专利名称：一种从低品位软锰矿连续生产锰酸钾的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明属于锰酸钾的制备技术领域，具体地说，是涉及一种利用氧压碱浸湿法从
软锰矿生产锰酸钾的技术，特别地是涉及一种以低品位软锰矿为原料，通过使其与氢氧化 钾溶液和氧气反应连续生产锰酸钾的方法，同时还涉及一种从低品位软锰矿连读生产锰酸 钾的系统。
背景技术：
锰酸钾是一种重要的化学品，工业中主要用于制备重要的锰产品如高锰酸钾等， 由于其具有强氧化性，因此在作为氧化剂、消毒剂、漂白剂等方面也具有广泛的应用。锰酸 钾的工业生产主要是以软锰矿为原料，在氧气存在的环境中，与氢氧化钾和氧气发生氧化 反应实现。从软锰矿碱法制取锰酸钾的工艺可分为固相氧化法和液相氧化法两种。相对于 固相氧化法，液相氧化法具有生产周期短、二氧化锰氧化率高、能耗低、污染小等优点，因此 是目前用于生产锰酸钾的主要方法。 液相氧化法是在存在氧气的条件下将二氧化锰氧化成锰酸钾，该过程的化学反应 式为Mn02+4K0H+02 — 2K2Mn04+2H20 但是在实际生产中，软锰矿中Mn(^存在氧化不彻底的问题，这样会使得到的锰酸 钾产品中含有K3Mn(V导致生产效率低、回收率低、产品质量不好，造成资源浪费。因此，如 何尽可能地降低不完全氧化的问题，防止最后得到的锰酸钾产品中K3Mn04过高，成为亟待 解决的一个问题。 特别是，对于低品位软锰矿(如我国储量较多的Mn02含量低于40wt%的低品位软 锰矿资源)来说，采用现有的氧压碱浸湿法技术无法有效地从中生产锰酸钾，严重限制了 该技术的应用。例如，中国专利No. ZL92108224. X和No. 200810056602. 3所公开的湿法锰酸 钾生产技术，均对软锰矿的品位要求较高，具体地，中国专利No. ZL 92108224. X虽然能处 理Mn02含量较低的软锰矿(Mn02丰度65_75wt% )，但是该方法对于Mn02含量低于60wt% 的储量非常丰富的软锰矿却并不适用，中国专利申请No. 200810056602. 3虽然对Mn02含量 要求相对有了一定程度降低，但是适宜处理的锰矿仍然需要具有50wt^以上的Mn(^含量， 无法用于我国储量主要是Mn02含量低于40wt^的低品位软锰矿资源。另外，这两项专利的 生产工艺及所需的设备结构复杂，不便于操作，而且反应时间较长。
发明内容
本发明的目的是至少解决上述技术问题之一，即，解决软锰矿中Mn02氧化不彻底 的问题，以及提高Mn02的氧化率，特别是解决现有的氧压碱浸湿法技术无法有效地从低品 位软锰矿石中生产锰酸钾的问题。 有鉴于此，有必要提供一种可从低品位软锰矿生产锰酸钾的新型工艺。因此，本发 明的一个目的是提供一种从低品位软锰矿连续生产锰酸钾的方法。
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本发明的另一个目的是提供一种结构简单、成本较低的锰酸钾连续生产系统，利 用该系统能够从低品位软锰矿连续生产锰酸钾。 根据本发明的一方面，提供了一种从低品位软锰矿连续生产锰酸钾的方法，包括 如下步骤 (a)将浓度为45-50wt^的氢氧化钾溶液与低品位软锰矿粉按锰碱摩尔比为 1 : 9-13的原料配比在调浆装置中进行混合，加入引发剂制成料浆； (b)将所述料浆供给到高压容器，所述高压容器内的氧气压力为0. 7-1. 2MPa，温 度为180-27(TC，在搅拌条件下反应1-2小时之后出料并过滤；
