专利名称：一种锰矿湿法还原法中高效快速除铁新工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及以软锰矿为原料提供了一种酸性溶液中高效快速除铁新工艺，属于湿 法冶金领域。
背景技术：
锰是一种重要的工业原料，同时也是重要的战略资源，随着在社会生产中锰需求 量的增大以及相关企业生产规模的扩大，高品位的锰矿资源越来越满足不了巨大的市场需 求。我国软锰矿资源十分丰富，据现在探明的储量约有5000万吨，其中大多数二氧化锰的 含量在20%-25%，为低品位的矿产资源。由于软锰矿还原成本高或者在生产过程中产生的环 境问题得不到解决而限制了软锰矿资源的开发利用。从目前来看，软锰矿的还原工艺分为焙烧法还原和湿法还原，焙烧法还原技术成 熟，生产能力大，并且有标准化生产设备，自动化程度高，可是焙烧还原的软锰矿都是高品 位的矿产，在生产过程中要消耗大量的能量，产生的废气废渣对环境的污染很大，应用受到 限制；湿法还原浸出工艺主要采用两矿一步法，是将软锰矿、硫酸和硫铁矿在一定的温度和 时间内浸出，研究者对两矿一步法的反应过程做了大量的研究工作，特别是浸出还原机理， 反应过程动力学，热力学以及各种影响因素的关系进行了探讨，相对焙烧还原法，没有经过 高温焙烧，其所有的工艺都在同一个反应槽内完成，简化工艺流程；两矿一步法的缺点是还 原浸出率低，滤渣量大，除铁困难，只是在制备硫酸锰与电解生产二氧化锰时采取此工艺， 在电解锰的工艺由于净化除铁除杂很难掌握而没有得到广泛的应用；硫酸亚铁浸出法是将 软锰矿、硫酸亚铁、硫酸混合浸出，热力学计算表明该反应在常温下就可进行，反应为放热 反应，综合国内发表的报告表明还原浸出率可达90%以上，但是浸出液中含有大量的铁离 子，传统的除铁工艺是中和沉淀法除铁，形成大量的氢氧化铁胶体，使滤渣吸附大量的锰离 子且过滤时容易堵塞孔道，造成过滤时间长，过滤困难。如中国专利申请CN91102845.5的 两矿湿法生产硫酸锰的新工艺，在生产过程中滤渣量特别大，硫铁矿带入的杂质多，过滤除 铁困难。
发明内容
本发明是为解决目前采用硫酸亚铁或采用金属铁作还原剂还原软锰矿时，存在 除铁困难、滤渣多的难题，提供一种酸性溶液中高效快速除铁新工艺，该新工艺采用硫酸亚 铁或金属铁作还原剂还原软锰矿以提取金属锰，将还原后的混合物中的三价铁实现其快速 分离，提高工业生产效率。本发明的技术方案一种锰矿湿法还原法中高效快速除铁新工艺，采取升高反应 温 度、加入碳酸钙和氨水，两者结合运用，使浸出时的溶液形成了一种稳定的、结晶状的复 盐，其步骤包括
(1)将软锰矿磨碎到400-500目，在软锰矿加入还原剂、硫酸、硫酸铵，混合调浆，在 2(T55°C下反应3(T90min，浸出软锰矿中的二氧化锰，得到浸出液，还原剂与软锰矿中锰的摩尔比为(0.5 1.2) :1、硫酸与软锰矿中锰的摩尔比为.(1.CT4.0) :1、硫酸铵与软锰矿中 锰的摩尔比为(1. (Tl. 5) 1，所用硫酸浓度为0. 5^2 Μ，硫酸铵浓度为0. 6^0. 76 M ；
(2)将浸出液在机械搅拌下升温到60-100°C，继续反应30-60min，然后加入碳酸钙 反应调节pH值至5. 0-6. 0，加入氨水反应调节pH值至6. 3-6. 7，得到的混合物减压过滤除铁。优化的是，步骤(1)中，所用硫酸与软锰矿中锰的摩尔比为.2:1、硫酸铵与软锰矿 中锰的摩尔比为1. 5:1，硫酸浓度为1 M，硫酸铵浓度为0.76 M0浸出软锰矿中的二氧化锰 的反应温度为20二迪。C，反应时间45 min。所述还原剂是废铁屑或硫酸亚铁。步骤(2)中，搅拌速度为800-2500r/min。所用氨水浓度为20 25%。本发明在酸性溶液中快速高效除铁工艺与传统的工艺相比有如下优点 1、工艺简单，滤渣较少且滤渣可以回收利用。2、避免在除铁过程中形成氢氧化铁胶体，而是形成一种复盐，实现铁的快速过滤 除去。3、三价铁在酸性环境中即形成难溶的复盐。4、大大提高了采用废铁屑或硫酸亚铁作还原剂还原软锰矿的工业生产效率。
具体实施例方式实施例1
