電解金屬錳制液Mn2+、Fe浸出行為的試驗(yàn)探索

甘昌遠(yuǎn)

(中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司，廣西南寧 530028)

在硫酸錳、電解金屬錳、電解二氧化錳等產(chǎn)品的工業(yè)生產(chǎn)中，Mn2+的浸出和溶液中Fe2+的去除都是一個(gè)非常重要的過程。本試驗(yàn)對鐵礦粉、碳酸錳粉、還原錳粉進(jìn)行Mn2+、Fe的浸出行為進(jìn)行了試驗(yàn)探索，為電解金屬錳制液生產(chǎn)Mn2+的浸出和溶液除Fe提供依據(jù)，更好地指導(dǎo)我們的生產(chǎn)工作。

1 試驗(yàn)探索

1.1 Fe的浸出行為探索

取鐵礦粉(主要物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)：Fe2O351.19%，F(xiàn)eO 0.46%，其它48.36%)10 g溶于100 mL水中，加入4 m L H2SO4(模擬電解金屬錳浸出環(huán)境的酸濃度)，分別在25，50℃下，分別浸出1，2，3 h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。該過程的主要化學(xué)反應(yīng)為：

表1 鐵礦粉浸出反應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果

在不同的時(shí)間、不同的溫度下，根據(jù)Fe的浸出情況做出Fe的浸出曲線圖，如圖1所示。

圖1 Fe的浸出率曲線

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，F(xiàn)e的浸出率不高，但在反應(yīng)溫度升高后，F(xiàn)e的浸出率變化較大。反應(yīng)溫度越高，F(xiàn)e的浸出率也越高。

2.2 M n2+的浸出行為探索

根據(jù)某單位的實(shí)際情況，實(shí)驗(yàn)中主要采用碳酸錳粉(M nCO3)單獨(dú)浸出、碳酸錳粉與還原錳粉(M nO)混合浸出的方法。該過程主要的化學(xué)反應(yīng)為：

2.2.1 碳酸錳粉單獨(dú)浸出試驗(yàn)[1-3]

首先對用碳酸錳粉單獨(dú)浸出時(shí)M n2+和 Fe浸出行為進(jìn)行探索。利用電解金屬錳的陽極液作為碳酸錳浸出反應(yīng)的溶劑。所用的碳酸錳粉和陽極液成份如下：

碳酸錳：Mn 20.29%、Mn2+15.13%、Fe 4.64%

陽極液：Mn2+15.85 g/L、H2SO437.61 g/L

稱取碳酸錳粉338 g緩慢加入到2 000 mL的陽極液中，然后再緩慢加入47 mL濃硫酸充分?jǐn)嚢?，分別在25，50℃下浸出。在浸出10，20，30，60，90，120，150，180 min時(shí)分別取樣分析M n2+和 Fe的浸出情況，結(jié)果如表2所示。

表2 碳酸錳粉浸出反應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表2數(shù)據(jù)，將不同溫度下M n2+的浸出情況按時(shí)間變量繪制成圖，見圖2。

圖2 Mn2+的浸出曲線

由圖2可以發(fā)現(xiàn)，Mn2+的浸出在1 h的時(shí)候已經(jīng)基本完成，在50℃的溫度下，Mn2+浸出比較快。

根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)，同樣可得出Fe的浸出曲線圖，見圖 3。

圖3 Fe的浸出曲線

由圖3可知，F(xiàn)e的浸出量不大，隨著浸出時(shí)間的延長，F(xiàn)e的濃度隨之增加；在50℃下，F(xiàn)e的浸出量比25℃下高。

2.2.2 碳酸錳粉和還原錳粉混合浸出試驗(yàn)[2-3]

根據(jù)我們生產(chǎn)上采用碳酸錳粉和還原錳粉混合浸出的情況，對碳酸錳粉和還原錳粉混合浸出進(jìn)行了試驗(yàn)。同樣用陽極液作為反應(yīng)溶劑，有關(guān)原料的成份如下：

碳酸錳粉：Mn 20.29%、Mn2+15.13%、Fe 4.64%

還原錳粉；Mn 35.59%、Mn4+2.18%、Mn2+30.92%、Fe 9.16%

陽極液：Mn2+15.85 g/L、H2SO437.61 g/L

稱取碳酸錳粉190 g緩慢加入到2 000 mL的陽極液中，然后再緩慢加入27 mL濃硫酸充分?jǐn)嚢瑁謩e在25℃、50℃下浸出。在浸出60 m in后加入已稱量好的還原錳粉70 g。在浸出為10，20，30，60，70，80，90，120，150，180 m in時(shí)分別取樣分析M n2+和Fe的浸出情況，結(jié)果如表3所示。

根據(jù)表3的數(shù)據(jù)，將不同溫度下Mn2+的浸出情況按時(shí)間變量繪制成圖，見圖4。

1 25℃下；2 50℃下

表3 碳酸錳粉與還原錳粉混合浸出反應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果

由于是先加碳酸錳粉，硫酸濃度比較大，所以M n2+的浸出較為迅速，60 min的時(shí)候碳酸錳粉的M n2+浸出基本完成。還原錳粉的浸出較快，在60～70 min時(shí)，M n2+濃度迅速上升，加入10 min后M n2+濃度即達(dá)到39 g/L左右，基本上浸出完畢。

根據(jù)表3的數(shù)據(jù)，我們得到Fe的浸出曲線圖，見圖5。

從圖5可以看出，在浸出過程的前60 min，F(xiàn)e的浸出濃度逐漸升高，當(dāng)加入還原錳粉后，F(xiàn)e的濃度逐漸降低。浸出過程中，酸的濃度逐漸減小，再加上還原錳粉中有一定量的MnO2的存在，使浸出的Fe2+氧化為 Fe3+而水解沉淀下來[1-3]，從而使的Fe2+濃度降下來。該過程的主要化學(xué)反應(yīng)為：

圖5 Fe的浸出曲線

3 結(jié)語

1)在電解錳制液的浸出條件下，F(xiàn)e2O3比較難浸出，鐵礦粉中Fe的浸出率不高，因此在碳酸錳的浸出過程中，F(xiàn)e氧化物較難浸出。

2)碳酸錳粉的浸出過程中，M n2+的浸出較快，在2 h內(nèi)基本上浸出完全。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了減少Fe的浸出，降低除Fe工序成本，可適當(dāng)縮短浸出時(shí)間，這樣既使M n2+的浸出達(dá)到比較好的效果，又降低了Fe的浸出，節(jié)省成本。

3)在碳酸錳粉和還原錳粉混合浸出中，先利用大部分的硫酸浸出碳酸錳，再用余酸浸出還原錳粉是可行的，而且在控制一定量的酸的情況下，可使還原錳粉中的一定量的M nO2起到氧化劑的作用，把浸出的Fe2+氧化為Fe3+，從而水解沉淀除去。節(jié)省了下一步除Fe的化工錳粉用量，節(jié)約成本。

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