(c)过滤后的滤液经冷却析晶，以获得锰酸钾晶体； (d)将冷却析晶并过滤后的母液返回所述调浆装置，用于配制所述料浆，以及
(e)连续执行步骤(b) _ (d)。 本发明的方法通过使用纯氧作为氧化剂，并将高压容器中的氧气压力控制在 0. 7-1. 2MPa，能够处理Mn(^含量为30-63wt^或者更低品位的软锰矿。另外，该方法不仅可 提高二氧化锰的氧化率，而且还可显著增加氧化速率，从而大大地縮短生产周期短，降低锰 酸钾的生产成本。再一方面，由于软锰矿粉被充分氧化，因此在本发明的反应过程中几乎检 测不到K3Mn04的生成，在锰酸钾成品中该物质的含量很低。 另外，根据本发明的方法，仅需一次性将软锰矿粉和氢氧化钾溶液按比例混和，配 制成料浆后供给到高压容器中，即可发生反应制得锰酸钾产品，因此工艺简单，容易操作。
另外，根据本发明的方法，整个生产过程可以连续不断地进行，因此有效地提高了 生产效率，且将初次反应产生的终滤液返回至调浆装置循环利用，这样后续反应无需再加 入引发剂便可使氧化速率和析晶速率保持较高水平，因此可以充分利用原料。
根据本发明的一个实施例，所述高压容器可为多室连续卧式高压釜，该设备结构 简单，可以使料浆与氧气具有较大的接触面积，有利于提高Mn02的氧化率，并可以实现反应 的连续性，以及易于将反应后的料浆排出。 根据本发明的一个实施例，在所述低品位软锰矿粉中，粒度小于320目的颗粒比 例高于70%。这样，软锰矿粉、氢氧化钾和氧气之间可以具有较高的接触面积，提高了反应 速率和Mn02氧化率。 根据本发明的另一方面，提供了一种锰酸钾连续生产系统，所述系统用于从低品 位软锰矿连续生产锰酸钾，包括 调桨装置，所述调桨装置用于通过将氢氧化钾溶液和低品位软锰矿在其中进行配 比混合以制成料浆； 高压容器，所述高压容器用于容纳从调浆装置所供给的料浆； 氧气供给源，所述氧气供给源用于向高压容器中通入氧气； 第一过滤器，所述第一过滤器用于过滤从所述高压容器排出的料浆； 结晶器，所述结晶器用于冷却析晶来自所述第一过滤器的滤液，从而获得锰酸钾
晶体；以及 第二过滤器，所述第二过滤器用于过滤在所述结晶器中经冷却析晶后的母液，并 将过滤后得到的母液供给至所述调浆装置内。 根据本发明的一个实施例，所述高压容器进一步设有至少一个搅拌器，用于搅拌容纳在高压容器中的料浆，以使料浆保持充分的均匀性并将供给到高压容器中的氧气迅速 充分地分散在料浆中，以提高反应效率。 根据本发明的一个实施例，所述高压容器内的氧气压力为0.7-1.2MPa。在该条件 下，可以对更低品位软锰矿中的Mn02进行充分氧化，且氧化速率快。 根据本发明的一个实施例，所述系统进一步包括压力泵，所述压力泵用于将所述 调浆装置供给的料浆加压并泵入所述高压容器内。 根据本发明的一个实施例，所述系统进一步包括至少一个分隔件，所述分隔件将 所述高压容器分割成多个室，其中每个室中各容纳有一个搅拌器；其中，所述分隔件可为隔 板且其数目可为2-6个。 根据本发明的一个实施例，所述高压容器可为多室连续卧式高压釜。该设备结构 简单，可以使料浆与氧气具有较大的接触面积，有利于提高Mn02的氧化率，并可以实现反应 的连续性，以及易于将反应后的料浆排出。 根据本发明的系统结构简单，成本低，安装、维护及操作简单，降低了锰酸钾的生 产成本。可用于处理Mn(^含量为30-63wt^或者更低品位的软锰矿，二氧化锰氧化率高，且 氧化速率快。 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中 图1为根据本发明从低品位软锰矿连续生产锰酸钾的方法的一个实施例的工艺 流程图。
