硫酸錳工藝流程

時間 2021-08-30 19:16:03

1樓:匿名使用者

錳的用途非常廣泛,農業上是重要的微量元素;畜牧和飼養行業中,亦常在飼料中加入適量硫酸錳。硫酸錳也廣泛用於醫藥、食品、農藥、造紙、催化劑行業,隨著科學技術的不斷進步,其用量和應用領域會不斷擴大。硫酸錳作為基礎錳鹽,只有含一個結晶水的硫酸錳物性比較穩定。

除試劑級和有特殊要求的含有4-5個結晶水的產品外,幾乎所有工廠生產的都是含一個結晶水的產品。隨著高品位錳資源的日趨枯竭,傳統蒸發濃縮的生產工藝已難以滿足硫酸錳產品的生產需要。所以,研究、開發和應用硫酸錳生產新工藝,尤顯必要。

1 試驗部分

1.1 原材料

軟錳礦、黝錳礦、菱錳礦及黃鐵礦的化學分析及礦粉粒度見表1和表2。鈦白工業廢酸:ρ(h2so4)=168g/l,ρ(feso4)=118g/l。

濃硫酸:w(h2so4)=96%。

表1 軟錳礦、黝錳礦、菱錳礦化學分析結果 %

礦種類w(mn)

w(fe)

w(ca)

w(cao)

w(mg)

w(mgo)

w(al2o3)

廣西桂平軟錳礦

19.25

10.38

0.16

—0.19

—11.88

廣西靈山太平黝錳礦

19.66

1.82

—0.084

—0.029

1.21

廣西大新菱錳礦

19.21

6.21

—5.3

—1.91

2.45

礦種類w(k2o)

w(na2o)

w(sio2)

w(sio2)

w(<150μm粒子)

廣西桂平軟錳礦

0.79

0.29

22.12

42.35

≥97廣西靈山太平黝錳礦

0.08

0.011

63.26

—≥97

廣西大新菱錳礦——

——≥97注:1)廣西桂平軟錳礦物相分析結果:w(mno2)=30.

02%,w(mn2o3)=2.25%,w(mnco3)=0.88%;2)廣西靈山太平黝錳礦物相分析結果:

w(mno2)=29.5%,w(mn2o3)=3.01%,w(mnco3)=0.

5%;3)廣西大新菱錳礦:w(mnco3)=39.58%。

表2 廣西德保黃鐵礦化學分析結果 %

組分feszn

caomgo

<75μm粒子

質量分數

30.88

32.08

0.55

1.83

0.81

≥971.2 主要裝置

浸錳罐φ1000mm×1200mm;bms 6/450-u壓濾機;bas 6/400-n不鏽鋼壓濾機(過濾壓強1mpa,過濾溫度-5-200℃);ys-100l壓力釜;202-4電熱恆溫乾燥箱。

1.3 工藝流程

以軟錳礦或黝錳礦為原料製取硫酸錳工藝流程示意圖見圖1(略);以菱錳礦為原料製取硫酸錳工藝流程示意圖見圖2(略)。

1.4 原理

根據硫酸錳的溶解度超過100℃急劇降低的原理,採用壓力釜結晶法預濃縮除雜淨化生產硫酸錳產品。硫酸錳溶解度曲線如圖3(略)所示。

2 結果及討論

2.1 壓力釜析晶預濃縮

用壓力釜對上述3種錳礦所製備的合格中性液進行預濃縮淨化處理,中性液質量見表3。將100l的中性液注入壓力釜中,用壓強1.5mpa的蒸汽間接加熱。

當釜內溫度升至190-195℃時,釜內壓強達到1.3-1.4mpa,保壓靜置10-15min。

經取樣排汙閥外排部分上清液,達到預濃縮和一次淨化之目的,結果見表4。隨後用減壓閥卸壓,經卸料閥將預濃縮物料卸入冷卻溶解槽,冷卻溶解,靜置陳化,達到二次淨化目的,結果見表5。從表4和表5的結果可以看出,用壓力釜析晶預濃縮,效果十分理想。

關鍵是工藝流程的選擇和終點溫度的控制。

表3 中性液質量分析結果 g/l

中性液型別

ρ(fe)

ρ(al)

ρ(ca)

ρ(mg)

ρ(pb)

