专利名称：一种高纯度高锰酸钾和二氧化锰的生产工艺及二氧化碳反应塔的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高锰酸钾或二氧化锰的生产工艺以及二氧化碳反应设备，特别是 涉及一种高纯度高锰酸钾或二氧化锰的生产工艺。也涉及一种二氧化碳反应塔。属于有色 金属冶炼及工业废渣利用技术领域。
背景技术：
目前生产高纯度高锰酸钾的生产方法主要是利用依靠电解工艺，即在熔融状态下 的氢氧化钾中加入高品位的二氧化锰矿制取锰酸钾，然后利用锰酸钾溶液配置电解液电解 生产出高锰酸钾，缺点是1、投资规模大，年产万吨生产厂耗资1亿以上；2、污染危害大， 因为必须苛化除尽碳酸钾才能电解，每吨产品投石灰排出3吨以上红渣；碱性大，可溶性盐 多，污染大，生产成本高；3、能耗大，每吨产品仅电解一道工序耗电2000度；4、资源钾锰投 入量的1/3残留在渣中，根本无法利用。5、制得高锰酸钾的纯度较低，且高锰酸钾中氯离子 和酸根离子含量较高，难以达到一级品的要求。目前，在化学实验中多采用固体碱熔氧化法 制备高锰酸钾即
3Mn02 + KClO3 + 6K0H
溶融 3K2Mn04 + KCl + 3H20
3K2Mn04 + 2C02 = 2KMn04 + MnO2 I + 2K2C03
加热、浓缩、结晶、抽滤、烘干得KMnO4晶体。上述取二氧化锰、氢氧化钾和含氯氧化剂如氯酸钾经熔融反应制得锰酸钾和氯化 钾，再向锰酸钾水溶液通入二氧化碳气体得到高锰酸钾的方法存在以下的缺陷一是氧化 剂携带的氯离子容易混在高锰酸钾成品中，难以分离；在酸性条件下向锰酸钾水溶液通入 二氧化碳气体的歧化反应过程中有酸根离子，导致高锰酸钾成品中酸根离子含量超标，增 加了提纯的难度和成本，高锰酸钾的品质难以保证。二是向锰酸钾水溶液通入二氧化碳气 体没有专用的设备，锰酸钾的水解过程时间长，反应过程不够稳定，操作不便，效率低，同时 二氧化碳用量及排放量大，不符合低碳经济的要求。三是制备高锰酸钾的副产物未能得到 充分利用，生产成本较高，易产生三废排放，造成环境污染，无法用于工业化生产。
发明内容
本发明的第一个目的是克服现有高锰酸钾生产工艺中，成品纯度较低，能耗及成 本高，生产过程复杂，资源利用率低和对环境污染较大的缺陷和不足，提供一种能耗和成本 低、环保、节能、操作方便，符合低碳经济要求的高纯度高锰酸钾和二氧化锰生产工艺；该工 艺在生产高锰酸钾的同时联产出高纯度的二氧化锰产品，且基本无三废排放。本发明的第二个目的是克服现有锰酸钾水解反应操作不便，二氧化碳难以充分利 用的缺陷和不足，提供一种结构简单，反应效果好，基本无碳排放或碳排放小和使用成本低 的二氧化碳反应塔。
本发明实现第一个目的的技术解决方案是一种高纯度高锰酸钾及二氧化锰的生 产工艺，包括以下步骤
A.制备锰酸钾溶液
Al.将含二氧化锰原料粉碎至60 150目，得到含二氧化锰原料粉，按含二氧化锰原料 粉中二氧化锰与氢氧化钾摩尔比1 :2 2. 4的比例加入氢氧化钾并加热至熔融状态，将熔 融状态的氢氧化钾与含二氧化锰原料粉炒拌成颗粒状，颗粒状物自然冷却后粉碎成80 150目的粉状物；
A2.将粉状物在120°C 240°C温度下氧化焙炒8 12小时生成锰酸钾粉； A3.将水或氢氧化钾水溶液与锰酸钾粉按液料重量比3 4 :1的比例配制成混合溶 液，保持混合溶液PH值为13 14，在10°C 100°C温度下搅拌混合溶液30分钟 12小时 或至锰酸钾全部溶解，沉淀或过滤，取上清液或过滤液即为锰酸钾初液； A4.过滤锰酸钾初液，得到锰酸钾溶液；