图2为根据本发明的锰酸钾连续生产系统的一个实施例的示意图。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明进行详细说明，这种描述是为了解释本发明，以使本领域
的技术人员更好地理解本发明，而不能解释为对本发明的限制。 下面将详细描述本发明从低品位软锰矿连续生产锰酸钾的方法。 在采矿技术领域，通常用技术术语"品位"表示特定矿石中目标元素含量高低。"低
品位"矿或"高品位"矿又称为"富"矿或"贫"矿。该概念具有相对性，对不同的矿种可以赋
予不同具体的含量界限。在锰矿领域中，一般地理解为锰元素含量低于50wt^ (对应Mn(^
含量为79. lwt% )的软锰矿为低品位矿，因此，在本发明中，术语"低品位软锰矿"即指Mn02
含量低于79. lwt^的软锰矿。另外，本文所述及的"锰碱摩尔比"具体指锰矿石中锰元素与
氢氧化钾的物质量之比。 本发明是根据目前中国国内软锰矿的资源特点，提供一种用低品位软锰矿作为主 要原料，用氧气作为氧化剂，在加压搅拌条件下和氢氧化钾溶液反应连续生产锰酸钾的方 法；同时还提供一种锰酸钾连续生产系统。 如图l所示，在根据本发明从低品位软锰矿连续生产锰酸钾的方法的一个实施例中，首先，将浓度为45-50wt^的氢氧化钾溶液与低品位软锰矿粉按锰碱摩尔比为l : 9-13 的原料配比加入到调浆装置中进行混合，并加入引发剂制成料浆。接着，将制得的料浆供给 到高压容器中，启动加热器将高压容器内的料浆温度升至180-270°C，同时向高压容器中输 送氧气，将高压容器内的氧气压力维持在0. 7-1. 2MPa，在搅拌条件下反应1-2小时之后，通 过高压容器的出料口将反应后的料浆排出。然后，对料浆进行第一次过滤处理，除去其中的 不溶性矿渣。再对第一次过滤后得到的滤液进行冷却处理，使晶体析出，将冷却析晶的母液 过滤便可获得锰酸钾晶体，最后将冷却析晶并经过滤后的母液返回至调浆装置，用于配制 所述料浆，而无需再加入引发剂例如锰酸钾，重复执行以上步骤。 在本发明的一个实施例中，与上面所描述的方法区别在于，对反应后从高压容器 排出的料浆在第一次过滤之前经过了闪蒸处理。在本实施例中，先将排出的料浆进行闪蒸 处理，可以降低从高压容器排出的料浆的操作压力，并将其中部分水分蒸出，从而有利于后 续的过滤和结晶操作。 在本发明的一个实施例中，引发剂采用的是含有+6价锰元素的化合物，优选 !^Mn(V引发剂的使用能够有效地促进反应的进行与晶体析出，其用量为料浆中氢氧化钾和 低品位软锰矿粉总重量的3-5%。 根据本发明的实施例，可以处理Mn(^含量为30-63wt^或者更低品位的软锰矿粉， 更优选处理Mn(^含量为30-50wt^的低品位软锰矿粉。 在本发明的一个实施例中，用于反应的高压容器可以使用各种常规的高压反应 器，优选可为多室连续卧式高压釜。采用多室连续卧式高压釜，可以实现氧气与料浆的快速 充分混合，从而可以提高Mn02的氧化率，且易于实现生产的连续性，还易于将反应后的料浆 排出。 在本发明的一个实施例中，所用的软锰矿粉优选粒度小于320目的颗粒比例高于 70%。将锰矿粉粒度控制在该范围可以使矿粉、氢氧化钾和氧气之间具有较高的接触面积， 从而提高了 Mn02的氧化率和反应速率。 在本发明的一个实施例中，在连续生产过程中将待反应的料浆供给高压容器中的 实现方式不受限制，可以采用公知的各种方式。然而，由于高压容器中的压力很高，优选可 采用压力泵加压的方式将料浆供给到高压容器中，这样能够确保将料浆安全有效地供给到 高压容器中。 根据本发明的锰酸钾连续生产系统，用于从低品位软锰矿连续生产锰酸钾，包 括 调桨装置，所述调桨装置用于通过将氢氧化钾溶液和低品位软锰矿在其中进行配 比混合以制成料浆； 高压容器，所述高压容器用于容纳从调浆装置所供给的料浆； 氧气供给源，所述氧气供给源用于向高压容器中通入氧气； 第一过滤器，所述第一过滤器用于过滤从所述高压容器排出的料浆； 结晶器，所述结晶器用于冷却析晶来自所述第一过滤器的滤液，从而获得锰酸钾
