一种提取固体中铁和锰的方法技术

本发明专利技术涉及一种提取固体中有价金属的方法，具体涉及一种从钢铁厂钒渣、菱锰矿、蔷薇辉石和硫锰矿中提取铁和锰的方法，属于资源化综合利用领域。其包括以下步骤：将干燥含铁、锰固体粉、氯化钠、氯化铵粉按一定比例混匀。将混合物放入氧化铝坩埚中，将氧化铝坩埚放入竖炉中，竖炉中通有高纯氩气，氩气从竖炉底部进入，顶部出。将竖炉升温到一定温度，保温一定时间。竖炉保温结束后，将氧化铝坩埚从竖炉取出，将冷却后的渣转移到容器中，向容器中加溶液，将混合物溶液过滤，分离固液，得到含铁和锰的滤液，脱铁和锰的滤渣。此工艺锰的浸出率在95％以上，同时铁的浸出率在55％以上。

【技术实现步骤摘要】
一种提取固体中铁和锰的方法
本专利技术涉及一种从钢铁厂钒渣、菱锰矿、蔷薇辉石和硫锰矿中提取铁和锰的方法，属于资源化综合利用领域。
技术介绍
锰在炼钢过程中，是良好的脱氧剂和脱硫剂；在有色冶金工业中，以二氧化锰和高锰酸钾的形式作为氧化剂；在合金生产中，用于生产铝镁锰合金。在自然界中，最常见的锰的氧化物有：软锰矿(MnO2)、硬锰矿(mMnO·MnO2·nH2O)、偏锰酸矿(MnO2·nH2O)、水锰矿(MnO2·Mn(OH)2)和褐锰矿(Mn2O3)等，MnO、Mn2O3、Mn3O4和MnO2不溶于水，由于锰矿中的锰的价态一般为四价，因此，锰矿的湿法浸出主要是通过添加还原剂酸浸。随着锰的需求量日益剧增，锰矿资源的贫乏正制约着我国锰系产品的生产和可持续发展，因此，从低品位锰矿和二次资源中提取锰的研究成为当务之急。中国每年产生40万吨左右钒渣，钒渣中含有大量的有价金属铁和锰。钒渣中FeO含量为30-40wt.％,MnO含量为7.44-10.67wt.％。钒渣主要物相有：尖晶石相(钒铁尖晶石、锰钒尖晶石和钛铁尖晶尖)、硅酸盐相(锰铁橄榄石)和金属铁相。铁和锰主要以二价形式存在于钒锰尖晶石((Mn,Fe)V2O4)和锰铁橄榄石((Mn,Fe)2SiO4)中。现在工业上钒渣的综合利用主要是焙烧提钒，在钒被氧化的同时，二价锰也被氧化为高价造成锰的提取需要添加还原剂。文献报道通过硫酸浸出提取钒渣中的锰，锰的提取率为76.02％。钒渣作为含铁和锰的二次资源，高效回收钒渣中的铁锰是很有必要的。同时，锰对对线粒体有特殊的亲和力、影响神经突触的传导能力，钒渣中的锰若得不到有效回收，也会对环境造成危害。
技术实现思路
本专利技术目的是为了从固体中提取锰和铁，具体而言，其应用于提取钢铁厂钒渣、菱锰矿、蔷薇辉石和硫锰矿中铁和锰，其包括以下步骤：1).将干燥钢铁厂钒渣、菱锰矿、蔷薇辉石或硫锰矿粉、氯化钠、氯化铵粉按一定比例混匀。将混合物放入氧化铝坩埚中，将氧化铝坩埚放入竖炉中，竖炉中通有高纯氩气，氩气从竖炉底部进入，顶部出。将竖炉升温到一定温度，保温一定时间，把固体粉从竖炉中取出，在空气中自然冷却。2)将步骤1)中的氧化铝坩埚中的混合物转移到容器中，在其中加入溶液，溶液和混合物的体积/质量比为5以上，将混合物溶液在室温下放置5-100分钟；3)将步骤2)获得的混合物溶液过滤，分离固液，得到含铁、锰或锰和铁混合的滤液和脱铁、锰或锰和铁混合后的滤渣。其中步骤1)中加入的钢铁厂钒渣、菱锰矿、蔷薇辉石或硫锰矿粉粒度在48-200微米之间。其中步骤1)中氯化钠是为了和NH4Cl和MnCl2形成低熔点的熔盐，在氯化中不参与反应，可以从碱金属氯化物或者碱土金属氯化物中选择一种或者多种氯化物，形成熔盐。其中步骤1)中氯化铵的加入使得钢铁厂钒渣、菱锰矿、蔷薇辉石或硫锰矿粉中铁、锰或锰和铁提取可以进行，氯化钠质量占氯化钠和氯化铵质量的15％-60％。氯化铵与钢铁厂钒渣、菱锰矿、蔷薇辉石或硫锰矿粉的质量比大于1。其中步骤1)中竖炉升温到500-1000℃。其中步骤1)中竖炉保温1-6h。其中步骤2)中溶液为水、盐酸溶液或硫酸溶液。本专利技术特点如下：(1)本专利技术找到了一种可以高效提取含铁(二价)和锰(二价)固体中铁和锰的方法。NH4Cl+1/4Fe2SiO4＝1/4SiO2+1/2H2O+1/2FeCl2+NH3NH4Cl+1/4Fe2TiO4＝1/4TiO2+1/2H2O+1/2FeCl2+1/4NH3NH4Cl+1/2FeCr2O4＝1/2Cr2O3+1/2H2O+1/2FeCl2+NH3NH4Cl+1/2FeV2O4＝1/2V2O3+1/2H2O+1/2FeCl2+1/2NH3NH4Cl+1/4Mn2SiO4＝1/4SiO2+1/2H2O+1/2MnCl2+NH3NH4Cl+1/4Mn2TiO4＝1/4TiO2+1/2H2O+1/2MnCl2+NH3NH4Cl+1/2MnV2O4＝1/2V2O3+1/2H2O+1/2MnCl2+1/2NH32NH4Cl+MnO＝2NH3+H2O+MnCl2(2)本方法用氯化钠(NaCl)和氯化铵(NH4Cl)混合物，氯化铵的质量与钒渣的质量比大于1。这和文献钒渣中锰的硫酸浸出明显不同；(3)本方法反应温度在500-1000℃，氯化铵在高温下分解，低温下从新形成氯化铵，氯化铵可以重复利用；具体实施方式此处所描述的具体实例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，本领域技术人员应当理解，本专利技术的方法并不仅限于提取钢铁厂钒渣、菱锰矿、蔷薇辉石或硫锰矿粉中铁、锰或锰和铁。实施例1将40克干燥钢铁厂钒渣粉(粒度为48-120微米，FeO含量为37wt.％,MnO含量为5.93wt.％)与10克氯化钠粉和40克氯化铵粉机械混匀，放入坩埚中。将坩埚置于通有高纯氩气的竖炉中，升温到800℃，保温4h，保温结束后，将氧化铝坩埚从竖炉取出，将冷却后的渣转移到烧杯中，向烧杯中加溶液，将混合物溶液过滤，分离固液，得到含铁和锰的滤液，脱铁和锰的滤渣。根据下式计算铁(锰)的提取率：铁的提取率＝(滤液中铁的质量/40克钒渣粉中铁的质量)×100，锰的提取率也用类似公式计算。实施例2将40克干燥钢铁厂钒渣粉(粒度为48-120微米，FeO含量为37wt.％,MnO含量为5.93wt.％。)与15克氯化钾粉和50克氯化铵粉机械混匀，放入坩埚中。将坩埚置于通有高纯氩气的竖炉中，升温到800℃，保温4h，保温结束后，将氧化铝坩埚从竖炉取出，将冷却后的渣转移到烧杯中，向烧杯中加溶液，将混合物溶液过滤，分离固液，得到含铁和锰的滤液，脱铁和锰的滤渣。实施例3将40克干燥钢铁厂钒渣粉(粒度为48-120微米，FeO含量为37wt.％,MnO含量为5.93wt.％)与20克氯化钠粉和60克氯化铵粉机械混匀，放入坩埚中。将坩埚置于通有高纯氩气的竖炉中，升温到800℃，保温4h，保温结束后，将氧化铝坩埚从竖炉取出，将冷却后的渣转移到烧杯中，向烧杯中加溶液，将混合物溶液过滤，分离固液，得到含铁和锰的滤液，脱铁和锰的滤渣。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提取固体中铁和锰的方法，应用于提取钢铁厂钒渣、菱锰矿、蔷薇辉石或硫锰矿粉中铁、锰或锰和铁，其特征在于包括以下步骤：1).将干燥钢铁厂钒渣、菱锰矿、蔷薇辉石或硫锰矿粉、氯化钠、氯化铵粉按一定比例混匀；将混合物放入氧化铝坩埚中，将氧化铝坩埚放入竖炉中，竖炉中通有高纯氩气，氩气从竖炉底部进入，顶部出；将竖炉升温到一定温度，保温一定时间，把固体粉从竖炉中取出，在空气中自然冷却；2)将步骤1)中的氧化铝坩埚中的混合物转移到容器中，在其中加入溶液，溶液和混合物的体积/质量比为5以上，将混合物溶液在室温下放置5‑100分钟；3)将步骤2)获得的混合物溶液过滤，分离固液，得到含铁、锰或锰和铁混合的滤液和脱铁、锰或锰和铁混合后的滤渣。

