高含杂率硫锰矿生产硫酸锰的方法及设备技术

本发明专利技术公开一种高含杂率硫锰矿生产硫酸锰的反应方法及设备，是将硫锰矿和浓硫酸置于密闭的反应器中进行反应，溶液中得到硫酸锰和金属硫酸盐，气体中得到硫化氢、二氧化硫、二氧化碳、酸雾和灰尘，气体通到充有水的气体储罐，除去灰尘、酸雾，然后气体继续通到收集桶，硫化氢气体与硫酸锰溶液反应生成硫化锰，硫化锰与硫锰矿的杂质进行反应，脱除铁、铝、钙、镁和重金属，净化反应器中的硫酸锰，制得高纯电解锰，用于电解或制备二氧化锰；收集罐的废气通过废气处理罐和引风机排出烟囱。本发明专利技术能回收废气废水循环使用，将硫化氢利用起来制成硫化锰，简化了工艺，节约了硫酸锰净化剂，减少了废气废液和废渣排放造成的环境污染。废液和废渣排放造成的环境污染。废液和废渣排放造成的环境污染。

【技术实现步骤摘要】
高含杂率硫锰矿生产硫酸锰的方法及设备


[0001]本专利技术涉及化工生产方法及设备的领域，具体是一种采用高含杂率硫锰矿生产硫酸锰的方法及设备。

技术介绍

[0002]硫酸锰是重要的化工原料，也是电解金属锰的原料，硫酸锰广泛应用于工业、农业和医药业等领域，硫酸锰由锰矿提炼生产得到，其工业生产在我国已有50多年的历史，由于我国各地锰矿资源类型不同，因而都根据其资源条件开展了硫酸锰生产的各种工艺研究与生产实践。锰矿的分类通常有冶金用锰矿和化工用锰矿，以下分别进行介绍：一. 冶金用锰矿；世界上大部分锰矿用于冶金工业，并且绝大部分是把它冶炼成锰合金应用在钢铁生产上。冶金用锰矿按其矿石类型，锰与铁含量之比以及含锰高低又分成三类：
①
按锰矿类型可分为氧化锰矿和碳酸锰矿。
②
按锰矿中锰、铁含量之比可分为锰矿石、铁锰矿石和含锰铁矿石。主要含锰，且Mn/Fe＞1的矿石称为锰矿石；含有相当数量的锰和铁，但以铁为主，Mn/Fe＜1的矿石，称为铁锰矿石；主要含铁(Fe＞35%)，而含Mn5%～10%的矿石，称为含锰铁矿石。
③
按锰矿含锰高低分为富锰矿和贫锰矿。贫富矿的划分标准各国依其矿源条件不同也不一样。我国目前把含Mn 30%以上的成品矿石称作富矿。例如广西壮族自治区大新县境内锰矿的矿石自然类型主要为碳酸锰，次为硅酸锰
‑
氧化锰矿石，氧化锰为富矿。
[0003]二. 化工用锰矿；化学工业上主要用锰矿石制取二氧化锰、硫酸锰、高锰酸钾，其次用于制取碳酸锰、硝酸锰和氯化锰等。化工级二氧化锰矿粉要求MnO2含量大于50％，制硫酸锰时，Fe≤3％、Al2O3≤3％、CaO≤0.5％、MgO≤0.1％；制高锰酸钾时，Fe≤5％、SiO2≤5％、Al2O3≤4％。天然二氧化锰是制造干电池的原料，要求MnO2含量越高越好。对Ni、Cu、CO、Pb等有害元素一般厂定标准为：Cu<0.01％、Ni<0.03％、Co<0.02％、Pb<0.02％。矿粉的粒度要小于0.12mm。
[0004]由于近年来国内的冶金工业的快速发展，目前氧化锰矿和碳酸锰矿富锰矿已经开采差不多了，目前还有相当的含硫的锰矿资源，硫锰矿属于轴晶系，常见单形有立方体、八面体、菱形十二面体等，集合体为粒状或块状。颜色钢灰至铁黑色，风化后变为褐色，条痕呈暗绿色。半金属光泽。硬度3.5
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4，比重3.9
‑
4.1。硫锰矿大量出现在沉积变质锰矿床中，适合生产硫酸锰。但我国目前发现的硫锰矿含有杂质较多，矿物理论成分：Mn 63.14%，S 36.86%。成分中常混入有Fe，Mg等类质同象杂质，例如湖南省宁乡硫锰矿含Mn 55.69%，S 37.56%，Fe 2.95%。矿物属等轴晶系。
[0005]硫锰矿常规的工艺有湿法或干法，湿法生产的硫锰矿可以用于化肥、饲料、油漆、农药等领域，其工艺使用还原(硫铁矿、硫酸亚铁或钛白废酸等还原剂)酸浸两种还原浸出工艺技术，然后再进行氧化
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水解除铁、硫化除去钙、镁、锌、铝、钡及铜、铅、镉、鉻等重金属，过滤、静置沉淀，溶液结晶、离心脱水烘干，得到工业级、饲料级或精品级三种级别的硫酸锰产品，由于精品级硫酸锰产品适合制造电池，所以硫酸锰材料市场上非常需要。
[0006]上述说到硫酸锰生产酸浸过程使用高浓度硫酸，这样浸出的物质就很复杂，工艺也很繁琐，排出的废水、废渣、废气就很多，当将一定目数的锰矿粉与硫酸进行化合反应，锰矿中含有多种金属和非金属，如碳、硫等元素和硫酸反应后，立刻会产生大量的硫酸雾、硫化氢气体、二氧化碳、锰矿粉尘、氨气，轻者影响生态环境污染，重者会造成中毒安全大事故，严重影响安全生产，国内高硫锰矿生产电解锰行业已发生硫化氢泄露的安全事故多起，也使得目前无人敢用中高硫锰矿生产硫酸锰。
