脱除硫酸锰溶液中杂质镁的研究

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2012.08.013脱除硫酸锰溶液中杂质镁的研究杨超，王文磊，曾德文，阳海棠，陈聪，陈启元（中南大学化学化工学院，长沙410083）摘要：分别采用重结晶法和氟化沉淀法脱除硫酸锰溶液中的杂质镁。用Pitzer热力学模型对二元系MgSO4-H2O、MnSO4-H2O和三元系MgSO4-MnSO4-H2O的溶解度相图进行模拟预测，并结合溶解度相图对三元系的固溶体用重结晶法验证其分配比。同时采用氟化沉淀法进行对比试验。结果表明，由于固定分配比，重结晶法对镁锰分离作用十分有限，而加入MgF

2、2晶种的氟化沉淀除镁新方法能够有效提高氟化沉淀法的效率，在95℃下，加入0.3g氟化镁晶种和250%理论用量的NH4F搅拌1h，能使镁的除去率达到94.3%。关键词：Pitzer模型；相图；分配比；重结晶；氟化；晶种；MnSO4溶液；镁中图分类号：TF111.34文献标识码：A文章编号：1007-7545（2012）08-0000-00StudyonMagnesiumRemovalinManganeseSulfateSolutionYANGChao,WANGWen-lei,ZENGDe-wen,YANGHai-tang,CHENCong,

3、CHENQi-yuan(SchoolofChemistryandChemicalEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)Abstract:Magnesiumimpuritywasremovedbyrecrystallizationandfluorideprecipitationinmanganesesulfatesolution,respectively.ThesolubilityisothermsofbinarysystemsMgSO4-H2O,MnSO4-H2Oa

4、ndternarysystemMgSO4-MnSO4-H2OweresimulatedandpredictedwithPitzerthermodynamicmodel,andthedistributionratioofMgSO4andMnSO4insolidphase-liquidphasewasverifiedviarecrystallizationexperiment.Mgwasalsoremovedbyfluorideprecipitationcomparedwiththeformer.Theresultsshowthatrecry

5、stallizationexertsquitelimitedeffectontheseparationofMgandMnduetoconstantdistributionratio,andtheefficiencyisimprovedbyaddingMgF2crystalseedinfluorination.TheremovalrateofMgis94.3%at95℃with0.3gMgF2and250%NH4Ffor1h.Keywords:Pitzermodel;solubilityisotherm;distributionratio;

6、recrystallization;fluorination;crystalseed;MnSO4solution;magnesium随着锰系电化产品的升级换代，用户不仅要求产品的纯净度高，而且要求物理性能好、电化学性能稳定。要达到上述要求，就必须控制进入电解液的杂质含量。锰浸出液中杂质离子的脱除是一关键工序，尤其是镁离子的去除至今尚未很好地解决[1]。常见的镁锰分离方法有溶剂萃取法、重结晶法和氟化沉淀法。溶剂萃取法控制pH=0.2，需5级逆流萃取[2]，成本较高并且污染较大，尚处于理论研究阶段，并未工业化；重结晶法是利用MnSO4和MgS

7、O4在不同温度下溶解度相差较大的特性，但是由于MnSO4-MgSO4水系结晶中有混晶析出，因此分离效果不理想。普遍采用的是氟化沉淀法，其除杂效果较好，但效率较低，且氟化物用量多，成本昂贵，所以依然有待改进。本文重点讨论重结晶法和氟化沉淀法，并对氟化沉淀法做进一步改进。1重结晶法的理论分析与试验1.1Pitzer理论简介由于所涉及体系简单且溶解度并不大，故本文选用Pitzer热力学模型对二元系MgSO4-H2O、MnSO4-H2O和三元系MgSO4-MnSO4-H2O的热力学性质进行模拟预测[3]。基本公式：渗透系数φ和活度系数（阳离子M，

8、阴离子X）。+++（1）+++（2）1）D-H项：2）二元参数：BφMX=β(0)MX+β(1)MXexp(-α1I1/2)+β(2)MXexp(-α2I1/2)，CφMX，BMX=β(0)M