一种硫酸直接焙烧软锰矿制备硫酸锰溶液的方法技术

本发明专利技术提供了一种硫酸直接焙烧软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，所述方法包括如下步骤：(1)将软锰矿与浓硫酸和水混合，得到混合物料；(2)将混合物料在温度为550-700℃的条件下焙烧，得到焙烧熟料；(3)将焙烧熟料与水混合溶出，得到溶出物料；(4)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，所述滤液即为硫酸锰溶液。利用所述方法制备硫酸锰溶液不需添加任何还原物质，工艺简单易于操作，锰的提取率可达90％-98％，并且易于过滤；相对酸浸法和高压法相比，不需特殊耐酸耐高压设备；能够实现锰与其他元素的有效分离，制备出的硫酸锰溶液中铁离子浓度在0.5g/L以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于矿物加工及废弃物利用
，涉及一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，尤其涉及一种硫酸直接焙烧软锰矿制备硫酸锰溶液的方法。
技术介绍
中国是全球锰系产品的最大生产国和消费国，但高品位锰矿(Mn>40％)资源主要分布在南非、加蓬、巴西和澳大利亚等少数几个国家。我国锰矿平均品位21.4％(碳酸锰矿平均品位18％左右，氧化锰矿平均含猛约24％)，不及世界平均品位48％的一半。富锰矿(氧化锰矿Mn>30％、碳酸锰矿Mn>25％)储量只占总储量的6.4％，符合国际商品级的富猛矿石(Mn>48％)几乎没有，93.6％的猛矿资源为贫猛矿。随着多年的大量开采，作为锰冶金原料的碳酸锰矿资源逐渐枯竭，目前所能使用碳酸锰矿品位由含锰18％-20％已降低到只有13％-15％，尤其是近年中国锰系产业的迅猛发展，冶金、化学、电子等行业对锰的需求量逐年增加，加剧了锰矿石的供需矛盾，国内锰矿已远不能满足要求。另一方面，我国拥有大量低品位的软猛矿，一些矿山采富弃贫，造成大量的低品位软猛矿变为尾矿、矿泥而堆积起来，既污染环境，又是对资源的极大浪费。因此，经济合理地利用国内低品位软猛矿，扩大锰业生产原料，对我国锰业的可持续发展以及锰矿资源的清洁利用均具有重要意义。硫酸锰是一种非常重要的化工中间体，约80％其它锰盐，如二氧化锰、碳酸锰、四氧化三锰、一氧化锰和一水硫酸锰都是以硫酸锰为基础原料制得。硫酸锰也是重要的饲料添加剂和肥料添加剂，将适量硫酸锰加进饲料中，补充饲料中锰元素的不足，促进牲畜和家禽的发育，并有催肥效果。硫酸锰还广泛用于医药、农药、油漆催干剂、造纸、陶瓷、印染及催化剂领域。软锰矿是生产硫酸锰的重要原料，世界上约80％的硫酸锰是由软锰矿加工制得的。传统工艺一般要求软锰矿矿石中锰质量分数大于28％。随着矿石资源的开发，高品位软锰矿越来越少，而锰质量分数小于25％的低含量软锰矿却大量产出。因此有效利用低品位软锰矿进行化学加工制取硫酸锰，是值得重视的研究课题。目前用软锰矿制备硫酸锰的方法主要有：(1)还原焙烧—硫酸浸出工艺。CN104445425A公开了用煤粉还原焙烧-硫酸浸出工艺，该工艺能耗大，成本高，劳动强度大，有污染。CN101456597A公开了用二氧化硫还原软锰矿湿法工艺，这种方法需要的SO2量大，而废气中SO2的含量低且不稳定，需增浓后才能使用，或者是燃烧硫矿石来补充，同时废气中SO2的输送问题难以解决。(2)两矿一步浸出工艺。CN103757445A公开了用硫铁矿与软锰矿混合加热酸浸出工艺，该工艺反应控制较复杂，操作不便，且所加还原物质均会带入铁杂质，致使除杂工艺复杂，硫酸锰品质受到影响。(3)直接酸浸法。Reductivedissolutionofmanganeseoreinsulfuricacidinthepresenceofironmetal(MohammadSh.Bafghietc，Hydrometallurgy，2008，90，207–212)介绍了铁粉还原硫酸浸出工艺；用硫酸亚铁浸出低品位锰矿(王德全，宋庆双.东北大学学报，1996，17，606-608)中介绍了用硫酸亚铁还原硫酸浸出工艺；硫化亚铁还原浸出锰结核试验研究(柴婉秋，沈裕军.矿冶工程，2010，30，74-76)中介绍了采用硫化亚铁还原硫酸浸出工艺。直接酸浸法浸取过程中杂质元素的浸出不易控制，使得浸取液中杂质含量偏高，给后续的除杂阶段造成了很大的压力，而且浸取时硫酸用量很大，对设备的耐腐蚀程度要求比较高等问题。(4)有机物还原浸取工艺。Reductiveleachingofmanganesefromlow-grademanganeseoreinH2SO4usingcanemolassesasreductant(HaifengSuetc，Hydrometallurgy，2008，93，136-139)介绍了用蔗糖蜜还原软锰矿酸浸出工艺，CN104195331A公开了用稻草杆还原软锰矿酸浸出工艺。以上几种方法均是利用硫化矿物和一些具有还原性的无机物或有机物将高价锰还原为低价锰，再与硫酸反应达到浸出锰的目的，流程控制较复杂，操作不便。(5)高压结晶法。