰用量增大虽然有利于除钙，但却降低了硫酸锰的利用率，使溶液中残留较多的ＳＯ２－４，增加后续脱硫本金。因而，硫酸锰用量按过量系数０．８较为适合。硫酸钙的溶度积较大，将此工艺条件下的浸出液举行浓缩，通过提高溶液中硫酸锰浓度而大大抑制硫酸钙的溶解量［１２］可进一步去除硫酸钙，浓缩液中钙质量浓度降至１．５３ｇ／Ｌ，除钙率达９５％，但镁的去除率几乎为零。

２．３浸出液除镁用氟化锰对上述溶液除镁。９０℃下搅拌回响６０ｍｉｎ，氟化锰参与量按沉镁所需理论量参与。前期试验中观察到，当溶液中镁质量浓度大于５ｇ／Ｌ时，回响生成的ＭｇＦ２呈通明胶状，过滤难度大，需参与絮凝剂改善过滤性能。因此，除镁之前先将浓缩液中镁质量浓度降至５ｇ／Ｌ以下。浓缩液初始体积３．４３Ｌ，先取２Ｌ稀释至４Ｌ后举行一次除镁，剩余浓缩液与一次除镁滤液（≈４Ｌ）混合后举行二次除镁。结果说明，除镁率达８６．１％，进一步除钙率为２２．２％，锰回收率降至８１．６％，沉淀后溶液过滤性能良好。

２．４浸出液除硫酸根浸出过程中添加的硫酸锰不成能１００％被利用，致使除镁液中含有确定量的ＳＯ２－４。用氯化钡去除ＳＯ２－４，按理论量参与氯化钡，之后于６０℃下保温沉淀２ｈ，过滤洗涤后得到净化液。

２．５四水氯化锰产品将上述净化液加热浓缩至锰质量浓度≈２２０ｇ／Ｌ，热过滤去除杂质。当进一步浓缩至滤液液面展现少量结晶膜时（ρ（Ｍｎ）≈３００ｇ／Ｌ）中断浓缩，参与少量氯化锰晶种，冷却结晶，获得一次结晶产品，纯度为９８．６％，质量符合ＨＧ／Ｔ３８１６―２００６标准中Ⅱ类产品标准。为获得Ｉ类产品，利用前期试验重结晶母液将其重溶后再浓缩重结晶，那么结晶产品纯度≥９９％，锰最终回收率为７２．３％。

３结论用废盐酸浸出菱锰矿，去除杂质后可制备四水氯化锰。

最正确工艺条件下，锰浸出率达９１％，钙浸