专利名称：一种制备硫酸锰、氢氧化锰及硫酸钾的方法
技术领域：
本发明涉及无机化工三废的治理和利用技术领域，尤其涉及一种制备硫酸锰、氢氧化锰及硫酸钾的方法，其原料为用硫酸法生产钛白粉所得废液和锰矿。
背景技术：
硫酸法生产钛白粉是是将钛铁粉与浓硫酸进行酸解反应生产硫酸亚钛，经水解生成偏钛酸，再经锻烧、粉碎即得到钛白粉产品，其化学反应原理为Fe203+3H2S04 = = Fe2 (SO4) 3+3H20Ti02+2H2S04 == Ti (SO4) 2+2H20Fe+Fe2 (SO4) 3 = = 3FeS04Ti (SO4) 2+3H20 == H2TiO3 I +2H2S04,H2TiO3 = Ti02+H20.硫酸法生产钛白粉，其产生的工业废渣所含有的主要成分是硫酸，不仅排放量大而且排放浓度也很高。每生产一顿钛白粉约排出10吨硫酸质量百分浓度为10-25%的废渣，这些废渣本来可以采取浓缩循环工艺来制造浓硫酸，但是，存在着耗能高，所用材质要求苛刻，硫酸亚铁分离困难和回收时杂质富集等致命的问题。目前还尚未有较好的办法来解决钛白粉的废酸治理和利用的问题。
发明内容
硫酸法生产钛白粉所得废液中所含有的主要成分为硫酸和硫酸亚铁，其中，硫酸的质量含量为10-20%。为了充分利用该废液，本发明提供一种制备硫酸锰、氢氧化锰及硫酸钾的方法，其原料为用硫酸法生产钛白粉所得废液和锰矿，该方法将硫酸法生产钛白粉所得废液经过简单的加工处理，提取和利用其中的硫酸，充分利用了硫酸法生产钛白粉所得废液的潜在价值，且不产生二次污染，是一个变废为宝，经济适用的方法。本发明的技术方案如下一种制备硫酸锰、氢氧化锰及硫酸钾的方法，其原料为用硫酸法生产钛白粉所得废液和锰矿，包括如下具体步骤步骤A 硫酸法生产钛白粉所得废液中含有的硫酸浓度调整为18-30%，将方锰石磨成100-150目的粗粉，而后，将二者一起投入具有加热装置的浸泡罐(1)，浸泡8-15小时， 浸泡温度为60-80°C，经抽滤机(2)抽滤浸泡液，得到澄清的滤液和滤渣；步骤B 澄清的滤液中加入氢氧化锰除杂，过滤，得到纯净的硫酸锰溶液；步骤C 将纯净的硫酸锰溶液送入减压蒸馏器一(3)中减压蒸馏为硫酸锰饱和溶液，冷却，析出含有结晶水的硫酸锰晶体，含有结晶水的硫酸锰晶体，再经洗涤机一(4)洗涤、干燥器一(5)、粉碎机一(6)粉碎、得到硫酸锰晶体产品(7)；步骤D 将纯净的硫酸锰溶液与氢氧化钾溶液以硫酸锰和氢氧化钾的纯物质的摩尔量之比1 1.8-2. 4投入耐腐蚀反应器(8)，搅拌下进行化学反应，得到含氢氧化锰和硫酸钾的混合物，经过滤器二(9)过滤，得到含硫酸钾和氢氧化锰滤液，以及少量的不溶性杂质滤饼；步骤E 将含硫酸钾和氢氧化锰滤液送去减压蒸馏器二(10)蒸馏为饱和溶液，根据硫酸钾和氢氧化锰在不同温度下溶解度的不同，在不同的稳定冷却结晶，分别析出硫酸钾晶体和氢氧化锰晶体，将硫酸钾晶体和氢氧化锰晶体分别经过干燥器二(11)、粉碎机二 (12)粉碎得到硫酸钾产品(13)和氢氧化锰产品(14)。本发明所述制备硫酸锰、氢氧化锰及硫酸钾的方法，其化学反应原理为MnCHH2SO4 = = = = = MnS04+H20MnS04+2K0H = = = = = Mn (OH) 2+K2S04本发明的有益效果为本发明所述制备硫酸锰、氢氧化锰及硫酸钾的方法，充分利用了硫酸法生产钛白粉所得废液的潜在价值，且不产生二次污染，是一个变废为宝，经济适用的方法。该方法操作简单，设备投资少，值得推广应用。
