利用氧化锰矿生产电解金属锰的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用氧化锰矿生产电解金属锰的方法，属于电极材料制备【技术领域】。包括以下步骤：（1）将氧化锰矿粒和煤粉按照矿煤比为1:0.04-0.06混合均匀，放入马弗炉中焙烧，使氧化锰矿还原生成MnO，再用H2SO4在常温下浸取得到含杂的硫酸锰溶液；（2）然后向硫酸锰溶液中加入氨水，中和至pH值为6-7后进行压滤，然后向滤液中加入硫化剂除杂，然后再过滤，所得滤液为净化后的硫酸锰溶液；（3）将净化后的硫酸锰溶液注入电解槽中，控制电解槽内pH值为7.0-8.0，在35-40℃下电解至少24小时后获得电解金属锰。本发明的方法合理利用了锰矿资源、降低了生产成本。
【专利说明】利用氧化锰矿生产电解金属锰的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电极材料制备【技术领域】，尤其是涉及一种利用氧化锰矿生产电解金属锰的方法。
【背景技术】
[0002]电解金属锰广泛应用于冶金、医学、电子、通讯等领域。随着科技的发展，电解锰的应用不断扩大，市场需求量年增长15%左右。目前，我国生产电解金属锰的主要方法为使用碳酸锰矿或烧结锰矿为主矿，使用二氧化锰矿除铁生产电解金属锰。由于国内的碳酸锰矿资源有限，并且品位在逐年降低，加之有些地方对碳酸锰矿的乱采乱挖、采富弃贫，致使碳酸锰矿资源日趋贫乏，给电解金属锰行业的发展带来了影响。因此寻找一种价格低廉的新锰源来生产电解金属锰是急需解决的问题。
[0003]氧化锰矿不仅在我国储量丰富，而且成本低，是替代碳酸锰矿生产电解金属锰的理想矿源。目前有几家企业已在利用氧化锰矿生产电解金属锰的工艺试验，主要采用火法还原或湿法还原，不过这两种方法由于成本较高，都还不能替代碳酸锰矿。其中，火法还原转化法较为普遍，但由于很多生产厂家使用的焙烧炉设备过于简单，生产过程中的能耗大，焙烧过程中产生较大的SO2烟气和粉尘污染，且高价锰的还原转化率较低，金属锰的回收率低。
[0004]因此，有必要提供一种成本低且锰的还原转化率高的生产方法来利用丰富的氧化锰矿资源来生产电解金属锰。
【发明内容】
[0005]本发明的发明目的在于:针对上述存在的问题，提供一种利用氧化锰矿进行还原焙烧，生产出一氧化锰，然后加酸浸出生产电解金属锰的方法。本发明的方法具有高价锰的还原转化率高，化合浸出过程中酸耗低，液氨消耗少，不须用二氧化锰粉除铁，且浸出渣量小，原料消耗少，金属锰的回收率高的有点。
[0006]本发明采用的技术方案如下:
[0007]利用氧化锰矿生产电解金属锰的方法，包括以下步骤:
[0008](I)选取粒度为5-10mm的氧化锰矿粒，调整其水份含量为13_16%，将氧化锰矿粒和煤粉按照矿煤比为1:0.04-0.06将两者混合均匀，放入马弗炉中在500-900°C的温度下焙烧30-60min，中间翻动1_2次，使氧化锰矿还原生成MnO，再用浓度为20_35g/L的H2SO4在常温下浸取，其中酸矿比为0.4-0.6:1，固液比为8-10:1，浸出时间2-3h得到含杂的硫酸锰溶液；
[0009](2)然后在搅拌状态下向含杂的硫酸锰溶液中加入质量浓度为25%的氨水，中和至pH值为6-7后进行压滤,然后向滤液中加入硫化剂除杂,硫化剂的加入量为每吨滤液加入0.1-0.2kg，然后再过滤，所得滤液为净化后的硫酸锰溶液；
[0010](3)将净化后的硫酸锰溶液注入电解槽中，控制电解槽内pH值为7.0-8.0,在35-40°C下电解至少24小时后获得电解金属锰。
