廢鐵屑還原浸出軟錳礦制備硫酸錳及其電解工藝研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對錳系產(chǎn)品的需求將越來越大，特別是我國的菱錳礦資源不能滿足錳產(chǎn)品日益增長的需要，所以開發(fā)利用軟錳礦資源具有重要的意義。我國的軟錳礦資源品位較低，如何選擇合理的還原劑一直制約著軟錳礦的發(fā)展，而傳統(tǒng)的高溫焙燒法消耗大量的能源，不利于錳礦可持續(xù)發(fā)展，采用新的還原技術(shù)成為必然。錳及其二氧化錳在很多方面都具有重要的用途，有些領(lǐng)域還是必不可少的，故如何從錳礦資源電解出錳及其二氧化錳是一項十分重要的課題。
　　本論文采用機(jī)械制造

2、過程中產(chǎn)生的廢鐵屑作為還原劑，以電解金屬錳的陽極液或者電解二氧化錳的循環(huán)液為浸出液，在一定的浸出條件下浸出硫酸錳溶液，經(jīng)過不同的試劑將硫酸錳溶液進(jìn)行凈化除雜后電解。主要是通過單因素實驗探討了軟錳礦還原浸出過程中各因素對錳礦浸出率的影響、電解時不同的影響因素對電硫效率的影響，同時優(yōu)化實驗參數(shù)，并通過電化學(xué)等手段對硫酸錳進(jìn)行電解錳動力學(xué)研究。其主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　(1)對廢鐵屑還原浸出軟錳礦進(jìn)行了熱力學(xué)分析并得到主要反應(yīng)的標(biāo)

3、準(zhǔn)平衡常數(shù)；確定了浸出工藝的最佳工藝參數(shù)：在浸出溫度為50℃，廢鐵屑與軟錳礦中二氧化錳的摩爾比為0.78:1，硫酸與軟錳礦中二氧化錳的摩爾比為2.1:1，浸出時間80min的條件下礦石中二氧化錳被浸出；通過調(diào)節(jié)浸出液的pH至5-6，在反應(yīng)溫度80℃的條件下，浸出液中的三價鐵離子以黃銨鐵礬形式沉淀去除，而溶液中的其它離子(Co、Ni等)則加入硫化鋇或二甲基二硫代氨基甲酸鈉除去，鈣鎂等離子則加入氟化劑去除。
　　(2)電解錳的動力學(xué)實

4、驗則通過循環(huán)伏安法(CV)、線性掃描法(LSV)等技術(shù)進(jìn)行研究，通過測試不同錳離子濃度下的線性掃描曲線，根據(jù)塔菲爾方程求出不同錳離子濃度的電子傳遞系數(shù)及相應(yīng)的交換電流密度；測試錳離子濃度為20g/L、不同溫度下的穩(wěn)定極化曲線，在掃描電位為-1.14V和-1.20V時，電極反應(yīng)的表觀活化能ΔG分別為37.11 kJ·mol-1、30.87 kJ·mol-1。
　　(3)在陰離子隔膜的電解槽中優(yōu)化電解錳生產(chǎn)工藝參數(shù)，電解出品質(zhì)合格的錳

5、產(chǎn)品，掃描電鏡(SEM)表明：電解錳顆粒均勻，粒徑在10μm左右，晶粒排列緊密，呈現(xiàn)螺旋錯位生長方式；陰極板錳片外觀質(zhì)堅而脆，表面平滑的銀白色金屬形狀，產(chǎn)品品質(zhì)達(dá)到行標(biāo)YB/T051-2003中的DJMnB，屬于高純級電解錳。
　　(4)在實驗室探索出最佳工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上對電解金屬錳進(jìn)行放大中試試驗，中試試驗表明：采用鐵屑還原軟錳礦制備的硫酸錳溶液經(jīng)過凈化除雜后完全滿足中試生產(chǎn)，能夠電解出符合要求的錳產(chǎn)品，經(jīng)分析測試達(dá)到DJMnB

6、標(biāo)準(zhǔn)。
　　(5)對濾渣中鐵離子的回收進(jìn)行了可行性研究分析，提出堿浸法和高溫煅燒法處理濾渣生成前驅(qū)體，使濾渣中黃銨鐵礬發(fā)生反應(yīng)進(jìn)而促使鐵離子生成氫氧化鐵或者鐵的氧化物前驅(qū)體，然后加入稀硫酸將鐵以硫酸鐵溶液的形式回收。
　　(6)以電解微粒二氧化錳的循環(huán)液為浸出液還原浸出軟錳礦，工藝路線可行，確定廢鐵屑與礦中二氧化錳最佳摩爾比為0.81:1，溶液中三價鐵離子則水解成為氫氧化鐵沉淀除去；微粒電解二氧化錳的最佳工藝參數(shù)通過單因素實