B.歧化反应
向所述的锰酸钾溶液中通入二氧化碳气体，当溶液中的锰酸钾含量小于3g/L且溶液 的PH值彡8. 5时，反应完成；
C.过滤分离
过滤歧化反应后的溶液，分离出水合二氧化锰，并得到含有高锰酸钾和碳酸钾的余液， 用水清洗水合二氧化锰，并在200°C下脱水，干燥，得到高纯度二氧化锰；
D.析晶分离
蒸发所述的步骤C中所述的余液直到液面有晶衣膜出现时，将余液放置冷却至常温， 过滤余液分别得到高锰酸钾结晶粗品和碳酸钾溶液。本发明进一步包括以下步骤
E.高锰酸钾结晶粗品提纯
将步骤D中得到的高锰酸钾结晶粗品用热沸水溶，搅拌，再冷却，过滤出高锰酸钾晶 体，高锰酸钾晶体经甩干，50°C 80°C气流烘干，得到高纯度高锰酸钾成品。本发明还可以进一步包括以下步骤
F.碳酸钾溶液的处理
向步骤D中得到的碳酸钾溶液中加入石灰乳煮沸，沉淀或过滤，分别得到氢氧化钾溶 液和碳酸钙，或者向碳酸钾溶液中通入二氧化碳气体，得到碳酸氢钾溶液。所述步骤Al中的含二氧化锰原料粉为电解锰阳极泥或锰矿粉，所述氢氧化钾的 加热熔融过程为先将含二氧化锰原料粉加热至120°C 200°C，然后向含二氧化锰原料粉 中倒入氢氧化钾炒拌，使氢氧化钾熔融并炒拌成颗粒状。所述步骤B中的歧化反应过程在一种二氧化碳反应塔中进行，其中所通入的二氧 化碳气体是步骤Al A2中加热含二氧化锰原料粉或氢氧化钾以及焙炒粉状物所用燃煤锅 炉排放的经过脱硫，净化处理的烟气，所述步骤C中，将清洗水合二氧化锰的水作为A3步骤 中的水或氢氧化钾水溶液的配制用水，所述步骤A D中的过滤为压滤或抽滤。所述步骤E中，将清洗高锰酸钾晶体的液体，作为A3步骤中的水或氢氧化钾水溶 液的配制用水，所述步骤E中的过滤为压滤或抽滤。本发明实现第二个目的的技术解决方案是一种二氧化碳反应塔，包括一个直
5立密封的筒体，筒体上设置有进液管和出液管，所述筒体的下部设置有出液管，出液管经管 道与循环箱连通，循环箱的下部设置有循环箱出液管，循环箱出液管经循环泵及管道与设 置在筒体上部的进液管相连通，所述筒体的下部还设置有与气泵连通的气体输入管，筒体 的顶部设置有气体输出管。所述进液管的出液端连接有雾化喷嘴，所述气体输出管的出气端经管道通向循环 箱液面的下方。所述进液管和出液管之间的筒体内设置有一层以上的格栅，格栅上铺有鹅卵石。所述循环箱的上方设置有密封盖，密封盖上设置有气管，气管经管道并联在气泵 的进气端上。与现有技术相比，本发明的优点和有益效果是
1.在制备锰酸钾过程中采用焙炒氧化，取消含氯氧化剂的加入，使锰酸钾粉中基本不 含氯离子；在锰酸钾初液制备过程中，保持锰酸钾水溶液的PH值为13-14，通过前述限制氯 离子和酸根离子的工艺控制，可确保生产出氯离子和酸根离子含量极低并满足优级品要求 的高纯度高锰酸钾成品，且与电解法相比获得高纯度高锰酸钾的工艺简单，生产成本极低。2.在生产高锰酸钾的过程中联产高纯度二氧化锰，又将高锰酸钾生产过程中的碳 酸钾溶液重新制备成氢氧化钾溶液，以进行循环利用，在生产工艺中实现了钾锰资源地高 效利用。3.本发明方法具有可利用锰矿废渣如电解锰阳极泥作为原料的工艺特点，充分 利用了工业废料，并可对工艺过程中产生的废渣，废液和废气分别进行深度开发或循环利 用，可制备出多种副产品，既提高了原料利用率和产品附加值，又可大幅降低生产成本。4.本发明的二氧化碳反应塔，结构简单，操作和维护方便，水解效率高，对二氧化 碳气体的利用比较充分，实现了二氧化碳气体的零排放。5.本发明工艺成熟，过程简便，设备投资小，操作方便，生产过程安全可靠，成本及 能耗低，高锰酸钾和二氧化锰成品质量稳定，纯度高，无三废排放，对环境无污染，节能、环 保，社会经济效益显著。既符合中小型企业的生产需要，也适于大规模的工业化生产。
