一种生物质粉末还原锰氧化矿的方法技术

本发明专利技术公开了一种生物质粉末还原锰氧化矿的方法。(1)先将锰氧化矿粉加水或稀硫酸浆化，然后向浆化液中缓慢加入浓硫酸，搅拌反应60‑120分钟后加入生物质粉末，维持反应体系温度，继续搅拌反应60‑180分钟后，即制得预还原矿浆；(2)向预还原矿浆中加入水或稀硫酸，搅拌均匀后加入还原剂还原60‑120分钟后，既可制得硫酸锰浸出液；(3)硫酸锰浸出液经中和、除杂、固液分离，即可制得硫酸锰溶液。综上所述，本发明专利技术具有克服现有直接还原浸出技术的不足，降低后续还原过程还原剂消耗量，提高锰还原速率及还原浸出率，减少废渣产生量，降低锰氧化矿浸出成本的有益效果。

A method of reducing manganese oxide ore with biomass powder

【技术实现步骤摘要】
一种生物质粉末还原锰氧化矿的方法
本专利技术涉及一种生物质粉末还原锰氧化矿的方法，属于湿法冶金及化工领域。
技术介绍
锰氧化矿由于含有大量四价锰，不能使用硫酸直接浸出，成为行业内的应用难点。目前，锰氧化矿一般采用固体还原剂C或气体还原剂(CO、H2)在850℃左右高温还原焙烧，将其中的MnO2还原为MnO后再使用硫酸浸出。其反应为还原焙烧：MnO2+C＝MnO+COMnO2+CO＝MnO+CO2MnO2+H2＝MnO+H2O硫酸浸出：MnO+H2SO4＝MnSO4+H2O锰氧化矿还原焙烧能耗高，焙烧烟气含固体颗粒物、硫氧化物、氮氧化物等污染物，需进行处理后达标排放；为防止还原后的MnO与空气接触再氧化，焙烧产物需急冷处理。因此，虽然该方法还原效果理想，但流程复杂、处理成本较高。在硫酸体系中直接还原酸浸氧化锰矿一直是行业研究的热点，目前报道的方法主要有两矿一步法、SO2及亚硫酸盐还原法等、生物质还原法、有机物还原法、铁屑及亚铁还原法等。两矿一步法较为成熟，但在起始酸浓度较高的条件下将产生S0，大量新生态S0附着在矿粒表面，由于其具有强疏水性和非导电性阻碍了四价氧化锰还原反应的进行，需加热或增加还原剂量才能获得较为满意的锰浸出率。两矿一步法虽经大量研究改进，但仍存在还原剂使用量大、反应时间长，溶液铁含量高、除铁难度及渣量大的缺点，限制了其推广应用。SO2及亚硫酸盐还原法对体系pH值控制要求较高，pH值低，还原剂利用率低；pH值高，浸出过程较慢，且还原过程副反应将生成连二硫酸锰，对硫酸锰溶液质量有一定影响。生物质还原法还原剂来源广泛，但反应时间长，浸出结束后溶液中大量有机物残留，难以去除。有机物还原法如甲醛、甲醇、草酸、苯胺、苯醇、葡萄糖等锰浸出率高，但由于还原剂成本高，实际生产难以接受。综上所述，氧化锰矿直接还原浸出技术成熟度目前尚不能满足实际生产需要。究其原因主要是锰氧化矿中的四价锰直接还原到二价较为困难，对氧化锰矿进行预还原，将大量四价锰还原为三价，并进一步缩小矿粒直径，提高反应比表面积，可最大程度降低后续还原的难度，不仅能提高还原速度，也能大幅度降低还原剂消耗量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种生物质粉末还原锰氧化矿的方法。本专利技术具有克服现有直接还原浸出技术的不足，降低后续还原过程还原剂消耗量，提高锰还原速率及还原浸出率，减少废渣产生量，降低锰氧化矿浸出成本的特点。本专利技术的技术方案：一种生物质粉末还原锰氧化矿的方法，包括有以下步骤：(1)先将锰氧化矿粉加水或稀硫酸浆化，然后向浆化液中缓慢加入浓硫酸，搅拌反应60-120分钟后加入生物质粉末，维持反应体系温度，继续搅拌反应60-180分钟后，即制得预还原矿浆；(2)向预还原矿浆中加入水或稀硫酸，搅拌均匀后加入还原剂还原60-120分钟后，既可制得硫酸锰浸出液；(3)硫酸锰浸出液经中和、除杂、固液分离，即可制得硫酸锰溶液。前述的生物质粉末还原锰氧化矿的方法中，所述步骤(1)中，锰氧化矿包括软锰矿、锰结核、电解锰阳极渣、含二氧化锰的矿/粉尘及渣。前述的生物质粉末还原锰氧化矿的方法中，所述步骤(1)中，按固液比1:0.5-2将锰氧化矿粉加水或稀硫酸浆化。前述的生物质粉末还原锰氧化矿的方法中，所述步骤(1)中，向浆化液中缓慢加入浓硫酸，使浆化液中硫酸浓度≥650g/l。前述的生物质粉末还原锰氧化矿的方法中，所述步骤(1)中，生物质粉末为稻草粉末、秸秆粉末、谷壳粉末、面粉中的一种或几种，粉末粒度≥100目，其生物质粉末加入量为锰质量的2-10％。前述的生物质粉末还原锰氧化矿的方法中，所述步骤(1)中，维持反应体系温度为大于333K。前述的生物质粉末还原锰氧化矿的方法中，所述步骤(2)中，按固液比1：0.5-2向预还原矿浆中加入水或稀硫酸。前述的生物质粉末还原锰氧化矿的方法中，所述步骤(2)中，还原剂为草酸、过氧化氢、葡萄糖中的一种或两种。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：将氧化锰矿粉按固液比1:0.5-2加水或稀硫酸浆化，向浆化液中加入浓硫酸，使浆化液中硫酸浓度≥650g/l，该过程大量放热，维持体系反应温度大于333K,继续搅拌60-120分钟后加入生物质粉末，生物质粉末按照锰质量的3-10％加入，为提高反应效率，生物质粉末粒度需细磨至≥100目。