一种微波-流场耦合强化处理软锰矿制备高纯硫酸锰的方法技术

本发明专利技术涉及一种微波

【技术实现步骤摘要】
一种微波
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流场耦合强化处理软锰矿制备高纯硫酸锰的方法


[0001]本专利技术涉及一种微波
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流场耦合强化处理软锰矿制备高纯硫酸锰的方法，属于冶金矿物处理


技术介绍

[0002]国内99.68％的锰矿资源品位不高于30％，为低品位软锰矿，一般需要与进口高品位富矿搭配处理，传统的工艺存在废弃排放、废渣难处理、操作繁杂和锰浸出率低等问题。硫酸锰是生产电解锰产品、锰氧化物以及其他锰盐的重要中间物料，硫酸锰的纯度决定了后续锰系产品的质量。硫酸锰主要通过硫酸溶液浸取锰矿后再经除杂而成。低品位的锰矿制成的硫酸锰产品杂质含量高，特别是钙、镁、铁和其他重金属杂质含量高，因此去除钙、镁、铁、及其他重金属杂质，制备高纯硫酸锰产品，一直是硫酸锰生产工业的难题。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术中高纯硫酸锰的制备问题，提供一种微波
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流场耦合强化处理软锰矿制备高纯硫酸锰的方法，即采用微波
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流场耦合强化软锰矿还原浸出，微波强化相间传质与传热效率，有效降低还原反应所需的活化能，促进还原反应进程，机械搅拌强化反应器内物料间的动量、热量和质量传递过程，调控微波电磁场演化，实现微波强化软锰矿还原浸出；微波
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流场耦合诱发流场和电磁场的同步失稳，强化流场混沌混合区和隔离区之间的传递过程，均化电磁场能量分配，降低还原反应活化能。
[0004]一种微波
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流场耦合强化处理软锰矿制备高纯硫酸锰的方法，采用微波
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刚柔组合搅拌联合处理矿物的装置，具体步骤如下：
[0005]1)将软锰矿和硫铁矿加入到硫酸溶液混合均匀得到矿浆，通过微波加热矿浆控制温度为85～90℃并在转速为100～500rpm下搅拌浸出2～2.5h，使软锰矿与硫铁矿在酸性条件下浸出锰离子，最后得到锰浸出液和浸出渣；
[0006]2)采用氨水调节锰浸出液pH值为2.5～3，微波加热控制温度为90～95℃，加入硫酸铁并在转速为100～500rpm下搅拌反应1.5～2h，硫酸铁与浸出液中的钾离子和钠离子反应形成黄钾铁矾和黄钠铁矾沉淀，除去钾离子和钠离子等杂质离子，最后固液分离得到滤液A和滤渣A；
[0007]3)将H2O2加入到滤液A中，让溶液中的亚铁离子被氧化为铁离子，再调节pH值为5～5.2，微波加热控制温度为90～95℃并在转速为100～500rpm下搅拌反应1.5～2h，让铁离子与加入的氨水反应生成沉淀，最后固液分离得到滤液B和滤渣B；
[0008]4)将MnF2加入滤液B中，调节pH值为5～5.2，微波加热控制温度为90～95℃并在转速为100～500rpm下搅拌反应1.5～2h，MnF2与溶液中的钙离子和镁离子反应生成CaF2和MgF2的絮凝状沉淀物，然后再加入絮凝剂聚丙烯，静置1.5～2h，固液分离得到滤液C和滤渣C；
[0009]5)将福美钠SDD加入到滤液C中，调节pH值为6～6.5，微波加热控制温度为90～95
℃并在转速为100～500rpm下搅拌反应1.5～2h，加入的福美钠SDD分别与物料中的重金属离子形成沉淀，再经过固液分离得到硫酸锰溶液和滤渣D。
[0010]所述步骤1)软锰矿和硫铁矿的质量比为8～12:1，软锰矿中锰的品位不高于32％，硫酸溶液浓度为0.8～1.6mol/L，矿浆中液固比mL:g为8～12:1，微波功率为600～700W，微波频率为2.45GHZ；
[0011]所述步骤2)硫酸铁的加入量为物料中钾和钠总离子摩尔量的1.20～1.25倍。
[0012]所述步骤3)H2O2的加入量为铁离子含量的1.10～1.15倍。
[0013]所述步骤4)MnF2的加入量为物料中钙和镁离子总摩尔量的1.10～1.15倍，聚丙烯的加入量等于MnF2的摩尔量。
[0014]所述步骤5)SDD(福美钠)的加入量为重金属离子含量的1.10～1.15倍。
[0015]所述微波
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刚柔组合搅拌联合处理矿物的装置包括反应装置8、动力装置17、微波装置5、温度传感装置12、微波控制器、液晶显示屏14、冷凝装置13和温度控制仪，