图1是本发明的工艺流程图。图2是本发明二氧化碳反应塔的结构示意图。图中筒体1，进液管2，出液管3，循环箱4，循环箱出液管5，循环泵6，气体输入管 7，气体输出管8，雾化喷嘴9，格栅10，密封盖11，气管12，气泵13，矩形多孔管14。
具体实施例方式以下结合
及具体实施方式
对本发明作进一步的详细描述。参见图1，本发明的一种高纯度高锰酸钾及二氧化锰的生产工艺，包括以下步骤 A.制备锰酸钾溶液
Al.将含二氧化锰原料粉碎至60 150目，得到含二氧化锰原料粉，按含二氧化锰原料 粉中二氧化锰与氢氧化钾摩尔比1 :2 2. 4的比例加入氢氧化钾并加热至熔融状态，将熔 融状态的氢氧化钾与含二氧化锰原料粉炒拌成墨绿色颗粒状，将颗粒状自然冷却后粉碎成
680 150目的粉状物；
A2.将粉状物在120°C 240°C温度下氧化焙炒8 12小时生成锰酸钾粉； A3.将水或氢氧化钾水溶液与锰酸钾粉按液料重量比3 4 :1的比例配制成混合溶 液，保持混合溶液PH值为13 14，在10°C 100°C温度下搅拌混合溶液30分钟 12小时 或至锰酸钾全部溶解，沉淀或过滤，取上清液或过滤液即为锰酸钾初液；其沉淀物或滤渣为 含有二氧化硅、氧化钙和三氧化二铁的泥状物，可作为如制砖等无害化建材材料。A4.过滤锰酸钾初液，得到锰酸钾溶液；
B.歧化反应
向所述的锰酸钾溶液中通入二氧化碳气体，当溶液中的锰酸钾含量小于3g/L且溶液 的PH值彡8. 5时，反应完成；
C.过滤分离
过滤歧化反应后的溶液，分离出水合二氧化锰，并得到含有高锰酸钾和碳酸钾的余液， 用水清洗水合二氧化锰，并在200°C下脱水，干燥，得到高纯度二氧化锰；
D.析晶分离
蒸发所述的步骤C中所述的余液直到液面有晶衣膜出现时，将余液放置冷却至常温出 现晶体物，过滤余液分别得到高锰酸钾结晶粗品和碳酸钾溶液。本发明还可以进一步包括以下步骤
E.高锰酸钾结晶粗品提纯
将步骤D中得到的高锰酸钾结晶粗品用热沸水溶解，搅拌，再冷却，离心分离出高锰酸 钾晶体，高锰酸钾晶体经甩干，50°C 80°C气流烘干，得到高纯度高锰酸钾成品。本发明还可以进一步包括以下步骤
F.碳酸钾溶液的处理
向步骤D中得到的碳酸钾溶液中加入石灰乳煮沸，沉淀或过滤，分别得到氢氧化钾溶 液和碳酸钙，得到的氢氧化钾溶液可以回用于步骤A3中与锰酸钾粉配制成混合溶液，或者 向碳酸钾溶液中通入二氧化碳气体，得到碳酸氢钾溶液，作为液态钾肥使用。所述步骤Al中的含二氧化锰原料粉为电解锰阳极泥或锰矿粉，所述氢氧化钾的 加热熔融过程为先将含二氧化锰原料粉加热至120°C 200°C，然后向含二氧化锰原料粉 中倒入氢氧化钾炒拌，使氢氧化钾熔融并炒拌成颗粒状。该加热熔融过程不仅可以减少氢 氧化钾的挥发量，更重要是脱出了二氧化锰原料中的水份，缩短了氢氧化钾在升温加热的 时间，氢氧化钾120°C以上呈泥状不会产生烟气，减少了氢氧化钾加热后的剌鼻气味的散 发，改善了操作人员的工作环境，也减轻了操作人员的劳动强度。