硫酸锰生产新工艺研究2013

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1、硫酸锰生产新工艺研究[导读]利用硫酸锰的溶解度在100℃以上随温度升高而急剧降低的原理，采用压力釜升温加压结晶法生产硫酸锰工艺，单位设备生产效率高，能耗低，环境污染小，能有效地将进入溶液中的钙、镁、硅、铝等杂质除尽，产品质量稳定，结晶率可达到95%以上。为贫锰矿资源的利用找到了出路，为高纯硫酸锰、高纯碳酸锰、高纯氧化锰等产品的生产解决了难题。锰的用途非常广泛，农业上是重要的微量元素；畜牧和饲养行业中，亦常在饲料中加入适量硫酸锰。硫酸锰也广泛用于医药、食品、农药、造纸、催化剂行业，随着科学技术的不断进步

2、，其用量和应用领域会不断扩大。硫酸锰作为基础锰盐，只有含一个结晶水的硫酸锰物性比较稳定。除试剂级和有特殊要求的含有4～5个结晶水的产品外，几乎所有工厂生产的都是含一个结晶水的产品。随着高品位锰资源的日趋枯竭，传统蒸发浓缩的生产工艺已难以满足硫酸锰产品的生产需要。所以，研究、开发和应用硫酸锰生产新工艺，尤显必要。一、试验部分（一）原材料软锰矿、黝锰矿、菱锰矿及黄铁矿的化学分析及矿粉粒度见表1和表2。钛白工业废酸：ρ(H2SO4)＝168gL,ρ(FeSO4)＝118gL。浓硫酸：w(H2SO4)＝96%

3、。表1 软锰矿、黝锰矿、菱锰矿化学分析结果   %注：1）广西桂平软锰矿物相分析结果：w(MnO2)＝30.02%，w(Mn2O3)＝2.25%，w(MnCO3)＝0.88%；2)广西灵山太平黝锰矿物相分析结果：w(MnO2)=29.5%，w(Mn2O3)=3.01%，w(MnCO3)＝0.5%；3)广西大新菱锰矿：w(MnCO3)=39.58%。表2 广西德保黄铁矿化学分析结果   %（二）主要设备浸锰罐φ1000mm×1200mm；BMS6/450－U压滤机；BAS6/400－N不锈钢压滤机（过滤

4、压强1MPa，过滤温度－5～200℃）；YS－100L压力釜；202－4电热恒温干燥箱。（三）工艺流程以软锰矿或黝锰矿为原料制取硫酸锰工艺流程示意图见图1；以菱锰矿为原料制取硫酸锰工艺流程示意图见图2。图1 以软锰矿或黝锰矿为原料制取硫酸锰工艺流程示意图图2 以菱锰矿为原料制取硫酸锰工艺流程示意图（四）原理根据硫酸锰的溶解度超过100℃急剧降低的原理，采用压力釜结晶法预浓缩除杂净化生产硫酸锰产品。硫酸锰溶解度曲线如图3所示。图3 MnSO4溶解度曲线二、结果及讨论（一）压力釜析晶预浓缩用压力釜对上述3

5、种锰矿所制备的合格中性液进行预浓缩净化处理，中性液质量见表3。将100L的中性液注入压力釜中，用压强1.5MPa的蒸汽间接加热。当釜内温度升至190～195℃时，釜内压强达到1.3～1.4MPa，保压静置10～15min。经取样排污阀外排部分上清液，达到预浓缩和一次净化之目的，结果见表4。随后用减压阀卸压，经卸料阀将预浓缩物料卸入冷却溶解槽，冷却溶解，静置陈化，达到二次净化目的，结果见表5。从表4和表5的结果可以看出，用压力釜析晶预浓缩，效果十分理想。关键是工艺流程的选择和终点温度的控制。表3 中性液

6、质量分析结果   g/L表4 压力釜外排上清液分析结果注：静置时间12min。表5 压力釜预浓液冷却溶解、静置陈化净化分析结果（二）压力釜结晶硫酸锰产品将净化后的预浓液注入压力釜中，当釜内温度升至190～195℃时，釜内压强可达到1.3～1.4MPa，该状态下静置8～10min，经取样排污阀排出部分上清液，再经卸料阀卸入板框压滤机进行固液分离，结果见表6。产品经干燥后化验分析，结果见表7。从表6、表7看出，压力釜结晶硫酸锰，结晶率高，质量稳定可靠。该工序控制的关键是每一釜的生产时间，时间过长，产品的铁

7、含量增加，产品外观颜色变黄。表6 压力釜结晶硫酸锰研究结果注：1#，2#为二矿加酸法预浓液；3#，4#为菱锰矿预浓液。表7 硫酸锰产品检测结果   %注：1）外观颜色为亮淡玫瑰色；2）硫酸锰指MnSO4·H2O。三、结论1）压力釜结晶法生产硫酸锰，具有单位设备生产效率高、能耗较低、回收率高等优点。2）工艺先进，技术可靠，操作平稳，质量上乘，为中国丰富的低品位锰矿资源开拓综合利用的新途径，具有极高的社会经济效益。3）以该生产工艺为基础，可进一步开发w(Mn)≥45.5%的高纯合成碳酸锰、w(MnO)≥9

8、8%的高纯一氧化锰、w(MnO2)≥93.5%的高纯电解二氧化锰系列产品。4）压力釜结晶法生产硫酸锰，是硫酸锰微酸性溶液在压力系统中的物理化学反应过程，对设备系统的材质要求和质量要求较为严格，对系统中的设备管道配置要科学合理，否则，会对系统的正常安全运行造成影响。5）原材料的物理化学特性决定生产工艺流程和工艺技术参数。