一种利用低品位锰矿生产硫酸锰的工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用低品位锰矿生产硫酸锰的工艺，包括以下步骤：（1）焙烧；（2）制浆;（3）硫酸化合及粗压滤；（4）酸洗；（5）压滤、漂洗和再压滤；（6）步骤（3）中粗压滤后的溶液进行精压滤后进入精滤池，调节pH，静置后，可选地进行深度净化，再预热、结晶、脱水浓缩即得成品，脱水得到的液体作为母液返回至步骤（2）的化合步骤中。本发明的工艺时间短，操作简单，耗能小，锰矿转化率在90%以上，得到的硫酸锰的纯度在98%以上，能适用于企业大规模生产，带来巨大的经济效益。此外，本发明工艺还引入了深度净化步骤，可以得到极高纯度99%或以上的硫酸锰。
【专利说明】一种利用低品位锰矿生产硫酸锰的工艺
【技术领域】[0001]本发明涉及一种硫酸锰的生产工艺，尤其是一种利用低品位锰矿生产硫酸锰的工艺。
【背景技术】
[0002]硫酸锰是最基础的锰盐，是生产电解锰、高硫酸钾和其它金属锰盐的原料。近年来，随着我国锰冶金及锰化工的飞速发展，对锰矿的需求越来越大，高品位的锰矿日渐减少，锰矿的出厂价近年也在不断攀升，给锰冶金及锰化工行业的生产成本控制提出了严峻挑战。
[0003]我国的锰矿储量十分有限，因此如何开发利用含锰量较低的锰矿已经显得原来越重要。传统工艺一般要求冶金锰粉的品位较高(锰的质量分数一般大于30%)，对于利用低品位冶金锰粉制备硫酸锰工艺的研究，常用的有煤还原焙烧-硫酸浸取法、两矿还原焙烧-浸取法、直接还原-浸取法等。
[0004]对于利用低度冶金锰粉制备硫酸锰工艺的研究，湖南化工研究院功能材料所贺周初等人在《中国锰业》发表了《两矿法浸出低品位软锰矿的工艺研究》，介绍了两矿法浸出低品位软锰矿的原理及工艺条件，作者采用锰的质量分数为25%左右的低品位软锰矿为原料，硫铁矿作为还原剂，即两矿法，将软锰矿、硫铁矿、硫酸按一定比例混合，在一定条件下反应生成硫酸锰，然后在将同时被硫酸浸出的其它杂质除掉，得到硫酸锰，两矿法的主要反应方程式为:15Mn02 +2FeS2+14H2S04 — 15MnS04+Fe (SO4) 3+14H20。该方法能够较好的利用低品位软锰矿，具有能源耗小、生产成本低、实用性比较强的优点。然而，该方法不仅存在硫铁矿的消耗量过大，反应结束后有大量废渣，直接影响锰的回收问题，浸取反应时间较长，在4个小时以上。
[0005]中国发明专利申请CN102358917A公开了一种低品位软锰矿浸出硫酸锰的方法，此方法将低品位的软锰矿、硫铁矿粉碎，并置于浸取槽中与硫酸混合制备矿浆液，采用的也是两矿法，其主要的特征是对矿浆进行电催化还原反应。但是此方法耗能过大，不利于应用于大规模企业生产。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种利用低品位锰矿生产硫酸锰的工艺，适用于29度以下的锰粉原料，该工艺流程设计合理，锰矿转化率高，得到的硫酸锰纯度高，浸取时间短，操作简单，耗能小。
[0007]一种利用低品位锰矿生产硫酸锰的工艺，包括以下步骤:
(O焙烧:将锰粉与煤按重量比1:0.18混合均匀，进炉焙烧，出料后淋水均匀得焙烧料，焙烧过程，Mn02+C — Mn0+C0 ；
(2)制浆:焙烧料与返回液或清水按重量比1:3.0进行制浆；
(3)化合及粗压滤:按照每吨锰粉原料加入260L-280L硫酸进行化合，化合反应至pH4.5以内止，除铁至定性无铁后粗压滤，除铁是采用加入MnO2的方法，定性无铁采用本领域的通用方法即可；
(4)酸洗:粗压滤后的滤渣进入酸洗池，调节池溶液pH至3.2-3.5，优选采用硫酸调节，再加入硫酸亚铁；
(5)压滤、漂洗和再压滤:压滤，压滤后的溶液，加入硫酸酸洗，酸洗后的溶液作为返回液加入至步骤(2)中的制浆步骤，压滤后的渣利用清水进行漂洗，再压滤，再压滤的渣丢弃，再压滤的溶液漂洗后返回到步骤(4)中酸洗，以此反复；
(6)步骤(3)中粗压滤后的溶液进行精压滤后进入精滤池，采用硫酸调节pH至
3.2-3.8，静置、预热、结晶、脱水、烘干即得成品，脱水得到的液体作为母液返回至步骤(2)的化合步骤中。