所述步骤B中的歧化反应过程在一种二氧化碳反应塔中进行，其中所通入的二氧 化碳气体是步骤Al A2中加热含二氧化锰原料粉或氢氧化钾以及焙炒粉状物所用燃煤锅 炉排放的经过脱硫，净化处理的烟气，所述步骤C中，将清洗水合二氧化锰的水作为A3步骤 中的水或氢氧化钾水溶液的配制用水，所述步骤E中，将清洗高锰酸钾晶体的液体，作为 A3步骤中的水或氢氧化钾水溶液的配制用水，以加强对各工序废水的利用，杜绝废水的排 放。所述步骤A D中过滤为压滤或抽滤。所述歧化反应完成可用玻璃棒沾取溶液于滤纸上，如果滤纸上只有紫红色而无绿色痕迹，即表示锰酸钾已歧化完全。参见图2，一种二氧化碳反应塔，包括一个直立密封的筒体1，筒体1上设置有进液 管2和出液管3，所述筒体1的下部设置有出液管3，出液管3经管道与循环箱4连通，循环 箱4的下部设置有循环箱出液管5，循环箱出液管5经循环泵6及管道与设置在筒体1上部 的进液管2相连通，所述筒体1的下部还设置有与气泵13连通的气体输入管7，筒体1的顶 部设置有气体输出管8。所述进液管2的出液端连接有雾化喷嘴9，所述气体输出管8的出气端经管道通向 循环箱4液面的下方，直接通向循环箱4内的液体，或与设置在循环箱4的液面下方的矩形 多孔管14连通。所述进液管2和气体输入管7之间的筒体1内设置有一层以上的格栅10，图2中 设置有二层格栅10，也可以设置4 5层格栅10，格栅10可由木材制成，格栅10上铺有鹅 卵石。雾化喷嘴9、格栅10和鹅卵石的设置是为增加溶液与二氧化碳气体的接触面积，提高 反应的效率。本发明所述步骤B中的歧化反应过程最好在本发明的一种二氧化碳反应塔中进 行，而且，本发明所述步骤F中，向碳酸钾溶液中通入二氧化碳气体的工艺步骤，也可以在 本发明的一种二氧化碳反应塔中进行。实施例1
将500kg含二氧化锰80%的80目锰矿拌炒580 kg的质量比含量为90%的氢氧化钾 到融熔状态，暗绿色物料呈颗粒状冷却后，再粉碎到80目；再经8小时在240°C下焙炒；焙 炒的呈墨绿色，加4%的氢氧化钾水溶液3份，保持PH值为13，1份焙炒物(质量)搅拌，水温 100°C到锰酸钾全部溶解，取上清液为锰酸钾初液；将溶液将锰酸钾初液抽入过滤器进行过 滤或真空抽滤得锰酸钾溶液，抽锰酸钾溶液进入反应塔的筒体1内，同时过滤后的烟气也 经气泵13泵入筒体1内进行歧化反应，液体流入循环箱4，由循环泵6抽回筒体1内进行 循环；没反应完的二氧化碳气体自下而上，经气体输出管8进入循环箱4，所述气体输出管8 的出气端经管道通向循环箱4液面的下方，气体输出管8的出气端也可经管道与设置在循 环箱4的液面下方的矩形多孔管14连通，矩形多孔管14上设置有多个小孔，来自筒体1内 的二氧化碳气体从矩形多孔管14上的小孔逸出，保证了二氧化碳充分均勻地和锰酸钾溶 液发生反应；循环箱4可以不封闭，但为了减少二氧化碳气体的排放，最好是在所述循环箱 4的上方设置有密封盖11，密封盖11上设置有气管12，气管12经管道并联在气泵13的进 气端上，使二氧化碳气体得到循环利用。锰酸钾初液抽入过滤器进行过滤或真空抽滤得锰酸钾溶液，当锰酸钾溶液小的锰 酸钾小于3g/L且pH值彡8. 5时，将循环箱4内的溶液抽出，压滤出水合二氧化锰，压滤分 离出的二氧化锰在200°C下脱水得Mn0291. 2%,称重119. 6kg,为联产化学二氧化锰；压滤 后的余液抽入蒸发池蒸发母液蒸发到接近1^1104饱和浓度(50°Be’)，待液面有晶膜出现，放 置冷却，析出KMn04结晶粗品，压滤余液得到KMn04结晶粗品，将KMn04结晶粗品甩干后，得 到的纯度为96%的KMn04，压滤KMn04结晶粗品后的终液是呈淡粉红色K2C03溶液，只含少 许KMn04，约l-2g/L。