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(duì)錳系產(chǎn)品的需求將越來(lái)越大，特別是我國(guó)的菱錳礦資源不能滿(mǎn)足錳產(chǎn)品日益增長(zhǎng)的需要，所以開(kāi)發(fā)利用軟錳礦資源具有重要的意義。我國(guó)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(xiàng)十分重要的課題。
　　本論文采用機(jī)械制造

2、過(guò)程中產(chǎn)生的廢鐵屑作為還原劑，以電解金屬錳的陽(yáng)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(guò)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(guò)單因素實(shí)驗(yàn)探討了軟錳礦還原浸出過(guò)程中各因素對(duì)錳礦浸出率的影響、電解時(shí)不同的影響因素對(duì)電硫效率的影響，同時(shí)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)，并通過(guò)電化學(xué)等手段對(duì)硫酸錳進(jìn)行電解錳動(dòng)力學(xué)研究。其主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：
　　(1)對(duì)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(shí)間80min的條件下礦石中二氧化錳被浸出；通過(guò)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(jià)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(dòng)力學(xué)實(shí)

4、驗(yàn)則通過(guò)循環(huán)伏安法(CV)、線性掃描法(LSV)等技術(shù)進(jìn)行研究，通過(guò)測(cè)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(cè)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(shí)，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(cuò)位生長(zhǎng)方式；陰極板錳片外觀質(zhì)堅(jiān)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(jí)電解錳。
　　(4)在實(shí)驗(yàn)室探索出最佳工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)電解金屬錳進(jìn)行放大中試試驗(yàn)，中試試驗(yàn)表明：采用鐵屑還原軟錳礦制備的硫酸錳溶液經(jīng)過(guò)凈化除雜后完全滿(mǎn)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(cè)試達(dá)到DJMnB

6、標(biāo)準(zhǔn)。
　　(5)對(duì)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(jià)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(guò)單因素實(shí)