硫酸锰生产新工艺研究(马饶等无机盐工业，2006，38，39-41)中均介绍了采用压力釜升温加压结晶法生产硫酸锰工艺。该工艺对设备系统的材质要求和质量要求较为严格，对系统中的设备管道配置要科学合理，否则，会对系统的正常安全运行造成影响。(6)细菌冶金法。近十年来，美国、前苏联、印度等国学者开展了异养微生物浸锰，将其还原成易溶于水的二价锰，有的异养菌可以产生有机酸使氧化锰转变为离子状态或金属有机络合物进入溶液，以达到浸出目的，有些学者认为锰结核的生物提取法比之非生物湿法冶金提取法的速度慢，但生物法可以半连续性每天进行，只要求比较少的能源和试剂，成本低，因此有工业生产的可能性，但至今未见报道。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种硫酸直接焙烧软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，利用所述方法制备硫酸锰溶液不需添加任何还原物质，工艺简单易于操作，锰的提取率可达90-98％，并且易于过滤；相对酸浸法和高压法相比，不需特殊耐酸耐高压设备；能够实现锰与其他元素的有效分离，制备出的硫酸锰溶液中铁离子浓度在0.5g/L以下。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种制备硫酸锰溶液的方法，所述方法包括如下步骤：(1)将软锰矿与浓硫酸和水混合，得到混合物料；(2)将混合物料在温度为550-700℃的条件下焙烧，得到焙烧熟料；(3)将焙烧熟料与水混合溶出，得到溶出物料；(4)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，所述滤液即为硫酸锰溶液。所述混合物料的焙烧温度550-700℃，如560℃、580℃、600℃、605℃、610℃、615℃、620℃、650℃、680℃或690℃等，所述混合物料的焙烧温度低则锰的提取率较低且溶液中铁离子含量较高；焙烧温度高对硫酸锰溶液中铁离子含量影响较小，但所生成的硫酸锰分解，导致锰提取率降低。本专利技术提供的硫酸直接焙烧软锰矿制备硫酸锰溶液的方法能够实现锰与其他元素的有效分离，不需添加任何还原物质，工艺简单易于操作，锰的提取率可达90-98％，并且易于过滤；相对酸浸法和高压法相比，不需特殊耐酸耐高压设备，制备出的硫酸锰溶液中铁离子浓度在0.5g/L以下。将软锰矿中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将软锰矿与浓硫酸和水混合，得到混合物料；(2)将混合物料在温度为550‑700℃的条件下焙烧，得到焙烧熟料；(3)将焙烧熟料与水混合溶出，得到溶出物料；(4)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，所述滤液即为硫酸锰溶液。

【技术特征摘要】
1.一种利用软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，其特征在于，所述方法包括如
下步骤：
(1)将软锰矿与浓硫酸和水混合，得到混合物料；
(2)将混合物料在温度为550-700℃的条件下焙烧，得到焙烧熟料；
(3)将焙烧熟料与水混合溶出，得到溶出物料；
(4)将溶出物料进行固液分离，得到滤液和滤渣，所述滤液即为硫酸锰溶
液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将软锰矿中的氧化铁和氧化
锰与浓硫酸完全反应生成盐所消耗的浓硫酸的质量计为1，步骤(1)所述浓硫
酸与软锰矿的质量之比为(1.5-3):1。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述水与浓
硫酸的体积比为(0.2-1):1；
优选地，步骤(1)所述的水为去离子水。
4.根据权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述软锰
矿为低品位软锰矿；
优选地，步骤(1)所述软锰矿的颗粒大小为100-200目；
优选地，所述100-200目软锰矿通过研磨并过100-200目筛得到；
优选地，步骤(1)所述软锰矿的主要矿相为二氧化锰、二氧化硅和三氧化
二铁。
5.根据权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述焙烧
的时间为2-4h；
优选地，步骤(2)焙烧产生的三氧化硫尾气用质量分数为60％-70％的硫
酸吸收后返回步骤(1)。
6.根据权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述焙烧
熟料与水的质量比为1:(4-6)；
优选地，步骤(3)所述水为去离子水。...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕飞，罗绍华，牟文宁，翟玉春，张俊，辛海霞，沈惠良，包硕，李俊哲，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21