軟錳礦製取的中性液

0.000 30

0.021

0.58

2.17

0.001

黝錳礦製取的中性液

0.000 25

0.016

0.47

1.82

0.001

菱錳礦製取的中性液

0.000 25

0.016

0.86

4.83

0.001

表4 壓力釜外排上清液分析結果

中性液型別

壓力釜工作引數

外排上清液ρ/(g·l-1)

ph終溫/℃

終壓/mpa

mnfe

pb軟錳礦中性液

1851.15

5.50.000 35

0.001 0

2.81

軟錳礦中性液

1911.29

2.80.000 36

0.001 0

2.65

黝錳礦中性液

1841.10

6.40.000 28

0.001 0

3.03

黝錳礦中性液

1951.40

2.20.000 28

0.001 0

2.89

菱錳礦中性液

1901.28

3.10.000 40

0.001 0

2.41

菱錳礦中性液

1951.40

2.30.000 45

0.001 0

2.25

注:靜置時間12min。

表5 壓力釜預濃液冷卻溶解、靜置陳化淨化分析結果

預濃液類別

預濃縮濾液各物質質量濃度/(g·l-1)

濾渣中各物質質量分數/%

camg

feal

pbcao

mgoal2o3

sio2

fe軟錳礦預濃液

微量微量

0.000 20

0.000 39

0.000 5

15.01

17.61

0.38

0.26

0.50

黝錳礦預濃液

微量微量

0.000 20

0.000 39

0.000 5

14.76

17.63

0.33

0.28

0.40

菱錳礦預濃液

0.08

0.46

0.000 25

0.000 39

0.000 2

16.13

19.18

0.36

0.12

0.55

2.2 壓力釜結晶硫酸錳產品

將淨化後的預濃液注入壓力釜中,當釜內溫度升至190-195℃時,釜內壓強可達到1.3-1.4mpa,該狀態下靜置8-10min,經取樣排汙閥排出部分上清液,再經卸料閥卸入板框壓濾機進行固液分離,結果見表6。

產品經乾燥後化驗分析,結果見表7。從表6、表7看出,壓力釜結晶硫酸錳,結晶率高,質量穩定可靠。該工序控制的關鍵是每一釜的生產時間,時間過長,產品的鐵含量增加,產品外觀顏色變黃。

表6 壓力釜結晶硫酸錳研究結果

編號預濃液加入量/l

終溫/℃

終壓/ mpa

母液結晶率/%

體積/l

ρ(mn)/(g·l-1)

ph1#

100191

1.28

47.2

11.87

1.895.37

2#100

1921.35

45.8

11.12

1.695.83

3#100

1951.41

46.3

9.80

1.596.28

4#100

1951.42

48.6

9.00

1.596.41

注:1#,2#為二礦加酸法預濃液;3#,4#為菱錳礦預濃液。

表7 硫酸錳產品檢測結果%

編號w(硫酸錳)

w(mn)

w(fe)

w(as)

w(pb)

w(cl)

w(水不溶物)

ph1#

99.20

32.22

0.001 6

0.000 2

0.001 0

0.003 0

0.030

7.15

2#98.87

32.16

0.003 6

0.000 2

0.001 0

0.003 0

0.025

6.50

3#98.51

31.96

0.003 8

0.000 1

0.000 5

0.002 6

0.020

6.21

4#98.56

31.98

0.001 8

0.000 1

0.000 6

0.003 1

0.021

5.98

注:1)外觀顏色為亮淡玫瑰色;2)硫酸錳指mnso4·h2o。

3 結論

1)壓力釜結晶法生產硫酸錳,具有單位裝置生產效率高、能耗較低、**率高等優點。2)工藝先進,技術可靠,操作平穩,質量上乘,為中國豐富的低品位錳礦資源開拓綜合利用的新途徑,具有極高的社會經濟效益。3)以該生產工藝為基礎,可進一步開發w(mn)≥45.

5%的高純合成碳酸錳、w(mno)≥98%的高純一氧化錳、w(mno2)≥93.5%的高純電解二氧化錳系列產品。4)壓力釜結晶法生產硫酸錳,是硫酸錳微酸性溶液在壓力系統中的物理化學反應過程,對裝置系統的材質要求和質量要求較為嚴格,對系統中的裝置管道配置要科學合理,否則,會對系統的正常安全執行造成影響。

5)原材料的物理化學特性決定生產工藝流程和工藝技術引數。

2樓:匿名使用者

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