[0008]优选的，上述步骤(1)的锰粉为29度以下的锰粉，优选为28-29度的锰粉，焙烧时间为每吨锰粉700-1000°C 2-3个小时。
[0009]优选的，上述步骤(1)的煤粉是由碎煤与无烟煤按照2:6的重量比混合而成，碎煤与无烟煤均为市售的即可。
[0010]优选的，上述步骤(1)的焙烧转化率需要达到90%以上，才能长期稳定保证浸出率以及得到的溶液的质量。 [0011]优选的，上述步骤(2)的制浆浓度为40-42波美度。
[0012]优选的，上述步骤(2)的制浆浓度根据步骤(1)得到的焙烧转化率来进行控制，当转化率在93%以上时，控制制浆浓度达到40-42波美度，当转化率在92-93%时，控制制浆浓度为41-42波美度，当转化率为90-92%，控制制浆浓度为42波美度。
[0013]优选的，上述步骤(4)酸洗的温度为70°C以上。
[0014]优选的，上述步骤(5)的压滤液的浓度为7-13波美度。
[0015]优选的，上述步骤(5)的压滤后漂洗温度和再压滤后漂洗温度均为50°C以上，有助于浸出夹在锰泥的余锰，也利于压滤压得更干，提高锰回收率。
[0016]优选的，上述步骤(5)的漂洗制浆浓度为14-15波美度，这样的制浆浓度可以最优的控制整个流程的用水量。
[0017]优选的，上述步骤(5)的再压滤液的浓度为2-3波美度。
[0018]优选的，上述步骤(6)中的静置时间不低于16个小时，更优选的，该静置时间可延长至24个小时。
[0019]优选的，若需要更高纯度的硫酸锰，本发明工艺还可包括在步骤(6)的精滤静置后加入溶液深度净化步骤:加入0.5%-0.8%的锰粉，在80°C反应2-3小时即可。
[0020]本发明的工艺浸取时间短，操作简单，耗能小，锰矿转化率在90%以上，得到的硫酸锰的纯度在98%以上，能适用于企业大规模生产，带来巨大的经济效益。此外，本发明工艺还引入了深度净化步骤，可以得到极高纯度99%或以上的硫酸锰。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中:
图1是实施例1的生产工艺流程图。【具体实施方式】
[0022]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0023]本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0024]实施例1
一种利用低品位锰矿生产硫酸锰的工艺，其工艺流程如图1所示，步骤如下:
(1)焙烧:将28度锰粉与煤(山西某公司购买的碎煤与无烟煤按照2:6的重量比混合而成)按重量比1:0.18混合均匀，进反射炉1000°C焙烧2个小时，出料后淋水均匀得焙烧料，焙烧过程，Mn02+C — Mn0+C0，焙烧转化率为93% ；
(2)制浆:焙烧料与返回液或清水按重量比1:3.0进行制浆，制浆浓度为40波美度；
(3)化合及粗压滤:按照每吨锰粉原料加入270L硫酸进行化合，化合反应至pH4.5以内止，加入MnO2除铁至定性无铁后粗压滤，粗压滤液的浓度为30波美度；
(4)酸洗:粗压滤后的滤渣进入硫酸酸洗池，温度75°C，调节池溶液pH至3.5，再加入硫酸亚铁，酸洗后浓度为25 波美度；
(5)压滤、漂洗和再压滤:压滤，压滤液达到13波美度后加入硫酸酸洗，酸洗后的溶液作为返回液加入至步骤(2)中的制浆步骤，压滤后的渣利用清水进行漂洗，漂洗温度60°C，控制漂洗制浆浓度为15波美度，再压滤，再压滤的渣丢弃，再压滤的溶液控制在3波美度，再经过60°C温度下的漂洗后返回到步骤(4)中酸洗，以此反复；
(6)步骤(3)中粗压滤后的溶液进行精压滤，精压滤液的浓度为30波美度，后进入精滤池，采用硫酸调节pH至3.6，静置24小时；
(7)溶液中加入0.65%的锰粉，在80°C反应2小时后，预热、结晶、脱水、烘干即得成品，脱水得到的液体作为母液返回至步骤(2)的化合步骤中。
[0025]本实施例制备得到的成品，经过检测，硫酸锰纯度达到99.1%，锰矿转化率达到92%以上。
[0026]发明人进一步本实施例与传统的化工锰粉制备硫酸锰工艺相比较，在中试规模下约节省170元/吨硫酸锰产品，按照一年产22000吨的硫酸锰生产规模的化工厂计算，每年可以节省成本374万元。