[0011 ] 进一步优选地，所述硫化剂为二甲氨基二硫代甲酸钠或硫化钡。
[0012]进一步优选地，所述步骤(3)中电解时，控制电解液中Mn2+的浓度为35_40g/L，并在电解槽中加入硫酸铵，使硫酸铵浓度为110-130g/L。
[0013]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是:
[0014](I)本发明以资源丰富的氧化锰矿代替碳酸锰矿，采用煤粉焙烧还原后直接浸取的方法来制备低价锰从而制取电解金属锰，在焙烧时优选粒度较为均一的氧化锰矿，通过试验确定合适的焙烧温度，避免由于粒度不均造成焙烧过度或不充分，从而影响氧化锰矿的还原转化率的情况，本发明的还原转化率均可达到93 %。
[0015](2)本发明经过试验发现酸矿比和固液比对Mn2+的浸出率虽然影响不大，但是酸太多将增加氨水的消耗量及Mn2+的压滤损失，当酸过量时，Mn2+的回收率会从中和前的93%左右下降到80%左右，本发明确定了合适的酸矿比，减少了 Mn的损失，从而可以获得较高的Mn回收率，同时，氨水的消耗也大幅度下降，减少了生产成本。
[0016](3)本发明既合理地利用了锰矿资源、又降低了生产成本，有着很好的经济效益和社会效益。
【具体实施方式】
[0017]下面通过实施例对本发明作进一步详述。
[0018]实施例1
[0019]利用氧化锰矿生产电解金属锰的方法，包括以下步骤:
[0020](I)选取粒度为5-8_的氧化锰矿粒，调整其水份含量为13 %，将氧化锰矿粒和煤粉按照矿煤比为1:0.04将两者混合均匀，放入马弗炉中在500°C的温度下焙烧30min，中间翻动I次，使氧化锰矿还原生成MnO，再用浓度为20g/L的H2SO4在常温下浸取，其中酸矿比为0.4:1，固液比为8:1，浸出时间2h得到含杂的硫酸锰溶液；
[0021](2)然后在搅拌状态下向含杂的硫酸锰溶液中加入质量浓度为25%的氨水，中和至PH值为6-7后进行压滤，然后向滤液中加入硫化剂二甲氨基二硫代甲酸钠除杂，硫化剂的加入量为每吨滤液加入0.1kg，然后再过滤，所得滤液为净化后的硫酸锰溶液；
[0022](3)将净化后的硫酸锰溶液注入电解槽中，控制电解液中Mn2+的浓度为35g/L，并在电解槽中加入硫酸铵，使硫酸铵浓度为110g/L，控制电解槽内pH值为7.0，在35°C下电解24小时后获得电解金属锰。
[0023]实施例2
[0024]利用氧化锰矿生产电解金属锰的方法，包括以下步骤:
[0025](I)选取粒度为6-10mm的氧化锰矿粒，调整其水份含量为16%，将氧化锰矿粒和煤粉按照矿煤比为1:0.06将两者混合均匀，放入马弗炉中在900°C的温度下焙烧60min，中间翻动2次，使氧化锰矿还原生成MnO，再用浓度为35g/L的H2SO4在常温下浸取，其中酸矿比为0.6:1，固液比为10:1，浸出时间3h得到含杂的硫酸锰溶液；
[0026](2)然后在搅拌状态下向含杂的硫酸锰溶液中加入质量浓度为25%的氨水，中和至PH值为7后进行压滤，然后向滤液中加入硫化剂二甲氨基二硫代甲酸钠除杂，硫化剂的加入量为每吨滤液加入0.2kg，然后再过滤，所得滤液为净化后的硫酸锰溶液；
[0027](3)将净化后的硫酸锰溶液注入电解槽中，控制电解液中Mn2+的浓度为40g/L，并在电解槽中加入硫酸铵，使硫酸铵浓度为110_130g/L，控制电解槽内pH值为8.0，在40°C下电解30小时后获得电解金属锰。
[0028]实施例3
[0029]利用氧化锰矿生产电解金属锰的方法，包括以下步骤:
