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随着电解锰产品的快速发展,可直接浸出的碳酸锰矿正在逐年减少,由氧化锰矿制取电解锰的工艺正在被人们所重视。电解锰主要用于不锈钢和锰合金及电子磁性材料的生产原料,市场需求大,因此如何用氧化锰矿经济地生产电解金属锰成为了一个重要的研究课题。
本文针对越南某氧化锰矿制取电解金属锰的项目从理论上分析了还原焙烧浸出和两矿法浸出的热力学和动力学特征,并对浸出液的净化、硫酸锰溶液的电解以及影响电解过程电流效率的因素问题进行了详细的理论分析。
通过正交试验的方法确定了氧化锰矿还原焙烧工艺的最佳工艺参数为焙烧温度850℃、焙烧时间70min、还原剂矿量比8.88∶100。在最佳工艺条件下,氧化锰的还原率可达到97.51%。
进行了还原焙烧浸出工艺和两矿法还原浸出工艺的对比试验。与还原焙烧浸出工艺相比两矿法还原浸出工艺存在渣量大、浸出液铁含量高、浸出温度高等缺点,因而对越南某氧化锰矿确定采用还原焙烧浸出工艺。还原焙烧矿浸出的最佳浸出条件为:用酸量为理论用酸量、浸出时间为240min、液固比为8∶1、搅拌速度为300rpm、浸出温度为50℃。焙烧矿浸出综合扩大试验焙烧矿的浸出率为93.21%。
浸出液中和除铁最佳工艺条件为:锰粉加入量为3%,氧化时间30min,终点pH6.5,中和温度50℃;浸出液净化除重金属最佳工艺条件为:S.D.D加入量55mg/L,搅拌反应时间60min,静置24h。得到的净化液杂质含量为:Fe0.65mg/L,Cu0.15mg/L,Ni0.98mg/L,Co0.58mg/L。达到电解金属锰合格电解液的质量要求。
净化液电解过程最佳工艺条件为: Se添加量0.03~0.035g/L,电解槽液温度38~40℃,阴极电流密度365A/m2,阳极电流密度700A/m2,同极距80mm,槽电压4.2~4.3V,电解时间24h。在最佳电解工艺条件下,电流效率达到70%,电解金属锰含Mn99.9%,槽况稳定。对得到的电解金属锰的化学成分分析结果表明:试验得到的电解金属锰产品质量达到中国国家D级标准(YB/T051-2003)。