电解锰复合盐的资源化利用工艺技术研究

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电解锰复合盐是锰矿采用电解方法生产制备金属锰过程中产生的一种危险废弃物,它主要由硫酸镁、硫酸铵以及少量的硫酸锰和其它微量元素组成。分离其中的主要成分并将其转化成具有更高市场价值的锰、镁、铵系列产品是解决企业生产跟环境污染的一种有效途径。依据碳酸锰、碳酸镁溶度积的差异,本课题采用液相沉淀法来进行硫酸锰和硫酸镁的分离。首先采用碳酸氢铵作为沉淀剂进行初步的除锰,然后结合氧化法进行完全的除锰;脱锰后溶液中主要成分为硫酸镁和硫酸铵,然后再以碳酸氢铵作为沉淀剂制备得到碱式碳酸镁产品,最后将碱式碳酸镁煅烧得到氧化镁产品。通过该工艺流程实现电解锰复合盐的资源化利用。通过实验研究发现:当n[NH4HCO3]:n[Mn2+]=2:1,pH值为7,反应温度50℃,反应时间20 min,陈化时间40 min时,碳酸锰的质量分数可以达到88.7%,滤液中锰离子的含量低至62.1 ppm。深度除锰阶段,经过对比一些传统氧化剂和除锰剂的去除效果,发现加入过硫酸铵能够显著的降低滤液中残留的锰离子,滤液中锰离子的含量可降至11.9ppm。在此基础上,加入一定量的重金属捕捉剂(TMT-15)以及少量的絮凝剂聚丙烯酰胺,搅拌,静置,过滤,最后测得滤液锰离子含量低至2.4 ppm,此时可认为锰离子已经被完全去除。锰镁分离后,溶液采用化学沉淀法制备碱式碳酸镁。单因素实验探究表明,当反应条件为:pH为10,碳镁比为2:1,反应温度为55℃,反应时间为20 min,陈化温度为90℃,陈化时间40 min时,该工艺条件下镁离子的收率达到了最大值92.4%;得到的碱式碳酸镁的分子式为4MgCO3.Mg(OH)2.4H2O,其中氧化镁含量为42.2345%,氧化钙含量为0.0229%,锰含量为7.962×10-4%,铁含量为4.573×10-3%。通过对产品进行XRD、SEM表征,可以看出所得碱式碳酸镁为片状结构。在煅烧过程中,随着煅烧温度的升高,氧化镁由最初的片层状结构逐渐转变成球形微粒,并最终在950℃下煅烧成完整球状结构,表面吸附力也逐渐下降,活性随之下降,氧化镁的纯度达到最大。该温度下煅烧得到的氧化镁产品纯度为99.9830%、氧化钙含量为0.0154%、锰含量为2.2319×10-4%、铁含量为4.3548×10-3%、柠檬酸活性值为150 s。通过该工艺路线不仅能够实现电解锰复合盐的绿色化处理,缓解生产与环境污染的矛盾,而且综合利用制备得到高附加值产品,具有很好的市场应用前景。
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