【技术特征摘要】
1.一种提取固体中铁和锰的方法，应用于提取钢铁厂钒渣、菱锰矿、蔷薇辉石或硫锰矿粉中铁、锰或锰和铁，其特征在于包括以下步骤：1).将干燥钢铁厂钒渣、菱锰矿、蔷薇辉石或硫锰矿粉、氯化钠、氯化铵粉按一定比例混匀；将混合物放入氧化铝坩埚中，将氧化铝坩埚放入竖炉中，竖炉中通有高纯氩气，氩气从竖炉底部进入，顶部出；将竖炉升温到一定温度，保温一定时间，把固体粉从竖炉中取出，在空气中自然冷却；2)将步骤1)中的氧化铝坩埚中的混合物转移到容器中，在其中加入溶液，溶液和混合物的体积/质量比为5以上，将混合物溶液在室温下放置5-100分钟；3)将步骤2)获得的混合物溶液过滤，分离固液，得到含铁、锰或锰和铁混合的滤液和脱铁、锰或锰和铁混合后的滤渣。2.根据权利要求1所述一种提取固体中铁和锰的方法，其特征在于其中步骤1)中加入的钢铁厂钒渣、菱锰矿、蔷薇辉石或硫锰矿粉粒度在48-120微米之间。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽君，刘仕元，王旗，卞刘振，刘晓，候朋涛，谢鹏程，周国治，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11