晶体；以及 第二过滤器，所述第二过滤器用于过滤在所述结晶器中经冷却析晶后的母液，并 将过滤后得到的母液供给至所述调浆装置内。
在本发明的一个实施例中，所述高压容器进一步设有至少一个搅拌器，用于搅拌 容纳在高压容器中的料浆，以使料浆保持充分的均匀性并将供给到高压容器中的氧气迅速 充分地分散在料浆中，以提高反应效率。 在本发明的一个实施例中，所述高压容器内的氧气压力为0.7-1.2MPa。在该条件 下，可以对更低品位软锰矿中的Mn02进行充分氧化，且氧化速率快。 在本发明的一个实施例中，所述系统进一步包括压力泵，所述压力泵用于将所述 调浆装置供给的料浆加压并泵入所述高压容器内。 在本发明的一个实施例中，所述系统进一步包括至少一个分隔件，所述分隔件将 所述高压容器分割成多个室，其中每个室中各容纳有一个搅拌器，这样可以将反应物料充 分地混合。进一步地，所述分隔件为隔板；更进一步地，根据高压容器型号的不同，可以设置 数目不等的隔板，优选的隔板数目为2-6个，更优选2个。所述隔板材质为耐受强碱腐蚀且 耐高温高压的材料，优选锰钢或者不锈钢。 在本发明的一个实施例中，所述高压容器可为多室连续卧式高压釜。该设备结构 简单，可以使料浆与氧气具有较大的接触面积，有利于提高Mn02的氧化率，并可以实现反应 的连续性，以及易于将反应后的料浆排出。 在本发明的一个实施例中，所述高压容器的底部设置有氧气进口。将氧气进口设 置在高压容器的底部，可以使得氧气从高压容器的底部进入后在料浆中快速地充分分散， 而且在氧气冲击流作用下也可以对料浆起到搅拌分散作用，进一步地提高了氧化反应的效率。 在本发明的一个实施例中，在所述高压容器上设有加热装置，用于将高压容器内 的温度保持在180-270°C。进一步地，加热装置可以采用电加热、蒸汽加热或高温烟气加热 方式对高压容器进行加热。 在本发明的一个实施例中，所述系统进一步包括闪蒸槽，所述闪蒸槽连接于所述 高压容器和所述第一过滤器之间，用于降低从所述从高压容器排出的料浆的操作压力，并 将其中部分水分蒸出。 下面参照图2，对本发明的锰酸钾连续生产系统的一个实施例进行详细说明。在本 实施例中，该系统包括 调浆装置l，用于通过将氢氧化钾溶液和低品位软锰矿在其中进行配比混合以制 成料浆。需要说明的是，本发明不需要通过对调浆装置进行加热来预热物料，因此，对调浆 装置的耐热性能没有特别的要求。 多室连续卧式高压釜2，用于容纳从调浆装置1所供给的料浆；该设备结构简单， 可以使料浆与氧气具有较大的接触面积，有利于提高Mn(^的氧化率，并可以实现反应的连 续性，还易于将反应后的料浆排出，材质可以采用各种可耐受强碱腐蚀且耐高温高压的材 料，优选锰钢或者不锈钢。具体地，本实施例的多室连续卧式高压釜内设置有2个不锈钢 隔板100、101，将釜内分隔成3个室，各室的上部是相通的以使料浆可以通过。为了使料浆 和氧气充分混合使反应有利地进行，在每一个室中均设置有一个叶片搅拌器，如图2中的 201 、202和203所示。 在高压釜的底部设置有氧气进口 204、205和206，具体地是在每个室的底部各设 置一个氧气进口 。将氧气进口设置在底部的好处在于可以使得氧气从高压釜的底部进入后