将KMn04结晶粗品用热沸水搅拌热溶解(约按3 1加水)再冷却析出 高纯度高锰酸钾晶体，高锰酸钾晶体经甩干(即用离心机分离)，60°C气流烘干，得到纯度为 99. 8%的高锰酸钾成品400. 8kg，经标准检测，高锰酸钾成品中氯化物含量小于0. 01%，硫酸盐含量小于0. 05%,且外观晶体规整，色泽紫黑色，满足高锰酸钾优级品的质量要求。实施例2
将400kg含二氧化锰80%的80目锰电解池阳极泥拌炒500kg融熔状态的质量比含量 为90%的氢氧化钾，暗绿色物料呈颗粒状冷却后，再粉碎到100目；再经10小时在220°C下 焙炒；焙炒的呈墨绿色时，加5% (质量比)的氢氧化钾水溶液4份，调节PH值为14，1份焙 炒物(质量)搅拌，到锰酸钾全部溶解，取上清液为锰酸钾初液；将锰酸钾初液抽入过滤器进 行过滤或真空抽滤得锰酸钾溶液，抽锰酸钾溶液进入反应塔的筒体1内，同时过滤后的烟 气也经气泵13泵入筒体1内进行歧化反应，由循环泵6抽回筒体1内进行循环；没反应完 的二氧化碳气体自下而上，经气体输出管8进入循环箱4，所述气体输出管8的出气端经管 道通向循环箱4液面的下方，气体输出管8的出气端也可经管道与设置在循环箱4的液面 下方的矩形多孔管14连通，矩形多孔管14上设置有多个小孔，来自筒体1内的二氧化碳气 体从矩形多孔管14上的小孔逸出，保证了二氧化碳充分均勻地和锰酸钾溶液发生反应；
锰酸钾初液抽入过滤器进行过滤或真空抽滤得锰酸钾溶液，当锰酸钾溶液小的锰酸钾 小于3g/L且pH值彡9时，将循环箱4内的溶液抽出，压滤出二氧化锰，压滤分离出的二氧 化锰在200°C下脱水得到纯度为92. 2%的Mn02计94. 2kg，为联产化学二氧化锰；压滤后的 余液抽入蒸发池蒸发母液蒸发到接近1^1104饱和浓度(50°Be’)，待液面有晶膜出现，放置冷 却，析出KMn04结晶粗品，压滤余液得到KMn04结晶粗品，将KMn04结晶粗品甩干后，得到的纯 度为98%的KMn04，压滤KMn04结晶粗品后的终液是呈淡粉红色K2C03溶液，只含少许KMn04， 约l_2g/L。将KMn04结晶粗品用热沸水搅拌热溶解(约按3 1加水)再冷却析出高纯度高 锰酸钾晶体，高锰酸钾晶体经甩干(即用离心机分离)，80°C气流烘干，得到纯度为99. 61%的 高锰酸钾成品320. 5kg，经标准检测，高锰酸钾成品中氯化物含量小于0. 01%，硫酸盐含量 小于0. 05%,且外观晶体规整，色泽紫黑色，满足高锰酸钾一级品的质量要求。实施例3
将572kg含二氧化锰70%的150目锰矿粉拌炒666kg融熔状态的质量比含量为90%的 氢氧化钾，暗绿色物料呈颗粒状冷却后，再粉碎到150目；再经12小时在120°C下焙炒；焙 炒的呈墨绿色，加8%的氢氧化钾水溶液3份，保持pH值为13. 5，1份焙炒物(质量)搅拌，到 锰酸钾全部溶解，取上清液为锰酸钾初液；将锰酸钾初液抽入过滤器进行过滤或真空抽滤 得锰酸钾溶液，抽锰酸钾溶液进入反应塔的筒体1内，同时过滤后的烟气也经气泵13泵入 筒体1内进行歧化反应，由循环泵6抽回筒体1内进行循环；没反应完的二氧化碳气体自下 而上，经气体输出管8进入循环箱4，所述气体输出管8的出气端经管道通向循环箱4液面 的下方，气体输出管8的出气端也可经管道与设置在循环箱4的液面下方的矩形多孔管14 连通，矩形多孔管14上设置有多个小孔，来自筒体1内的二氧化碳气体从矩形多孔管14上 的小孔逸出，保证了二氧化碳充分均勻地和锰酸钾溶液发生反应；