[0007]而国外出于环境保护、成本消耗等种种原因考虑，特别是欧美、日、韩等发达国家，几乎没有采用硫锰矿湿法生产硫酸锰；中国已成为世界上主要的硫酸锰生产国和供应国，每年产量约20万吨。因此，为了利用更好的硫锰矿，对工艺和设备的改进，减少环境影响就成了目前亟待解决的问题。检索到有关硫锰矿生产方法的文献如下：1、中国专利：“低品位氧化锰三矿法生产电解锰的方法”，申请号：202111375335.8；申请日：2021年11月19日，申请人，赖厚党，文摘：本专利技术公开了一种利用低品位氧化锰（贫矿）以三矿混合直接还原工艺生产电解锰的方法（简称三矿法），该方法利用了低品位氧化锰矿粉和低品位高硫高铁废渣以及低品位碳酸锰尾矿为原料，在无需加温的情况下加硫酸浸出，然后通过3次除杂，3次压滤，除去有害杂质，得到含锰30
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40g/L的纯硫酸锰溶液，加入电解添加剂，导入电解槽，以铅板为阳极，不锈钢为阴极，电解，得到锰重量含量＞99 .7%的的电解锰产品。本专利技术生产电解锰的方法，以低品位氧化锰矿粉和廉价、低品位高硫高铁废渣以及少量的低品位碳酸锰尾矿为原料，三种矿均是没有市场价值的废矿，大大降低生产成本，锰的浸出率高、还原转化率高，环境污染小，生产得到的高纯电解锰产品，产量高且品质好。
[0008]2、中国专利：“一种用高硫锰矿清洁高效生产金属锰的方法及装置”，申请号： CN201510196927.1，申请日：2015.04.23，公开(公告)号：CN 104789755A，申请(专利权)人：中南大学，公开了一种用高硫锰矿清洁高效生产金属锰的方法及装置，将高硫锰矿、氧化锰矿物、木质素添加剂按质量比1:0.1～0.8：0.01～0.8混合均匀；将混合物料从电加热连续进出料式竖炉上部连续加入，物料经过预热段，然后在竖炉加热区中进行焙烧，焙烧温度为400～700℃，焙烧段停留时间为30～150min，焙砂经竖炉冷却段后由下部连续出料；将焙砂在40～90℃下用0.5～1.0mol/L的硫酸搅拌浸出5～60min，且浸出过程控制液固质量比为3～8:1，浸出后固液分离得到浸出液；浸出液经净化后电解可得到电解金属锰。该方法能够实现高硫锰矿的高效利用，并且能够显著降低焙烧温度，焙烧过程无二氧化硫烟气排出，具有良好的节能减排作用，可实现高硫锰矿的清洁高效利用。
[0009]3、学术文章：“以高硫锰矿制备电池用硫酸锰的净化除杂工艺研究”《南京工业大学学报》 2018
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12
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27，李昌新，李秋月，喻源，钟宏，王帅，南京工业大学安全科学与工程学院；中南大学化学化工学院；中南大学锰资源高效清洁利用湖南省重点实验室，摘要：以高硫锰矿及软锰矿为原料, 经焙烧还原、硫酸浸出后, 采用中和沉淀、氟化沉淀、硫化沉淀和碳化结晶法等去除浸出液中各杂质金属离子以制备电池用硫酸锰。结果表明:在优化工艺条件下, Ca
2+
、Mg
2+
、Na+、K+等杂质离子的质量分数小于0.005%, Fe3+、Al3+和重金属离子基本去除。通过ICP、XRD、SEM分析, 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高含杂率硫锰矿生产硫酸锰的反应方法，其特征在于：将硫锰矿和浓硫酸置于密闭反应器中进行反应，溶液中得到硫酸锰和金属硫酸盐，气体中得到硫化氢、二氧化硫、二氧化碳、酸雾和灰尘，气体通到充有水的气体储罐，除去灰尘、酸雾和部分气体，然后气体继续通到收集桶，收集桶中硫化氢气体与硫酸锰溶液反应生成硫化锰，硫化锰返回密闭的反应器中与硫锰矿的杂质进行反应，所述的杂质包括铁、铝、钙、锌、镁、钡和重金属，初步净化的硫酸锰从反应器导出再净化，制得高纯电解锰，收集桶的废气通过废气处理罐检验合格以后从引风机排出烟囱，滤渣从密闭反应器底部排出。2.根据权利要求1所述的高含杂率硫锰矿生产硫酸锰的反应方法，其特征在于：气体储罐的过压气体与部分除尘过滤的水重新通回到密闭的反应器，防止有害气体泄漏出系统。3.根据权利要求1所述的高含杂率硫锰矿生产硫酸锰的反应方法，其特征在于：密闭反应器控制的反应温度为60
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80℃，反应时间为2
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5小时，加入浓硫酸的重量浓度浓度为95
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99%。4.权利要求1所述的高含杂率硫锰矿生产硫酸锰的反应方法，其特征在于：所采用的设备包括密闭反应器、气体储罐...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖厚党，
申请(专利权)人：赖厚党，
类型：发明
国别省市：