一种还原酸解-浸出同时除铁处理氧化锰矿的方法技术

本发明专利技术属于锰冶金技术领域，公开了一种还原酸解‑浸出同时除铁处理氧化型锰矿的方法。该方法分为：还原酸解和浸出同时除铁。本发明专利技术利用生物质废弃物如木屑，秸秆等作还原剂，既减少了环境污染，又能变废为宝，降低生产成本。采用还原酸解技术，利用浓硫酸破坏生物质结构，使其中的纤维素、半纤维素等物质水解为小分子还原糖，用于锰矿还原。陈化过程中无需加热，不增加能耗。陈化后，高价氧化锰还原为硫酸锰，可直接溶于水。在浸出酸解料的同时采用针铁矿法除铁，使锰以硫酸锰的形式进入溶液，而铁以针铁矿形沉淀析出。将浸出和除铁结合在一起能缩短工艺流程，简化操作，改善了现有的生物质直接浸出氧化锰矿时存在的浸出温度高，时间长等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种还原酸解-浸出同时除铁处理氧化锰矿的方法
本专利技术属于锰冶金
，涉及一种还原酸解-浸出同时除铁处理氧化型锰矿的方法。
技术介绍
锰是一种重要的战略资源，广泛应用于冶金，化工，电池，农业等多个领域。随着工业生产对锰产品需求量的增加，高品位锰矿日益枯竭，合理利用中低品位锰矿是目前的研究重点。氧化型锰矿不能直接与酸碱反应，必须在还原体系内浸出。目前常用的处理方法包括还原焙烧-浸出和直接还原浸出两种。传统的火法冶金技术多用煤炭作还原剂，在800-1000℃下焙烧。该方法易于操作，但由于焙烧温度高，因而能消耗较大，且反应过程中会产生大量的烟尘和有害气体，对环境造成污染。直接还原浸出法即在浸出体系中直接加入还原剂，将高价锰转化为Mn2+进入溶液。常用的还原剂包括SO2，FeSO4，H2O2，葡萄糖，蔗糖等。与火法焙烧相比直接还原浸出法具有能耗较低，清洁环保的优点，但是其中也存在一些缺陷。例如，SO2可能会造成环境污染；硫酸亚铁会导致浸出液中的铁含量过高，给后续溶液净化带来困难；有机物的成本较高且消耗量大，不适用于工业生产。生物质是一种储量丰富、廉价易得的可再生资源，在一定条件下能水解生成还原性物质，因此可作为还原剂处理氧化锰矿。生物质在利用过程中产生的CO2又可作为光合作用的原料被植物吸收，供其生长，因此生物质是一种碳中性还原剂，符合环保要求。国内学者对氧化锰矿的还原处理进行了一些研究并申请了相关专利。专利201210042585.4公开了一种用刺槐作还原剂,在硫酸水溶液介质中还原浸出氧化锰矿石的方法；专利201310185079.5公开了将造纸工业制浆中的木质素磺酸盐副产品作为还原剂应用于软锰矿还原浸出的方法；专利201210035738.2公开了一种生物质气还原低品位氧化锰矿生产一氧化锰矿粉的方法；专利200810107428.0公开了一种用生物质自热还原低品位氧化锰矿制取硫酸锰的方法；专利201210042706.5公开了一种用废次茶叶作还原剂在硫酸介质中还原浸出氧化锰矿的方法；专利201510185506.9公开了一种低品位氧化锰矿生产电解锰或二氧化锰的制液方法；专利201010226226.5公开了一种用工业废弃物木薯酒精废水浸取半氧化锰矿制备硫酸锰溶液的方法；专利201510191276.7公开了一种用炭质还原剂处理氧化锰矿生产硫酸锰的方法；201210156250.5公开了一种用商陆作还原剂，在硫酸溶液中还原浸出氧化锰的方法。国内外文献中也有一些利用生物质处理氧化锰矿的研究。Hariprasad等学者用干树叶作还原剂浸出氧化锰矿，在还原剂/锰矿质量比0.5，硫酸浓度5％，矿浆浓度10％，浸出温度95℃的条件下浸出8h，锰在溶液中的浓度超过90g/L；JianrongXue等进行了商陆硫酸体系内还原氧化锰矿的研究，在还原剂/锰矿质量比4:10，硫酸浓度1.7mol/L，浸出温度95℃的条件下浸出8h，锰浸出率达到98％以上；HongleiZhang等用小麦秸秆还原焙烧-浸出氧化锰矿。实验所得最优条件为还原剂/锰矿质量比0.1，矿粉粒度小于0.85mm，焙烧温度550℃，焙烧时间15min。虽然生物质还原氧化锰矿具有发展前景，但也存在一些问题。如湿法冶金过程直接利用生物质还原浸出氧化锰矿时存在着反应温度高，时间长，酸消耗量大的问题。此外矿石中氧化铁的溶解会给后续净化除杂带来困难
技术实现思路