锰酸钾初液抽入过滤器进行过滤或真空抽滤得锰酸钾溶液，当锰酸钾溶液小的锰酸钾 小于3g/L且pH值彡9. 5时，将循环箱4内的溶液抽出，压滤出二氧化锰，压滤分离出的二 氧化锰在200°C下脱水得到纯度为92%的Mn02计120. 1kg，为联产化学二氧化锰；压滤后的 余液抽入蒸发池蒸发母液蒸发到接近1^1104饱和浓度(50°Be’)，待液面有晶膜出现，放置冷 却，析出KMn04结晶粗品，压滤余液得到KMn04结晶粗品，将KMn04结晶粗品甩干后，得到的纯 度为98%的KMn04，压滤KMn04结晶粗品后的终液是呈淡粉红色K2C03溶液，只含少许KMn04，约l_2g/L。将KMn04结晶粗品用热沸水搅拌热溶解(约按3 1加水)再冷却析出高纯度高 锰酸钾晶体，高锰酸钾晶体经甩干(即用离心机分离)，50°C气流烘干，得到纯度为99. 1%的 高锰酸钾成品400. 5kg，经标准检测，高锰酸钾成品中氯化物含量小于0. 01%，硫酸盐含量 小于0. 05%,且外观晶体规整，色泽紫黑色，满足高锰酸钾优级的质量要求。实施例4
将800kg含二氧化锰50%的80目锰矿拌炒666kg的质量比含量为90%的氢氧化钾到 融熔状态，暗绿色物料呈颗粒状冷却后，再粉碎到80目；再经11小时在240°C下焙炒；焙炒 的呈墨绿色，加4%的氢氧化钾水溶液3份，保持PH值为13，1份焙炒物(质量)搅拌，水温 60°C到锰酸钾全部溶解，取上清液为锰酸钾初液，滤渣为67 kg ；将溶液将锰酸钾初液抽入 过滤器进行过滤或真空抽滤得锰酸钾溶液，抽锰酸钾溶液进入反应塔的筒体1内，同时过 滤后的烟气也经气泵13泵入筒体1内进行歧化反应，液体流入循环箱4，由循环泵6抽回筒 体1内进行循环；没反应完的二氧化碳气体自下而上，经气体输出管8进入循环箱4，所述 气体输出管8的出气端经管道通向循环箱4液面的下方，气体输出管8的出气端也可经管 道与设置在循环箱4的液面下方的矩形多孔管14连通，矩形多孔管14上设置有多个小孔， 来自筒体1内的二氧化碳气体从矩形多孔管14上的小孔逸出，保证了二氧化碳充分均勻地 和锰酸钾溶液发生反应；循环箱4可以不封闭.但为了减少二氧化碳气体的排放，最好是在 所述循环箱4的上方设置有密封盖11，密封盖11上设置有气管12，气管12经管道并联在 气泵13的进气端上。使二氧化碳气体得到循环利用。锰酸钾初液抽入过滤器进行过滤或真空抽滤得锰酸钾溶液，当锰酸钾溶液小的锰 酸钾小于3g/L且pH值彡8. 5时，将循环箱4内的溶液抽出，压滤出水合二氧化锰，压滤分 离出的二氧化锰在200°C下脱水得Mn0291. 2%,称重119. 6kg,为联产化学二氧化锰；压滤 后的余液抽入蒸发池蒸发母液蒸发到接近1^1104饱和浓度(50°Be’)，待液面有晶膜出现，放 置冷却，析出KMn04结晶粗品，压滤余液得到KMn04结晶粗品，将KMn04结晶粗品甩干后，得 到的纯度为96%的KMn04，压滤KMn04结晶粗品后的终液是呈淡粉红色K2C03溶液，只含少 许KMn04，约l-2g/L。将KMn04结晶粗品用热沸水搅拌热溶解(约按3 1加水)再冷却析出 高纯度高锰酸钾晶体，高锰酸钾晶体经甩干(即用离心机分离)，60°C气流烘干，得到纯度为 99. 