图1为本发明所述制备硫酸锰、氢氧化锰及硫酸钾的方法的工艺流程图，其中， ⑴浸泡罐，(2)抽滤机，(3)减压蒸馏器一，(4)洗涤机一，(5)干燥器一，(6)粉碎机一， (7)硫酸锰晶体产品，(8)耐腐蚀反应器，(9)过滤器二，(10)减压蒸馏器二，(11)干燥器二， (12)粉碎机二，(13)氢氧化锰产品，(14)洗涤机二，(15)干燥器三，(16)粉碎机三，(17) 两水硫酸钾产品。
具体实施例方式实施例1 参照图1，一种制备硫酸锰、氢氧化锰及硫酸钾的方法，其原料为用硫酸法生产钛白粉所得废液和锰矿，包括如下具体步骤步骤A 取500kg硫酸法生产钛白粉所得废液，调整其中含有的硫酸的质量浓度为 18%，将方锰石磨成100目的粗粉，而后，将二者一起投入具有加热装置的浸泡罐(1)，浸泡 8小时，浸泡温度为60°C，经抽滤机(2)抽滤浸泡液，得到澄清的滤液和滤渣；步骤B 澄清的滤液中加入氢氧化锰除杂，过滤，得到纯净的硫酸锰溶液；步骤C 将纯净的硫酸锰溶液送入减压蒸馏器一(3)中减压蒸馏为硫酸锰饱和溶液，冷却，析出含有结晶水的硫酸锰晶体，含有结晶水的硫酸锰晶体，再经洗涤机一(4)洗涤、干燥器一(5)、粉碎机一(6)粉碎、得到硫酸锰晶体产品(7)；其含有的硫酸锰的纯物质的量为138. 67kg ；步骤D 将纯净的硫酸锰溶液与氢氧化钾溶液以硫酸锰和氢氧化钾的纯物质的的摩尔量之比1 1.8投入耐腐蚀反应器(8)，搅拌下进行化学反应，得到含氢氧化锰和硫酸钾的混合物，经过滤器二(9)过滤，得到含硫酸钾和氢氧化锰滤液，以及少量的不溶性杂质滤饼；步骤E 将含硫酸钾和氢氧化锰滤液送去减压蒸馏器二(10)蒸馏为饱和溶液，根据硫酸钾和氢氧化锰在不同温度下溶解度的不同，在不同的稳定冷却结晶，分别析出硫酸钾晶体和氢氧化锰晶体，将硫酸钾晶体和氢氧化锰晶体分别经过干燥器二(11)、粉碎机二 (12)粉碎得到硫酸钾产品(13)和氢氧化锰产品(14)，其含有的硫酸钾的纯物质的质量为144. 07kg，其含有的氢氧化锰的纯物质的质量为73. 69kg。实施例2 参照图1，一种制备硫酸锰、氢氧化锰及硫酸钾的方法，其原料为用硫酸法生产钛白粉所得废液和锰矿，包括如下具体步骤步骤A 取500kg硫酸法生产钛白粉所得废液，调整其中含有的硫酸的质量浓度为 20%，将方锰石磨成120目的粗粉，而后，将二者一起投入具有加热装置的浸泡罐(1)，浸泡 12小时，浸泡温度为70°C，经抽滤机(2)抽滤浸泡液，得到澄清的滤液和滤渣；步骤B 澄清的滤液中加入氢氧化锰除杂，过滤，得到纯净的硫酸锰溶液；步骤C 将纯净的硫酸锰溶液送入减压蒸馏器一(3)中减压蒸馏为硫酸锰饱和溶液，冷却，析出含有结晶水的硫酸锰晶体，含有结晶水的硫酸锰晶体，再经洗涤机一(4)洗涤、干燥器一(5)、粉碎机一(6)粉碎、得到硫酸锰晶体产品(7)，其含有的硫酸锰的纯物质的量为154. 08kg ；步骤D 将纯净的硫酸锰溶液与氢氧化钾溶液以硫酸锰和氢氧化钾的纯物质的的摩尔量之比1 2投入耐腐蚀反应器(8)，搅拌下进行化学反应，得到含氢氧化锰和硫酸钾的混合物，经过滤器二(9)过滤，得到含硫酸钾和氢氧化锰滤液，以及少量的不溶性杂质滤饼；步骤E 将含硫酸钾和氢氧化锰滤液送去减压蒸馏器二(10)蒸馏为饱和溶液，根据硫酸钾和氢氧化锰在不同温度下溶解度的不同，在不同的稳定冷却结晶，分别析出硫酸钾晶体和氢氧化锰晶体，将硫酸钾晶体和氢氧化锰晶体分别经过干燥器二(11)、粉碎机二 (12)粉碎得到硫酸钾产品(13)和氢氧化锰产品(14)，其含有的硫酸钾的纯物质的质量为 177. 55kg，其含有的氢氧化锰的纯物质的质量为90. 82kg。