一种原位中和-协同吸附同步脱除硫酸锰浸出液中杂质元素的方法技术

本发明专利技术提供了一种原位中和‑协同吸附同步脱除硫酸锰浸出液中杂质元素的方法，所述方法将由锰矿粉得到的硫酸锰浸出溶液中的Fe

A method for simultaneous removal of impurity elements in manganese sulfate leaching solution by in situ neutralization synergistic adsorption

The present invention provides a method for the simultaneous removal of impurity elements in the manganese sulfate leaching solution by in situ neutralization adsorption, and the method will be Fe in the leaching solution of manganese sulphate from manganese ore powder.

【技术实现步骤摘要】
一种原位中和-协同吸附同步脱除硫酸锰浸出液中杂质元素的方法
本专利技术属于锰矿提取加工
，涉及一种原位中和-协同吸附同步脱除硫酸锰浸出液中杂质元素的方法。
技术介绍
随着科技的发展，电解金属锰的市场需求量逐年增长，目前已广泛应用于冶金、医学、电子和通讯等领域。电解金属锰的工业生产中广泛采用锰矿焙烧浸出、净化除杂和电解制锰等工序，锰矿中主金属为锰，还含有铁和铝等杂质以及钼、砷和锑等微量危害杂质元素，将锰矿焙烧后用硫酸浸取得到硫酸锰浸出溶液，上述杂质经氧化中和除铁铝、硫化法除重金属以及结晶除钙镁等步骤，脱除得到硫酸锰净化液，进一步经过三硫化钼沉淀法脱钼，得到硫酸锰深度净化液，再经电解获得金属锰。在氧化中和除铁铝过程中，CN104762466A和CN104404568A等现有技术一般是将Fe3+和Al3+转化成氢氧化物沉淀除去，该方法具有简便易行和铁铝杂质脱除彻底的特点，但生成的氢氧化物沉淀成胶趋势明显，不但难以过滤，还会吸附夹带一定量的Mn2+。为解决难过滤的问题，部分企业在氧化中和除铁铝后，将生成的氢氧化物沉淀与脉石等不溶矿渣一起过滤除去，但上述做法并没有解决锰的收率问题，锰的损失仍然较为严重；部分企业采用水洗工艺降低滤渣中锰含量，但难以实现锰生产系统中水的平衡。电解二氧化锰是一种重要的电池材料，随着电池工业的高速发展，生产高能无汞碱锰电池是电池工业的发展趋势，这意味着所有锌锰电池的正极材料必须是碱锰型电解二氧化锰，该二氧化锰对杂质元素的含量具有严格要求，如铁含量不高于60μg/g，钼、砷和锑的含量均不高于0.3μg/g。现有技术一般是在中和除杂后，再加入硫化剂除去重金属离子，但对钼、砷和锑等危害元素的深度脱除研究较少。CN103556172A公开了一种二氧化锰电解液深度除杂质方法，在现有基础上引入MnO4—作为吸附剂，以实现微量元素钼、砷和锑的深度除杂，但该方法步骤较多，且需额外加入除杂剂，经济性仍有待提高。综上所述，现有技术普遍存在滤渣中锰含量过高、杂质元素脱除不彻底和步骤繁琐的问题，因此亟需寻找一种可同步实现多杂质共同脱除，同时降低锰元素损失的工艺方法。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种原位中和-协同吸附同步脱除硫酸锰浸出液中杂质元素的方法。本专利技术采用原位中和法将硫酸锰浸出液中铁和铝转化成羟基铁和羟基铝，定向调控铁和铝沉淀表面的羟基量，可有效降低滤渣中锰的含量，提高其过滤性能，在中和过程中协同吸附深度脱除浸出液中的钼、砷和锑等杂质元素。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供了一种原位中和-协同吸附同步脱除硫酸锰浸出液中杂质元素的方法，所述方法包括以下步骤：(1)将MnSO4浸出溶液氧化得到含有MnSO4-Al2(SO4)3-Fe2(SO4)3的浸出溶液；(2)向步骤(1)得到的浸出溶液中加入中和剂和添加剂，发生原位中和反应；(3)将步骤(2)经过原位中和反应后得到的悬浮液进行陈化吸附处理，再经固液分离脱除杂质元素。本专利技术采用原位中和法将由锰矿粉得到的浸出溶液中的Fe3+和Al3+进行沉淀，生成表面富含羟基的α-FeOOH和γ-AlOOH，再经过陈化处理，协同吸附溶液中的As(V)、Sb(V)和Mo(VI)等离子，固液分离后可有效去除浸出溶液中的中的Fe、Al、As、Sb和Mo等杂质元素，同时可以降低滤渣中锰的含量，提高其过滤性能。以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述MnSO4浸出溶液为锰矿粉经焙烧、浸出和过滤处理得到。本专利技术采用与现行工业体系完全一致的步骤，即锰矿粉经焙烧、浸出、过滤和氧化等步骤得到含有MnSO4-Al2(SO4)3-Fe2(SO4)3的浸出溶液，所述焙烧是指将锰矿石中高价氧化锰还原成低价氧化锰，便于在锰矿石浸出过程中锰元素的溶解；所述浸出是指使矿粉中的锰最大限度地转入硫酸溶液中，而与其他不溶于酸的元素分离；所述过滤是将含锰等金属的浸出液与不溶于酸的其他成分分离，得到MnSO4浸出溶液。本专利技术中，锰矿粉经焙烧、浸出、过滤和氧化等步骤获得的含有MnSO4-Al2(SO4)3-Fe2(SO4)3的浸出溶液与浸出渣过滤的溶液所形成的悬浮物体系，同样适用于本专利技术所述原位中和法，对于达到本专利技术所需要达到的效果不产生实质性影响。优选地，所述由锰矿粉得到MnSO4浸出溶液的方法为硫酸直接浸出、二氧化硫直接浸出、连二硫酸钙浸出、硫酸亚铁浸出、金属铁直接浸出、闪锌矿催化还原、微生物浸出或加压酸浸中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有硫酸直接浸出和二氧化硫直接浸出的组合硫酸亚铁浸出和金属铁直接浸出的组合，金属铁直接浸出和闪锌矿催化还原的组合，硫酸直接浸出、二氧化硫直接浸出和连二硫酸钙浸出的组合，金属铁直接浸出、闪锌矿催化还原和加压酸浸的组合，连二硫酸钙浸出、硫酸亚铁浸出、金属铁直接浸出和微生物浸出的组合等。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述氧化所需氧化剂为空气或MnO2。在MnSO4浸出溶液中，铝元素以Al3+形式存在，铁元素以Fe2+形式存在，需要将Fe2+进一步氧化成Fe3+，工业上通常采用鼓空气或加氧化剂MnO2的方式来实现。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)所述中和剂为氢氧化钠、氨水、氧化钙或轻质碳酸钙中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：氢氧化钠和氨水的组合，氢氧化钠和氧化钙的组合，氧化钙和轻质碳酸钙的组合，氢氧化钠、氨水和氧化钙的组合，氨水、氧化钙和轻质碳酸钙的组合，氢氧化钠、氨水、氧化钙和轻质碳酸钙的组合等。本专利技术所述轻质碳酸钙是指用化学加工方法制得的碳酸钙，是与由天然碳酸盐矿物用机械方法生产的重质碳酸钙相对，前者的沉降体积为2.4～2.8mL/g，比后者的1.1～1.9mL/g大，故将前者称之为轻质碳酸钙。优选地，步骤(2)所述加入中和剂将pH值调为3～7，例如3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5或7等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本专利技术在原位中和生成α-FeOOH和γ-AlOOH的过程中，通过加入碱性中和剂来调节溶液的pH值，从而控制Fe3+和Al3+的成核速率。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)所述添加剂为乳化剂OP-10、聚乙二醇、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、硅酸钠或硅酸钾中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：乳化剂OP-10和聚乙二醇的组合，聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮的组合，十二烷基苯磺酸钠和硅酸钠的组合，乳化剂OP-10、聚乙二醇和十二烷基磺酸钠的组合，聚乙烯吡咯烷酮、硅酸钠和硅酸钾的组合，乳化剂OP-10、聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠和硅酸钠的组合等，优选为乳化剂OP-10、聚乙二醇400、聚乙二醇20000、十二烷基苯磺酸钠、硅酸钠或聚乙烯吡咯烷酮中任意一种或至少两种的组合。本专利技术在原位中和生成α-FeOOH和γ-AlOOH的过程中，通过加入添加剂来调控Fe3+和Al3+在溶液中的聚合形态，从而调控其成核时的离子形态。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)所述加入中和剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原位中和‑协同吸附同步脱除硫酸锰浸出液中杂质元素的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将MnSO4浸出溶液氧化得到含有MnSO4‑Al2(SO4)3‑Fe2(SO4)3的浸出溶液；(2)向步骤(1)得到的浸出溶液中加入中和剂和添加剂，发生原位中和反应；(3)将步骤(2)经过原位中和反应后得到的悬浮液进行陈化吸附处理，再经固液分离脱除杂质元素。

