硫酸锰工艺流程

硫酸锰工艺流程

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，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。

1 试验部分

1.1 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)=168g/L，ρ(FeSO4)=118g/L。浓硫酸：w(H2SO4)＝96%。

表1 软锰矿、黝锰矿、菱锰矿化学分析结果%

矿种类

w(Mn)

w(Fe)

w(Ca)

w(CaO)

w(Mg)

w(MgO)

w(Al2O3)

广西桂平软锰矿

19.25

10.38

0.16

—

0.19

—

11.88

广西灵山太平黝锰矿19.66

1.82

—

0.084

—

0.029

1.21

广西大新菱锰矿19.21

6.21

—

5.3

—

1.91

2.45

矿种类

w(K2O)

w(Na2O)

w(SiO2)

w(SiO2)

w(<150μm粒子)

广西桂平软锰矿

0.79

0.29

22.12

42.35

≥97

广西灵山太平黝锰矿

0.08

0.011

63.26

—

≥97

广西大新菱锰矿

—

—

—

—

≥97

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%

组分

Fe

S

Zn

CaO

MgO

<75μm粒子

质量分数

30.88

32.08

0.55

1.83

0.81

≥97

1.2 主要设备

浸锰罐φ1000mm×1200mm；BMS 6/450-U压滤机；BAS 6/400-N不锈钢压滤机(过滤压强1MPa，过滤温度－5-200℃)；YS-100L压力釜；202-4电热恒温干燥箱。

1.3 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(略)；以菱锰矿为原料制取硫酸锰工艺流程示意图见图2(略)。

1.4 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(略)所示。

2 结果及讨论

2.1 压力釜析晶预浓缩

用压力釜对上述3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 中性液质量分析结果g/L

中性液类型

ρ(Fe)

ρ(Al)

ρ(Ca)

ρ(Mg)

ρ(Pb)

软锰矿制取的中性液

0.000 30

0.021

0.58

2.17

0.001

黝锰矿制取的中性液

0.000 25

0.016

0.47

1.82

0.001

菱锰矿制取的中性液

0.000 25

0.016

0.86

4.83

0.001

表4 压力釜外排上清液分析结果

中性液类型

压力釜工作参数

外排上清液ρ/(g·L-1)

终温/℃

终压/MPa Mn

Fe

Pb

软锰矿中性液185

1.15

5.5

0.000 35 0.001 0

2.81

软锰矿中性液191

1.29

2.8

0.000 36 0.001 0

2.65

黝锰矿中性液184

1.10

6.4

0.000 28 0.001 0

3.03

黝锰矿中性液195