将含锰33. 15%的软锰矿磨碎至400目，称取软锰矿25g加入到500mL的反应容器中， 加入300mL的硫酸、硫酸铵混合溶液，充分摇勻后加入铁屑作还原剂，在2(T55°C温度下浸 出时间45min，溶液的颜色变为浅白色，此时溶液温度升高到60°C，机械搅拌800r/min继续 反应60min后加入碳酸钙反应30min调节pH值到5. 0，此时溶液中的三价铁几乎全部转化 为复盐的形式，加入氨水反应30min调节pH值至6. 3，将剩余少量的三价铁水解为沉淀，利 用减压过滤进行滤渣分离，过滤洗涤时间共lOmin。实施例2
将含锰33. 15%的软锰矿磨碎至450目，称取软锰矿25g加入到500mL的反应容器 中，加入300mL的硫酸、硫酸铵混合溶液，充分摇勻后加入铁屑与硫酸亚铁作还原剂，在一 定温度下浸出时间45min，溶液的颜色变为浅白色，此时溶液温度升高到100°C，机械搅拌 1500r/min继续反应30min后加入碳酸钙反应60min调节pH值至5. 5，此时溶液中的三价 铁几乎全部转化为复盐的形式，加入氨水反应45min调节pH值至6. 4将剩余少量的三价铁 水解为沉淀，利用减压过滤进行滤渣分离，过滤洗涤时间共8min。实施例3
将含锰33. 15%的软锰矿磨碎至500目，称取软锰矿25g加入到500mL的反应容器中， 加入300mL的硫酸、硫酸铵混合溶液，充分摇勻后加入硫酸亚铁作还原剂，在一定温度下浸 出时间45min，溶液的颜色变为浅白色，此时溶液温度升高到80°C，机械搅拌2500r/min继 续反应45min后加入碳酸钙反应2. 5h调节pH值为6. 0，此时溶液中的三价铁几乎全部转化 为复盐的形式，加入氨水反应60min调节pH值到6. 7将剩余少量的三价铁水解为沉淀，利 用减压过滤进行滤渣分离，过滤洗涤时间共9min。
权利要求
一种锰矿湿法还原法中高效快速除铁新工艺，其特征是，其步骤包括(1) 将软锰矿磨碎到400 500目，在软锰矿加入还原剂、硫酸、硫酸铵，混合调浆，在20~55℃下反应30~90min，浸出软锰矿中的二氧化锰，得到浸出液，还原剂与软锰矿中锰的摩尔比为(0.5~1.2):1、硫酸与软锰矿中锰的摩尔比为.(1.0~4.0):1、硫酸铵与软锰矿中锰的摩尔比为(1.0~1.5):1，所用硫酸浓度为0.5~2 M，硫酸铵浓度为0.6~0.76 M； (2) 将浸出液在机械搅拌下升温到60 100℃，继续反应30 60min，然后加入碳酸钙反应调节pH值至5.0 6.0，加入氨水(20~25%)反应调节pH值至6.3 6.7，得到的混合物减压过滤除铁。
2.根据权利要求1所述的锰矿湿法还原法中高效快速除铁新工艺，其特征是所用硫 酸与软锰矿中锰的摩尔比为.2:1、硫酸铵与软锰矿中锰的摩尔比为1.5:1，硫酸浓度为1 Μ，硫酸铵浓度为0. 76 M0
3.根据权利要求1所述的锰矿湿法还原法中高效快速除铁新工艺，其特征是浸出软 锰矿中的二氧化锰的反应温度为20>°C，反应时间45 min。
4.根据权利要求1所述的锰矿湿法还原法中高效快速除铁新工艺，其特征是所述还 原剂是废铁屑或硫酸亚铁。
5.根据权利要求1所述的锰矿湿法还原法中高效快速除铁新工艺，其特征是步骤(2) 中，所用氨水浓度为20 25%。
6.根据权利要求1所述的锰矿湿法还原法中高效快速除铁新工艺，其特征是步骤(2) 中，步骤(2)中，搅拌速度为800-2500r/min。
全文摘要
本发明是针对目前采用硫酸亚铁或采用金属铁作还原剂还原软锰矿时，存在除铁困难、滤渣多的难题，提出了在酸性溶液中高效快速除铁新工艺，既能实现与溶液中锰离子的有效分离，又满足工业上生产工艺的需求。基本步骤是将软锰矿、还原剂、硫酸、硫酸铵混合溶液浸出二氧化锰后，所得的混合物在一定温度与机械搅拌下，其中的大部分三价铁形成不溶性复盐，继续加入碳酸钙及氨水调节溶液的pH值至6.3-6.7以使余下的铁离子仍然以复盐形式沉淀出来，混合物用减压过滤或板框式过滤以除去铁，过滤速度快，滤渣少。本发明的优点是可以高效快速除铁，并且除铁所形成的复盐不同于传统的氢氧化铁胶体，可以大大节省时间，优化传统工艺。
文档编号C22B3/46GK101988153SQ20101052530
公开日2011年3月23日 申请日期2010年10月30日 优先权日2010年10月30日
发明者易清风, 蔡振勇 申请人:湖南科技大学