【技术特征摘要】
1.一种原位中和-协同吸附同步脱除硫酸锰浸出液中杂质元素的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将MnSO4浸出溶液氧化得到含有MnSO4-Al2(SO4)3-Fe2(SO4)3的浸出溶液；(2)向步骤(1)得到的浸出溶液中加入中和剂和添加剂，发生原位中和反应；(3)将步骤(2)经过原位中和反应后得到的悬浮液进行陈化吸附处理，再经固液分离脱除杂质元素。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述MnSO4浸出溶液为锰矿粉经焙烧、浸出和过滤处理得到；优选地，所述由锰矿粉得到MnSO4浸出溶液的方法为硫酸直接浸出、二氧化硫直接浸出、连二硫酸钙浸出、硫酸亚铁浸出、金属铁直接浸出、闪锌矿催化还原、微生物浸出或加压酸浸中任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述氧化所需氧化剂为空气或MnO2。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述中和剂为氢氧化钠、氨水、氧化钙或轻质碳酸钙中任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(2)所述加入中和剂将pH值调为3～7。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述添加剂为乳化剂OP-10、聚乙二醇、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、硅酸钠或硅酸钾中任意一种或至少两种的组合，优选为乳化剂OP-10、聚乙二醇400、聚乙二醇20000、十二烷基苯磺酸钠、硅酸钠或聚乙烯吡咯烷酮中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李平，郑诗礼，张懿，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11