8在料浆中快速地充分分散，在氧气的冲击流作用下也可以对料浆起到搅拌分散作用，进一 步地提高了氧化反应的效率。另外，在多室连续卧式高压釜2上还设有加热器200，用于对 高压釜中的反应物料进行加热处理。 氧气供给源3，用于向多室连续卧式高压釜2中供给氧气，具体地可以采用工业氧 气瓶将反应过程中多室连续卧式高压釜2中的氧气压力保持在0. 7-1. 2MPa。氧气供给源3 通过管道与多室连续卧式高压釜2底部的氧气进口 204、205和206连接，以通过管道将高 压氧气通入高压釜2中。 第一过滤器4，用于过滤从多室连续卧式高压釜2排出的料桨；这样可以将不溶性
矿渣过滤除去，减小了杂质对后续析晶过程的影响，并确保产品的高纯度。 结晶器5，用于冷却析晶由第一过滤器4过滤后的滤液，从而获得锰酸钾晶体。 第二过滤器6，用于过滤在结晶器5中经冷却析晶后的母液，并将过滤后得到的母
液供给至调浆装置l内。 压力泵7，布置于调桨装置1和多室连续卧式高压釜2之间，以安全有效地将从调 浆装置1供给的料浆加压并泵入高压釜2内。 闪蒸槽8，连接于多室连续卧式高压釜2和第一过滤器4之间，用于降低从高压釜
2排出的料浆的操作压力，并将其中部分水分蒸出。 下面结合具体实施例对本发明的方法进一步地具体说明。 实施例1 在本实施例中，锰碱摩尔比为1 : 9，氢氧化钾溶液的浓度为50wt%， K^n(^引发 剂用量为料浆中氢氧化钾和低品位软锰矿粉总重量的3. 5%。具体生产过程如下
将Mn02含量为30wt%的低品位软锰矿粉碎至粒度为360目的颗粒比例为80% 。 称取11.2kg氢氧化钾，将其加入到调浆槽中，再向其中加入11.2kg水，6. 4kg软锰矿粉和 616g K2Mn04引发剂，在调浆装置中调制成料浆，把料浆通过压力泵泵入多室连续卧式高压 釜中，向釜内通入纯氧气将氧气压力控制为l.OMPa，并控制釜内温度为18(TC，搅拌器叶片 转速750r/min，反应2小时后将料浆从高压釜排出至闪蒸槽，将从高压釜排出的料浆的压 力降至过滤操作压力，并将料浆中部分水分蒸出，再将经过闪蒸处理的料浆输送到第一过 滤器过滤，除去其中的不溶性滤渣，将除杂后的料浆冷却，待晶体析出后经第二过滤器过滤 分离，得到4. Okg晶体(K3Mn04含量低于3wt% )，将母液返回调浆槽用于配制反应料浆，重 复执行以上步骤，不同的是无需加入K^n04引发剂。在本实施例中，软锰矿中Mn(^的氧化 率为91. 0%。
实施例2 在本实施例中，锰碱摩尔比为1 : 10，氢氧化钾溶液的浓度为50wt^，K^n04引发 剂的用量为料浆中氢氧化钾和低品位软锰矿粉总重量的4. 0%。具体生产过程如下
将Mn02含量为45wt%的低品位软锰矿粉碎至粒度为400目的颗粒比例为72% 。 称取11.2kg氢氧化钾，将其加入到调浆槽中，再向其中加入11.2kg水，3. 9kg软锰矿粉和 604g K2Mn04引发剂，在调浆装置中调制成料浆，把料浆通过压力泵泵入多室连续卧式高压 釜中，向釜内通入纯氧气将氧气压力控制为1. 2MPa，并控制釜内温度为26(TC，搅拌器叶片 转速750r/min，反应1. 5小时后将料浆从高压釜排出至闪蒸槽，将从高压釜排出的料浆的 降至过滤操作压力，并将料浆中部分水分蒸出，再将经过闪蒸处理的料浆输送到第一过滤
9器过滤，除去其中的不溶性滤渣，将除杂后的料浆冷却，待晶体析出后经第二过滤器过滤分 离，得到3. 7kg晶体(K3Mn04含量低于3wt% )，将母液返回调浆槽用于配制反应料浆，重复 执行以上步骤，不同的是无需加入^Mn04引发剂。在本实施例中，软锰矿中Mn(^的氧化率 为92. 6%。