8%的高锰酸钾成品398. 7kg，经标准检测，高锰酸钾成品中氯化物含量小于0. 01%，硫酸 盐含量小于0. 05%,且外观晶体规整，色泽紫黑色，满足高锰酸钾优级品的质量要求。在理论上氢氧化钾和二氧化锰反应的摩尔比为2 :1，但氢氧化钾在高温下易挥 发，在实际操作中氢氧化钾的用量比理论值多10%-20% ；但当焙炒物即锰酸钾粉溶于水中 的PH值达到13-14时，也可以在配制锰酸钾粉与水的混合溶液时不加入氢氧化钾。本发明生产工艺生产1吨高纯度高锰酸钾成品可联产0. 3吨高纯度二氧化锰产 品，其他副产品不计收入，仅按照高锰酸钾成品13000元/吨，二氧化锰产品8000元/吨计 算，每生产1吨高纯度高锰酸钾成品及0. 3吨高纯度二氧化锰产品可产出15400元。以上 产品若采用电解锰阳极泥作为含二氧化锰原料，则需耗用1.74吨，按阳极泥800元/吨， 含二氧化锰原料成本为1392元。考虑碳酸钾液又可制成液态氢氧化钾并按过量消耗来计 算氢氧化钾的用量为450Kg，按氢氧化钾8000元/吨，则氢氧化钾的成本为3600元，再加上 煤炭、水电、人工、包装，管理及税金等分摊到每吨高纯度高锰酸钾成品及0. 3吨高纯度二 氧化锰产品上的成本约为3358元。则每吨高纯度高锰酸钾成品及0. 3吨高纯度二氧化锰产品的税后盈利为
15400-1392 - 3600 一 3358 = 15400 一 8350=7050 元。由以上计算可知本发明经济效益十分可观，而且本发明基本无三废排放，对环境 无污染，属于资源节约和环境友好型生产工艺，社会效益显著。本发明不仅仅局限于以上实施例，任何人在本发明的启示下都可以得到其类似的 产品，但其在结构和形式上作任何改变，既有相同或相近的技术方案都落入本发明保护范围。
权利要求
一种高纯度高锰酸钾及二氧化锰的生产工艺，其特征在于包括以下步骤A.制备锰酸钾溶液 A1.将含二氧化锰原料粉碎至60～150目，得到含二氧化锰原料粉，按含二氧化锰原料粉中二氧化锰与氢氧化钾摩尔比12～2.4的比例加入氢氧化钾并加热至熔融状态，将熔融状态的氢氧化钾与含二氧化锰原料粉炒拌成颗粒状，将颗粒状自然冷却后粉碎成80～150目的粉状物；A2.将粉状物在120℃～240℃温度下氧化焙炒8～12小时生成锰酸钾粉；A3.将水或氢氧化钾水溶液与锰酸钾粉按液料重量比3～41的比例配制成混合溶液，保持混合溶液pH值为13～14，在10℃～100℃温度下搅拌混合溶液30分钟～12小时或至锰酸钾全部溶解，沉淀或过滤，取上清液或过滤液即为锰酸钾初液；A4.过滤锰酸钾初液，得到锰酸钾溶液；B.歧化反应 向所述的锰酸钾溶液中通入二氧化碳气体，当溶液中的锰酸钾含量小于3g/L且溶液的pH值≥8.5时，反应完成；C.过滤分离 过滤歧化反应后的溶液，分离出二氧化锰，并得到含有高锰酸钾和碳酸钾的余液，用水清洗水合二氧化锰，并在200℃下脱水，干燥，得到高纯度二氧化锰；D.析晶分离蒸发所述的步骤C中所述的余液直到液面有晶衣膜出现时，将余液放置冷却至常温，过滤余液分别得到高锰酸钾结晶粗品和碳酸钾溶液。
2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于进一步包括以下步骤E.高锰酸钾结晶粗品提纯将步骤D中得到的高锰酸钾结晶粗品用热沸水溶解，搅拌，再冷却，离心分离出高锰酸 钾晶体，高锰酸钾晶体经甩干，50°C 85°C气流烘干，得到高纯度高锰酸钾成品。