在该反应体系中，生物质粉末粒度与反应速度、粉末投加量及酸耗密切相关，粉末粒度越小，反应速度越快，反应时间越短，所需的粉末投加量越少，酸耗越低。生物质粉末中的纤维素与浓硫酸反应，生成半纤维素，半纤维素进一步反应产生大量新生微粒碳及部分带醛基的化合物，同时大量放热，维持并进一步提高反应体系温度。新生的微粒碳颗粒直径均为纳米级，具有极大的比表面积和化学反应活性，在不断搅拌下均匀分散到溶液体系。新生的纳米碳及醛基类物质与氧化锰矿中的MnO2反应，将其中的锰自四价还原为三价或二价，其反应式如下：2MnO2+2H2SO4+C＝2MnSO4+2H2O+CO2(C-HxOy)+mMnO2+mH2SO4→mSO4+mCO2+mH2O不仅如此，在复杂体系的催化及温度作用下，MnO2将部分发生自氧化还原反应，部分四价锰转化为三价锰。维持反应体系温度大于333K，并持续搅拌反应60-180分钟后既完成锰氧化矿预还原过程。反应所获得的氧化锰矿预还原浆液易被大量还原剂快速还原，并取得良好的锰浸出率。向预还原矿浆中加入水或稀硫酸，搅拌均匀后加入还原剂进一步还原60-120分钟后，既可制得硫酸锰浸出液，浸出液经中和、除杂、固液分离既可制得硫酸锰溶液。新生微粒碳形成的过程也可在反应体系外通过生物质粉末与浓硫酸作用产生后加入反应体系，其作用及效果一致。本专利技术预还原适用的氧化矿包括软锰矿、硬锰矿、黑锰矿、褐锰矿、锰结核、锰阳极渣、锰系合金粉尘等含二氧化锰的矿、粉尘及渣。本专利技术克服现有直接还原浸出技术还原剂消耗量大、浸出时间长、浸出率低、渣量大、浸出成本高等不足，可降低葡萄糖、过氧化氢、草酸等还原剂消耗量40-50％，提高锰还原速率，锰浸出率大于等于98％，减少废渣产生量，降低锰氧化矿浸出成本。综上所述，本专利技术具有克服现有直接还原浸出技术不足，提高锰还原速率及还原浸出率，减少废渣产生量，降低锰氧化矿浸出成本的有益效果。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。实施例1：(1)取1000g软锰矿粉(Mn＝40％)，加入500ml稀硫酸浆化，搅拌均匀后向浆化液中缓慢加入1000ml浓硫酸，搅拌反应60mim后加入12g谷壳粉末，粉末粒度为200目，维持反应体系温度大于333K，搅拌反应60min制得预还原矿浆。向预还原矿浆中加入3000ml水，缓慢加入70g葡萄糖还原反应120min后获得浸出液，浸出液经过中和、除杂、固液分离即制得硫酸锰溶液，溶液Mn2+浓度为85.2g/l。(2)取1000g软锰矿粉(Mn＝40％)，加入800ml水浆化，搅拌均匀后向浆化液中缓慢加入1500ml浓硫酸，搅拌反应120mim后加入40g秸秆粉末，粉末粒度为100目，维持反应体系温度大于333K，搅拌反应180min制得预还原矿浆。向预还原矿浆中加入5000ml水，缓慢加入90g草酸还原反应60min后获得浸出液，浸出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质粉末还原锰氧化矿的方法，其特征在于：包括有以下步骤：(1)先将锰氧化矿粉加水或稀硫酸浆化，然后向浆化液中缓慢加入浓硫酸，搅拌反应60‑120分钟后加入生物质粉末，维持反应体系温度，继续搅拌反应60‑180分钟后，即制得预还原矿浆；(2)向预还原矿浆中加入水或稀硫酸，搅拌均匀后加入还原剂还原60‑120分钟后，既可制得硫酸锰浸出液；(3)硫酸锰浸出液经中和、除杂、固液分离，即可制得硫酸锰溶液。

【技术特征摘要】
1.一种生物质粉末还原锰氧化矿的方法，其特征在于：包括有以下步骤：(1)先将锰氧化矿粉加水或稀硫酸浆化，然后向浆化液中缓慢加入浓硫酸，搅拌反应60-120分钟后加入生物质粉末，维持反应体系温度，继续搅拌反应60-180分钟后，即制得预还原矿浆；(2)向预还原矿浆中加入水或稀硫酸，搅拌均匀后加入还原剂还原60-120分钟后，既可制得硫酸锰浸出液；(3)硫酸锰浸出液经中和、除杂、固液分离，即可制得硫酸锰溶液。2.根据权利要求1所述的生物质粉末还原锰氧化矿的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，锰氧化矿包括软锰矿、锰结核、电解锰阳极渣、含二氧化锰的矿/粉尘及渣。3.根据权利要求1所述的生物质粉末还原锰氧化矿的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，按固液比1:0.5-2将锰氧化矿粉加水或稀硫酸浆化。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海峰，王家伟，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州,52