[0027]对比实施例1
本对比实施例设置处理组和对照组，处理组I按照实施例1的工艺流程进行，对照组基本与处理组一致，不同的是，直接采用市售无烟煤进行焙烧，而不采用碎煤混合，进行一周的生产试验，对比发现，与处理组相比，对照组的焙烧转化率平均达不到90%，从而最终影响了硫酸锰的回收转化率(不到80%)。
[0028]对比实施例2
本对比实施例设置处理组1、处理组2，处理组I按照实施例1的工艺流程进行，处理组2与处理组I基本一致，不同的是，处理组2的转化率为90%，控制步骤(2)的制浆浓度为40波美度，进行一周的生产试验，对比发现，与处理组I相比，处理组2硫酸锰的回收转化率下降至86%左右。[0029]本发明并不局限于前述的【具体实施方式】。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披·露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
【权利要求】
1.一种利用低品位锰矿生产硫酸锰的工艺，其特征在于，包括以下步骤: (O焙烧:将锰粉与煤按重量比1:0.18混合均匀，进炉焙烧，出料后淋水均匀得焙烧料； (2)制浆:焙烧料与返回液或清水按重量比1:3.0进行制浆； (3)化合及粗压滤:按照每吨锰粉原料加入260L-280L硫酸进行化合，化合反应至PH4.5以内，除铁至定性无铁后粗压滤； (4)酸洗:粗压滤后的滤渣进入酸洗池，调节池溶液pH至3.2-3.5，加入硫酸亚铁； (5)压滤、漂洗和再压滤:压滤后的溶液，加入硫酸酸洗后作为返回液加入至步骤(2)中的制浆步骤，将压滤后的渣进行漂洗，再压滤，再压滤的渣丢弃，再压滤的溶液漂洗后返回到步骤(4)中酸洗，以此反复； (6)步骤(3)中粗压滤后的溶液进行精压滤后进入精滤池，调节pH至3.2-3.8，静置、预热、结晶、脱水浓缩即得成品，脱水得到的液体作为母液返回至步骤(2)的化合步骤中。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述煤粉是由碎煤与无烟煤按照2:6的重量比混合而成。
3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤(1)的焙烧转化率在90%以上。
4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤(2)的制浆浓度为40-42波美度。
5.如权利要求4所述的工艺，其特征在于，所述步骤(2)的制浆浓度根据步骤(1)得到的焙烧转化率来进行控制，当转化率在93%以上时，控制制浆浓度为40-42波美度，当转化率在92-93%时，控制制浆浓度为41-42波美度，当转化率为90_92%，控制制浆浓度为42波美度。
6.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤(4)酸洗的温度为70°C以上。
7.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤(5)的压滤液的浓度为7-13波美度。
8.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤(5)的漂洗温度为50°C以上，所述步骤(5)的漂洗制浆浓度为14-15波美度。
9.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤(5)的再压滤液的浓度为2-3波美度。
10.如权利要求1-9中任一权利要求所述的工艺，其特征在于，还包括溶液深度净化步骤:加入0.5%-0.8%的锰粉，在80°C反应2-3小时即可；所述溶液深度净化步骤在步骤(6)的精滤静置后进行。
【文档编号】C22B47/00GK103667747SQ201310668458
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年12月11日
【发明者】陈发明, 杨勇, 陆永平, 何溯洁, 韦婷婷 申请人:中信大锰矿业有限责任公司大新锰矿分公司