3.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于进一步包括以下步骤F.碳酸钾溶液的处理向步骤D中得到的碳酸钾溶液中加入石灰乳煮沸，沉淀或过滤，分别得到氢氧化钾溶 液和碳酸钙，或者向碳酸钾溶液中通入二氧化碳气体，得到碳酸氢钾溶液。
4.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于所述步骤Al中的含二氧化锰原料粉 为电解锰阳极泥或锰矿粉，所述氢氧化钾的加热熔融过程为先将含二氧化锰原料粉加热 至120°C 200°C，然后向含二氧化锰原料粉中倒入氢氧化钾炒拌，使氢氧化钾熔融并炒拌 成颗粒状。
5.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于所述步骤B中的歧化反应过程在一 种二氧化碳反应塔中进行，其中所通入的二氧化碳气体是步骤Al A2中加热含二氧化锰 原料粉或氢氧化钾以及焙炒粉状物所用燃煤锅炉排放的经过脱硫，净化处理的烟气，所述 步骤C中，将清洗水合二氧化锰的水作为A3步骤中的水或氢氧化钾水溶液的配制用水，所 述步骤A D中的过滤为压滤或抽滤。
6.根据权利要求2所述的生产工艺，其特征在于所述步骤E中，将分离高锰酸钾晶 体后的液体，作为A3步骤中的水或氢氧化钾水溶液的配制用水。
7.—种二氧化碳反应塔，包括一个直立密封的筒体(1 )，筒体(1)上设置有进液管(2) 和出液管(3)，其特征在于所述筒体(1)的下部设置有出液管(3)，出液管(3)经管道与循 环箱(4)连通，循环箱(4)的下部设置有循环箱出液管(5)，循环箱出液管(5)经循环泵(6) 及管道与设置在筒体(1)上部的进液管(2)相连通，所述筒体(1)的下部还设置有与气泵 (13)连通的气体输入管(7)，筒体(1)的顶部设置有气体输出管(8)。
8.根据权利要求7所述的一种二氧化碳反应塔，其特征在于所述进液管(2)的出液端 连接有雾化喷嘴(9)，所述气体输出管(8)的出气端经管道通向循环箱(4)液面的下方。
9.根据权利要求7所述的一种二氧化碳反应塔，其特征在于所述进液管(2)和气体输 入管(7)之间的筒体(1)内设置有一层以上的格栅(10)，格栅(10)上铺有鹅卵石。
10.根据权利要求7所述的一种二氧化碳反应塔，其特征在于所述循环箱(4)的上方 设置有密封盖(11)，密封盖(11)上设置有气管(12)，气管(12)经管道并联在气泵(13)的 进气端上。全文摘要
一种高纯度高锰酸钾及二氧化锰的生产工艺及二氧化碳反应塔，属于有色金属冶炼及工业废渣利用领域。生产工艺包括A.制备锰酸钾溶液；B.歧化反应；C.过滤分离，得到高纯度二氧化锰；D.析晶分离；E.粗品提纯，得到高纯度高锰酸钾成品。一种二氧化碳反应塔，筒体(1)的下部设置有出液管(3)，出液管(3)与循环箱(4)连通，循环箱出液管(5)经循环泵(6)与进液管(2)相连通，筒体(1)的下部设置有气体输入管(7)，筒体(1)的顶部设置有气体输出管(8)。工艺过程简便，设备投资小，生产过程安全可靠，成本及能耗低，高锰酸钾和二氧化锰成品质量稳定，纯度高，无三废排放，节能、环保，社会经济效益显著。
文档编号C01G45/12GK101891256SQ201010253958
公开日2010年11月24日 申请日期2010年8月16日 优先权日2010年8月16日
发明者张德环, 张红兵 申请人:孙全海