实施例3 参照图1，一种制备硫酸锰、氢氧化锰及硫酸钾的方法，其原料为用硫酸法生产钛白粉所得废液和锰矿，包括如下具体步骤步骤A 取500kg硫酸法生产钛白粉所得废液，调整其中含有的硫酸的质量浓度为 30%，将方锰石磨成150目的粗粉，而后，将二者一起投入具有加热装置的浸泡罐(1)，浸泡 15小时，浸泡温度为80°C，经抽滤机(2)抽滤浸泡液，得到澄清的滤液和滤渣；步骤B 澄清的滤液中加入氢氧化锰除杂，过滤，得到纯净的硫酸锰溶液；步骤C 将纯净的硫酸锰溶液送入减压蒸馏器一(3)中减压蒸馏为硫酸锰饱和溶液，冷却，析出含有结晶水的硫酸锰晶体，含有结晶水的硫酸锰晶体，再经洗涤机一(4)洗涤、干燥器一(5)、粉碎机一(6)粉碎、得到硫酸锰晶体产品(7)，其含有的硫酸锰的纯物质的量为231. 12kg ；步骤D 将纯净的硫酸锰溶液与氢氧化钾溶液以硫酸锰和氢氧化钾的纯物质的的摩尔量之比1 2. 4投入耐腐蚀反应器(8)，搅拌下进行化学反应，得到含氢氧化锰和硫酸钾的混合物，经过滤器二(9)过滤，得到含硫酸钾和氢氧化锰滤液，以及少量的不溶性杂质滤饼；步骤E 将含硫酸钾和氢氧化锰滤液送去减压蒸馏器二(10)蒸馏为饱和溶液，根据硫酸钾和氢氧化锰在不同温度下溶解度的不同，在不同的稳定冷却结晶，分别析出硫酸钾晶体和氢氧化锰晶体，将硫酸钾晶体和氢氧化锰晶体分别经过干燥器二(11)、粉碎机二(12)粉碎得到硫酸钾产品(13)和氢氧化锰产品(14)，其含有的硫酸钾的纯物质的质量为 266. 33kg，其含有的氢氧化锰的纯物质的质量为136. 22kg。 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
权利要求
1. 一种制备硫酸锰、氢氧化锰及硫酸钾的方法，其特征在于，其原料为用硫酸法生产钛白粉所得废液和锰矿，包括如下具体步骤步骤A 硫酸法生产钛白粉所得废液中含有的硫酸浓度调整为18-30%，将方锰石磨成 100-150目的粗粉，而后，将二者一起投入具有加热装置的浸泡罐(1)，浸泡8-15小时，浸泡温度为60-80°C，经抽滤机(2)抽滤浸泡液，得到澄清的滤液和滤渣；步骤B 澄清的滤液中加入氢氧化锰除杂，过滤，得到纯净的硫酸锰溶液； 步骤C:将纯净的硫酸锰溶液送入减压蒸馏器一(3)中减压蒸馏为硫酸锰饱和溶液，冷却，析出含有结晶水的硫酸锰晶体，含有结晶水的硫酸锰晶体，再经洗涤机一(4)洗涤、干燥器一(5)、粉碎机一(6)粉碎、得到硫酸锰晶体产品(7)；步骤D 将纯净的硫酸锰溶液与氢氧化钾溶液以硫酸锰和氢氧化钾的纯物质的的摩尔量之比1 1.8-2. 4投入耐腐蚀反应器(8)，搅拌下进行化学反应，得到含氢氧化锰和硫酸钾的混合物，经过滤器二(9)过滤，得到含硫酸钾和氢氧化锰滤液，以及少量的不溶性杂质滤饼；步骤E 将含硫酸钾和氢氧化锰滤液送去减压蒸馏器二(10)蒸馏为饱和溶液，根据硫酸钾和氢氧化锰在不同温度下溶解度的不同，在不同的稳定冷却结晶，分别析出硫酸钾晶体和氢氧化锰晶体，将硫酸钾晶体和氢氧化锰晶体分别经过干燥器二(11)、粉碎机二(12) 粉碎得到硫酸钾产品(13)和氢氧化锰产品(14)。
全文摘要
本发明提供了一种制备硫酸锰、氢氧化锰及硫酸钾的方法，将方锰石磨成粗粉，和硫酸法生产钛白粉于为60-80℃浸泡8-15小时，经抽滤得到澄清的滤液，加入氢氧化锰除杂，得到纯净的硫酸锰溶液；纯净的硫酸锰溶液经减压蒸馏为硫酸锰饱和溶液，冷却，析出含有结晶水的硫酸锰晶体，再经干燥粉碎、得到硫酸锰晶体产品；将纯净的硫酸锰溶液与氢氧化钾溶液搅拌下反应，过滤反应产物，得到含硫酸钾和氢氧化锰的滤液，经减压蒸馏为饱和溶液，在不同的稳定冷却结晶，分别析出硫酸钾晶体和氢氧化锰晶体，硫酸钾晶体和氢氧化锰晶体分别经干燥、粉碎得到硫酸钾产品和氢氧化锰产品。
文档编号C01D5/00GK102249334SQ201010597940
公开日2011年11月23日 申请日期2010年12月21日 优先权日2010年12月21日
发明者王嘉兴 申请人:王莉