[0016]反应装置8设置在微波反应腔体4的中心，动力装置17的底端穿过微波反应腔体4的顶面并向下延伸至反应装置8的底部，动力装置17的底端为刚柔组合搅拌桨9，温度传感装置12竖直插设在反应装置8内，温度传感装置12与温度控制仪连接，微波装置5与微波反应腔体4连通，微波装置5与微波控制器连接，温度控制仪和微波控制器均与液晶显示屏14连接，反应装置8外接冷凝装置13；
[0017]所述微波反应腔体4为隔微波腔体；隔微波腔体可防止微波泄露，可采用不锈钢腔体；
[0018]所述反应装置8包括反应筒15和设置在反应筒15顶端的筒盖16，反应筒15的侧壁水平设置有进料管10和出料管11，进料管10位于出料管11的正上方，进料管10延伸至微波反应腔体4外且与冷凝装置13的出料端连接，出料管11延伸至微波反应腔体4外且与冷凝装置13的进料端连接；反应装置8优选PPH材质；
[0019]进一步的，所述微波装置5包括微波发生器21和波导20，微波发生器21的微波发射端与波导20连通，波导20穿过微波反应腔体4的侧壁与微波反应腔体4内部连通，波导20正对反应装置8的侧面；
[0020]所述动力装置17包括电机1、扭矩传感器2和搅拌装置，微波反应腔体4的顶端固定设置有支承架3，电机1固定设置在支承架3的顶部，电机1的输出轴竖直向下设置，电机1的输出轴上固定设置有扭矩传感器2，扭矩传感器2的输出端固定设置刚柔组合搅拌桨9，刚柔组合搅拌桨9的底端穿过微波反应腔体4的顶面并向下延伸至反应装置8的底部；
[0021]所述电机1的输出轴通过联轴器I6与扭矩传感器2固定连接，扭矩传感器2的输出端通过联轴器II与搅拌装置的顶端固定连接；
[0022]所述刚柔组合搅拌桨9包括搅拌桨18和设置在搅拌桨18底部的刚柔组合桨叶19；搅拌桨18优选不锈钢材质；
[0023]进一步的，所述微波反应腔体4的顶面中心固定设置有空心抑制管7，空心抑制管7竖直设置且与微波反应腔体4内部连通，搅拌桨18依次穿过空心抑制管7和筒盖16并延伸至反应筒15底部；空心抑制管7可防止微波泄露；空心抑制管7内壁嵌入有硅胶保护套，搅拌桨18穿过硅胶保护套并在硅胶保护套内转动；
[0024]所述刚柔组合桨叶19包括水平刚性桨叶I、柔性弧形桨叶和水平刚性桨叶II，水平
刚性桨叶I与水平刚性桨叶II平行相对设置在搅拌桨18上且水平刚性桨叶I位于水平刚性桨叶II正上方，水平刚性桨叶I通过柔性弧形桨叶与水平刚性桨叶II连接；刚柔组合搅拌桨能使反应装置8内的散状固形矿物获得相对中心部位的充分换位；水平刚性桨叶I和水平刚性桨叶II优选硼硅玻璃材质，柔性弧形桨叶优选尼龙材质；
[0025]进一步的，所述水平刚性桨叶I本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波
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流场耦合强化处理软锰矿制备高纯硫酸锰的方法，其特征在于，采用微波
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刚柔组合搅拌联合处理矿物的装置，具体步骤如下：1)将软锰矿和硫铁矿加入到硫酸溶液混合均匀得到矿浆，通过微波加热矿浆控制温度为85～90℃并在转速为100～500rpm下搅拌浸出2～2.5h得到锰浸出液和浸出渣；2)采用氨水调节锰浸出液pH值为2.5～3，微波加热控制温度为90～95℃，加入硫酸铁并在转速为100～500rpm下搅拌反应1.5～2h，固液分离得到滤液A和滤渣A；3)将H2O2加入到滤液A中，让溶液中的亚铁离子被氧化为铁离子，再调节pH值为5～5.2，微波加热控制温度为90～95℃并在转速为100～500rpm下搅拌反应1.5～2h，固液分离得到滤液B和滤渣B；4)将MnF2加入滤液B中，调节pH值为5～5.2，微波加热控制温度为90～95℃并在转速为100～500rpm下搅拌反应1.5～2h，然后加入絮凝剂聚丙烯，静置1.5～2h，固液分离得到滤液C和滤渣C；5)将福美钠SDD加入到滤液C中，调节pH值为6～6.5，微波加热控制温度为90～95℃并在转速为100～500rpm下搅拌反应1.5～2h，固液分离得到硫酸锰溶液和滤渣D。2.根据权利要求1所述微波
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流场耦合强化处理软锰矿制备高纯硫酸锰的方法，其特征在于：步骤1)软锰矿和硫铁矿的质量比为8～12:1，软锰矿中锰的品位不高于32％，硫酸溶液浓度为0.8～1.6mol/L，矿浆中液固比mL:g为8～12:1，微波功率为600～700W，微波频率为2.45GHZ。3.根据权利要求1所述微波
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【专利技术属性】
技术研发人员：郭胜惠，代青青，杜金佳，周俊文，陈菓，刘东杰，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：