实施例3 在本实施例中，锰碱摩尔比为1 : 11，氢氧化钾溶液的浓度为45wt^，K2Mn04引发 剂的用量为料浆中氢氧化钾和低品位软锰矿粉总重量的3. 0%。具体生产过程如下
将Mn02含量为45wt %的低品位软锰矿粉碎至粒度为350目的颗粒比例为80 % 。称 取氢氧化钾22. 5kg，将其加入到调浆槽中，再向其中加入27. 5kg水，7. lkg软锰矿粉和888g K2Mn04引发剂，在调浆装置中调制成料浆，把料浆通过压力泵泵入多室连续卧式高压釜中， 向釜内通入纯氧气将氧气压力控制为1.2MPa，并控制釜内温度为22(TC，搅拌器叶片转速 750r/min，反应2小时后将料浆从高压釜排出至闪蒸槽，将从高压釜排出的料浆的降至过 滤操作压力，并将料浆中部分水分蒸出，再将经过闪蒸处理的料浆输送到第一过滤器过滤， 除去其中的不溶性滤渣，将除杂后的料浆冷却，待晶体析出后经第二过滤器过滤分离，得到 晶体6. 6kg(K3Mn04含量低于3wt% )，将母液返回调浆槽用于配制反应料浆，重复执行以上 步骤，不同的是无需加入K2Mn04引发剂。在本实施例中，软锰矿中Mn02的氧化率为91. 8%。
实施例4 在本实施例中，锰碱摩尔比为1 : 12，氢氧化钾溶液的浓度为50wt^，K^n04引发 剂的用量为料浆中氢氧化钾和低品位软锰矿粉总重量的3. Owt%。具体生产过程如下
将Mn02含量为50wt %的低品位软锰矿粉碎至粒度为360目的颗粒比例为90 % 。称 取氢氧化钾20. 0kg，将其加入到调浆槽中，再向其中加入20. 0kg水，5. 2kg软锰矿粉和756g K2Mn04引发剂，在调浆装置中调制成料浆，把料浆通过压力泵泵入多室连续卧式高压釜中， 向釜内通入纯氧气将氧气压力控制为O. 7MPa，并控制釜内温度为24(TC，搅拌器叶片转速 750r/min，反应2小时后将料浆从高压釜排出至闪蒸槽，将从高压釜排出的料浆的降至过 滤操作压力，并将料浆中部分水分蒸出，再将经过闪蒸处理的料浆输送到第一过滤器过滤， 除去其中的不溶性滤渣，将除杂后的料浆冷却，待晶体析出后经第二过滤器过滤分离，得到 晶体5. 4kg(K3Mn04含量低于3wt% )，将母液返回调浆槽用于配制反应料浆，重复执行以上 步骤，不同的是无需加入K2Mn04引发剂。在本实施例中，软锰矿中Mn02的氧化率为90. 8% 。
实施例5 在本实施例中，锰碱摩尔比为1 : 13，氢氧化钾溶液的浓度为50wt^，K^n04引发
剂的用量为料浆中氢氧化钾和低品位软锰矿粉总重量3. 0%。具体生产过程如下 将Mn02含量为38wt %的低品位软锰矿粉碎至粒度为400目的颗粒比例为85 % 。称
取氢氧化钾15. Okg，将其加入到调浆槽中，再向其中加入15. 0kg水，4. 7kg软锰矿粉和591g
K2Mn04引发剂，在调浆装置中调制成料浆，把料浆通过压力泵泵入多室连续卧式高压釜中，
向釜内通入纯氧气将氧气压力控制为1.2MPa，并控制釜内温度为24(TC，搅拌器叶片转速
750r/min，反应2小时后将料浆从高压釜排出至闪蒸槽，将从高压釜排出的料浆的降至过
滤操作压力，并将料浆中部分水分蒸出，再将经过闪蒸处理的料浆输送到第一过滤器过滤，
除去其中的不溶性滤渣，将除杂后的料浆冷却，待晶体析出后经第二过滤器过滤分离，得到