本专利技术针对现有氧化锰矿处理时存在的生产成本高，效率低，提出了一种还原酸解-浸出同时除铁的氧化锰矿处理方法，该方法可以实现浸出除铁同时进行，简化工艺流程，易于操作。本专利技术的另一个目的在于改善现有的生物质直接浸出氧化锰矿时存在的浸出温度高，时间长等问题。本专利技术提供了一种生物质还原酸解-浸出同时除铁处理氧化锰矿的方法。该方法主要分为两个部分：还原酸解和浸出同时除铁。步骤1，还原酸解：先将生物质还原剂和锰矿粉按质量比0.3～0.5混合，然后加入水和浓硫酸，其中，水/锰矿粉比(ml/g)为0.5～1.0，浓硫酸/锰矿粉质量比为0.8～1.0；充分搅拌后放在密封箱中陈化12-24h，得到酸解料；步骤2，浸出同时除铁：利用针铁矿法除铁，采用分批加料的方式，将氧化钙加入酸解料中，浸出过程中控制溶液pH在合适范围，浸出温度为90-95℃，反应时间为1.5-3h。通过此方法能使还原酸解后产生的硫酸锰进入溶液，而铁以针铁矿形式析出，从而实现铁锰分离。进一步地，所述氧化锰矿石为软锰矿、水锰矿或褐锰矿中的一种或几种的混合物。进一步地，所述步骤1中所用锰矿粉粒度小于75μm的质量分数不低于85％。进一步地，所述步骤1中生物质还原剂/锰矿粉质量比为0.3～0.4。进一步地，所述步骤1中陈化时间为16～20h。进一步地，所述步骤2中浸出同时除铁时的液固比(ml/g)为4～8。进一步地，所述步骤2中控制溶液pH在2.5～3.0之间。本专利技术与现有技术相比，其有益效果是：(1)本专利技术利用生物质废弃物如木屑，秸秆等作还原剂，既减少了环境污染，又能变废为宝，降低生产成本。(2)采用还原酸解技术，利用浓硫酸破坏生物质结构，使其中的纤维素、半纤维素等物质水解为小分子还原糖，用于锰矿还原。陈化过程中无需加热，不增加能耗。(3)陈化后，高价氧化锰还原为硫酸锰，可直接溶于水。在浸出酸解料的同时采用针铁矿法除铁，使锰以硫酸锰的形式进入溶液，而铁以针铁矿形沉淀析出。将浸出和除铁结合在一起能缩短工艺流程，简化操作。附图说明图1为本专利技术工艺流程图。具体实施方案本专利技术由以下实例具体说明。实施例1所选矿样中锰品位约为20％，矿石粉碎至小于75μm的质量分数不低于85％。还原剂木屑取自当地木材加工厂。还原酸解时先将矿粉、木屑混合，然后加入水和浓硫酸，充分搅拌后置于保温箱内陈化14h。加料时控制还原剂/锰矿质量比，硫酸/锰矿质量比和水/矿比(ml/g)分别为0.3，0.8，0.5。浸出同时除铁过程中采用针铁矿法除铁。先将酸解料和氧化钙充分混合，然后分批加入水中，控制溶液pH＝2.5，在90℃下搅拌浸出1.5h，搅拌速度为300rpm，浸出液固比4。浸出后进行固液分离，浸出渣洗涤后的洗水返回浸出过程继续使用。通过此技术得到的锰浸出率为84.3％，且溶液中铁含量低于0.028g/L。实施例2所选矿样中锰含量约为25％，矿石粉碎至小于75μm的质量分数不低于95％。还原剂木屑取自当地木材加工厂。还原酸解时先将矿粉，秸秆充分混合，然后依次加入水和浓硫酸，控制还原剂/锰矿质量比，硫酸/锰矿质量比和水/矿比(ml/g)分别为0.35，1.0，1.0。充分搅拌后置于密封箱内陈化18h。浸出同时除铁过程中采用针铁矿法除铁。先将酸解料和氧化钙混合，然后分批加入水中，控制溶液pH＝2.8，在95℃下搅拌浸出2h，搅拌速度为300rpm，浸出液固比6。浸出后进行固液分离，浸出渣洗涤后的洗水返回浸出过程继续使用。通过此技术得到的锰浸出率为94.3％，且溶液中铁含量低于0.0075g/L。实施例3所选矿样中锰含量约为25％，矿石粉碎至全部小于75μm。还原剂木屑取自当地木材加工厂。还原酸解时先将一定质量的矿粉和木屑混合，然后依次加入水和浓硫酸，控制还原剂/锰矿质量比，硫酸/锰矿质量比和水/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种还原酸解‑浸出同时除铁处理氧化锰矿的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，还原酸解：先将生物质还原剂和锰矿粉按质量比0.3～0.5混合，然后加入水和浓硫酸，其中，水/锰矿粉比(ml/g)为0.5～1.0，浓硫酸/锰矿粉质量比为0.8～1.0；充分搅拌后放在密封箱中陈化12‑24h，得到酸解料；步骤2，浸出同时除铁：采用分批加料的方式，将氧化钙加入酸解料中，浸出过程中控制溶液pH在合适范围，浸出温度为90‑95℃，反应时间为1.5‑3h。

【技术特征摘要】
1.一种还原酸解-浸出同时除铁处理氧化锰矿的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，还原酸解：先将生物质还原剂和锰矿粉按质量比0.3～0.5混合，然后加入水和浓硫酸，其中，水/锰矿粉比(ml/g)为0.5～1.0，浓硫酸/锰矿粉质量比为0.8～1.0；充分搅拌后放在密封箱中陈化12-24h，得到酸解料；步骤2，浸出同时除铁：采用分批加料的方式，将氧化钙加入酸解料中，浸出过程中控制溶液pH在合适范围，浸出温度为90-95℃，反应时间为1.5-3h。2.根据权利要求1所述的还原酸解-浸出同时除铁处理氧化锰矿的方法，其特征在于，所述氧化锰矿石为软锰矿、水锰矿或褐锰矿中的一种或几种的混合物。3.根据权利要求1或2所述的还原酸解-浸出同时除铁处理氧化锰矿的方法，其特征在于，所述步骤1中所用锰矿粉粒度小...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜澜，王德全，付高峰，孙洋，蔡晓康，刘龙，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21