[0030](I)选取粒度为6-8_的氧化锰矿粒，调整其水份含量为14.5%，将氧化锰矿粒和煤粉按照矿煤比为1:0.05将两者混合均匀，放入马弗炉中在800°C的温度下焙烧40min，中间翻动2次，使氧化锰矿还原生成MnO，再用浓度为30g/L的H2SO4在常温下浸取，其中酸矿比为0.5:1，固液比为8.6-10:1，浸出时间2h得到含杂的硫酸锰溶液；
[0031](2)然后在搅拌状态下向含杂的硫酸锰溶液中加入质量浓度为25%的氨水，中和至pH值为6.5后进行压滤，然后向滤液中加入硫化剂硫化钡除杂，硫化剂的加入量为每吨滤液加入0.15kg，然后再过滤，所得滤液为净化后的硫酸锰溶液；
[0032](3)将净化后的硫酸锰溶液注入电解槽中，控制电解液中Mn2+的浓度为36g/L，并在电解槽中加入硫酸铵，使硫酸铵浓度为125g/L，控制电解槽内pH值为8.0，在38°C下电解36小时后获得电解金属锰。
[0033]实施例4
[0034]利用氧化锰矿生产电解金属锰的方法，包括以下步骤:
[0035](I)选取粒度为5-10_的氧化锰矿粒，调整其水份含量为15.3%，将氧化锰矿粒和煤粉按照矿煤比为1: 0.05将两者混合均匀，放入马弗炉中在700°C的温度下焙烧60min，中间翻动2次，使氧化锰矿还原生成MnO，再用浓度为33g/L的H2SO4在常温下浸取，其中酸矿比为0.52:1，固液比为9:1，浸出时间2h得到含杂的硫酸锰溶液；
[0036](2)然后在搅拌状态下向含杂的硫酸锰溶液中加入质量浓度为25%的氨水，中和至PH值为6后进行压滤，然后向滤液中加入硫化剂硫化钡除杂，硫化剂的加入量为每吨滤液加入0.1kg，然后再过滤，所得滤液为净化后的硫酸锰溶液；
[0037](3)将净化后的硫酸锰溶液注入电解槽中，控制电解液中Mn2+的浓度为36g/L，并在电解槽中加入硫酸铵，使硫酸铵浓度为120g/L，控制电解槽内pH值为7.0，在35-40°C下电解48小时后获得电解金属锰。
[0038]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.利用氧化锰矿生产电解金属锰的方法，其特征在于包括以下步骤: (1)选取粒度为5-10_的氧化锰矿粒，调整其水份含量为13-16%，将氧化锰矿粒和煤粉按照矿煤比为1:0.04-0.06将两者混合均匀，放入马弗炉中在500-900°C的温度下焙烧30-60min，中间翻动1_2次，使氧化锰矿还原生成MnO，再用浓度为20_35g/L的H2SO4在常温下浸取，其中酸矿比为0.4-0.6:1，固液比为8-10:1，浸出时间2-3h得到含杂的硫酸锰溶液； (2)然后在搅拌状态下向含杂的硫酸锰溶液中加入质量浓度为25%的氨水，中和至pH值为6-7后进行压滤,然后向滤液中加入硫化剂除杂,硫化剂的加入量为每吨滤液加入0.1-ο.2kg，然后再过滤，所得滤液为净化后的硫酸锰溶液； (3)将净化后的硫酸锰溶液注入电解槽中，控制电解槽内pH值为7.0-8.0，在35-40°C下电解至少24小时后获得电解金属锰。
2.根据权利要求1所述的利用氧化锰矿生产电解金属锰的方法，其特征在于:所述硫化剂为二甲氨基二硫代甲酸钠或硫化钡。
3.根据权利要求2所述的利用氧化锰矿生产电解金属锰的方法，其特征在于:所述步骤(3)中电解时，控制电解液中Mn2+的浓度为35-40g/L，并在电解槽中加入硫酸铵，使硫酸铵浓度为110-130g/L。
【文档编号】C22B3/08GK104404244SQ201410775495
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】李建军, 韦业雄, 农承开, 盛波, 陆毅 申请人:中信大锰矿业有限责任公司大新锰矿分公司