晶体3. 8kg(K3Mn04含量低于3wt% )，将母液返回调浆槽用于配制反应料浆，重复执行以上步骤，不同的是无需加入K2Mn04引发剂。在本实施例中，软锰矿中Mn02的氧化率为92. 3% 。
实施例6 在本实施例中，锰碱摩尔比为1 : 13，氢氧化钾溶液的浓度为50wt^，K^n04引发 剂的用量为料浆中氢氧化钾和低品位软锰矿粉总重量的4. 0%。具体生产过程如下
将Mn02含量为60wt%的低品位软锰矿粉碎至粒度为500目的颗粒比例为95% 。 称取10. Okg氢氧化钾，将其加入到调桨槽中，再向其中加入10. 0kg水，2. Okg软锰矿粉和 480g K2Mn04引发剂，在调浆装置中调制成料浆，把料浆通过压力泵泵入多室连续卧式高压 釜中，向釜内通入纯氧气将氧气压力控制为l.OMPa，并控制釜内温度为27(TC，搅拌器叶片 转速750r/min，反应1. 0小时后将料浆从高压釜排出至闪蒸槽，将从高压釜排出的料浆的 降至过滤操作压力，并将料浆中部分水分蒸出，再将经过闪蒸处理的料浆输送到第一过滤 器过滤，除去其中的不溶性滤渣，将除杂后的料浆冷却，待晶体析出后经第二过滤器过滤分 离，得到2. 5kg晶体(K3Mn04含量低于3wt% )，将母液返回调浆槽用于配制反应料浆，重复 执行以上步骤，不同的是无需加入^Mn04引发剂。在本实施例中，软锰矿中Mn(^的氧化率 为90. 5%。 本发明通过使用纯氧气作为氧化剂，并将高压容器中的氧气压力控制在 0. 7-1. 2MPa，能够处理Mn(^含量为30-63wt^或者更低品位的软锰矿。另外，本发明的方法 不仅可提高二氧化锰转化率，而且还可显著增加氧化速率，从而大大地縮短生产周期短，使 得锰酸钾的生产成本降低。再一方面，由于锰矿粉被充分氧化，因此在本发明的反应过程中 几乎检测不到K3Mn04的生成，在锰酸钾成品中该物质含量很低。 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以 理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换 和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
权利要求
一种从低品位软锰矿连续生产锰酸钾的方法，包括如下步骤(a)将浓度为45-50wt％的氢氧化钾溶液与低品位软锰矿粉按锰碱摩尔比为1∶9-13的原料配比在调浆装置中进行混合，加入引发剂制成料浆；(b)将所述料浆供给到高压容器，所述高压容器内的氧气压力为0.7-1.2MPa，温度为180-270℃，在搅拌条件下反应1-2小时之后出料并过滤；(c)过滤后的滤液经冷却析晶，以获得锰酸钾晶体；(d)将冷却析晶并过滤后的母液返回所述调浆装置，用于配制所述料浆，以及(e)连续执行步骤(b)-(d)。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述引发剂的用量为料浆中氢氧化钾和低品位软锰矿粉总重量的3-5%。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述低品位软锰矿粉中Mn(^的含量为30-63wt%。
4 根据权利要求3所述的方法，其中，所述低品位软锰矿粉中Mn02的含量为30-50wt%。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述高压容器为多室连续卧式高压釜。
6. 根据权利要求l-4任一项所述的方法，其中，在所述低品位软锰矿粉中，粒度小于320目的颗粒比例高于70%。
7. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述引发剂为含有+6价锰元素的化合物。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述含有+6价锰元素的化合物为K2Mn04。
9. 根据权利要求l所述的方法，其中，在步骤(b)中，通过压力泵将所述料浆泵入所述高压容器中。
10. 根据权利要求l所述的方法，其中，在步骤(b)中，在过滤之前对从所述高压容器排出的料桨进行闪蒸处理。
11. 一种锰酸钾连续生产系统，所述系统用于从低品位软锰矿连续生产锰酸钾，包括调浆装置，所述调浆装置用于通过将氢氧化钾溶液和低品位软锰矿在其中进行配比混合以制成料浆；高压容器，所述高压容器用于容纳从调浆装置所供给的料浆；氧气供给源，所述氧气供给源用于向高压容器中通入氧气；第一过滤器，所述第一过滤器用于过滤从所述高压容器排出的料浆；结晶器，所述结晶器用于冷却析晶来自所述第一过滤器的滤液，从而获得锰酸钾晶体；以及第二过滤器，所述第二过滤器用于过滤在所述结晶器中经冷却析晶后的母液，并将过滤后得到的母液供给至所述调浆装置内。
12. 根据权利要求11所述的系统，其中，所述高压容器进一步设有至少一个搅拌器，用于搅拌容纳在所述高压容器中的料浆。
13. 根据权利要求11所述的系统，其中，所述高压容器内的氧气压力为0. 7-1. 2MPa。
14. 根据权利要求11所述的系统，所述系统进一步包括压力泵，所述压力泵用于将所述调浆装置供给的料浆加压并泵入所述高压容器内。
15. 根据权利要求11-14任一项所述的系统，所述系统进一步包括至少一个分隔件，所述分隔件将所述高压容器分割成多个室，其中每个室中各容纳有一个搅拌器。
16. 根据权利要求15所述的系统，其中，所述分隔件为隔板且其数目为2-6个。
17. 根据权利要求16所述的系统，其中，所述隔板的数目为2个。
18. 根据权利要求11-14任一项所述的系统，其中，所述高压容器为多室连续卧式高压釜。
19. 根据权利要求11-14任一项所述的系统，其中，所述高压容器的底部设置有氧气进□。
20. 根据权利要求11-14任一项所述的系统，其中，所述高压容器上设有加热装置，用于将所述高压容器内的温度保持在180-270°C。
21. 根据权利要求20所述的系统，其中，所述加热装置采用电加热、蒸汽加热或高温烟气加热方式。
22. 根据权利要求ll所述的系统，所述系统进一步包括闪蒸槽，所述闪蒸槽连接于所述高压容器和所述第一过滤器之间，用于降低从所述从高压容器排出的料浆的操作压力，并将其中部分水分蒸出。
全文摘要
本发明提供了一种从低品位软锰矿连续生产锰酸钾的方法，首先将氢氧化钾溶液与低品位软锰矿粉混合，加入引发剂，在调浆装置中制成料浆；接着将所述料浆供给到高压容器，反应后出料并过滤；然后将过滤后的滤液冷却析晶，以获得锰酸钾晶体；最后将冷却析晶并过滤后的母液返回所述调浆装置用于配制反应料浆，重复执行以上步骤。该方法可以用于处理品位更低的软锰矿，且反应时间显著缩短，原料利用充分。本发明还提供了一种锰酸钾连续生产系统，用于从低品位软锰矿连续生产锰酸钾。
文档编号C01G45/12GK101704556SQ200910178460
公开日2010年5月12日 申请日期2009年10月10日 优先权日2008年12月22日
发明者夏宇, 彭建蓉, 李小英, 王吉坤, 白荣林, 赵群, 阎江峰, 马进, 黄云才 申请人:云南冶金集团股份有限公司技术中心;云南建水锰矿有限责任公司