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随着经济和需求的发展,锰系产品在国民经济中各领域都占有重要地位。工业上制备电解锰的过程时,在电解槽的阳极端会产生富含锰铅等元素的阳极渣副产物,其成分复杂,难以利用。目前世界各国对此并无妥善回收利用方法,造成资源浪费甚至环境污染问题。我国作为锰矿最大的资源利用国,亟需解决此问题。本文通过硫酸助浸电解锰阳极渣,加入还原剂还原浸出,经过净化除杂,制备高纯电池用硫酸锰,实现锰的回收和铅的富集,回收利用阳极渣中有价元素锰及铅。
本文以湘西某工厂电解锰阳极渣为原材料,以资源综合回收利用为最终目的,进行锰阳极渣还原回收工艺研究,通过湿法浸出还原方法分析锰阳极渣在不同还原剂如铁粉、硫粉、硫酸肼、盐酸羟胺、亚硫酸钠等不同体系条件下对比探究,考察还原剂用量、硫酸用量、固液比、浸出温度、浸出时间等对二氧化锰还原浸出的影响,并对浸出液收集除杂净化,制备电池用高纯硫酸锰;对浸出后的铅精矿渣进行成分分析,测定铅品位及其回收率,并将其纯化使达到相关铅精矿品级;综合考虑工艺运行成本、是否绿色环保等,确定最具有经济效益且具有工业大规模生产前景的还原浸出方法。
结果表明,在硫酸浓度为100%,液固比为0.8:1,熟化温度为150℃,熟化时间24h,硫粉/锰阳极渣中二氧化锰物质的量之比为1.6:3的条件下,二氧化锰的浸出率可达99.16%,浸出渣中含硫量36.53%,浸出渣中铅可达34.32%,经水洗纯化铅可达45.37%,得到五品级铅精矿,铅回收率达98.62%,实现了锰铅分离。而铁粉、硫酸肼、亚硫酸钠、盐酸羟胺等为还原剂,反应条件相对温和,其中铁粉与盐酸羟胺浸出效果最好,二氧化锰浸出率可达99.5%以上,浸出渣中铅品位也较高,可分别得到一品级、二品级铅精矿,五种还原体系铅回收率均可达98%以上。由于亚硫酸钠、盐酸羟胺体系含大量钠离子、氯离子等杂质,难以制备电池用硫酸锰,本实验只对硫粉、铁粉、硫酸肼的最佳浸出液进行净化除杂,采用碳酸锰调节pH中和除铁,硫化锰除重金属,氟化锰除钙镁,该段锰回收率均可达93%以上。在蒸发浓缩制备产品阶段,控温80-90℃左右,当蒸发量达80%时,结束蒸发,所得滤液返还原液继续蒸发,该段锰回收率可达98%以上,所得产品在165℃烘干,得到高纯硫酸锰,产品纯度均达99.9%以上,符合电池用硫酸锰国家标准,锰总回收率可达92%。
本文以湘西某工厂电解锰阳极渣为原材料,以资源综合回收利用为最终目的,进行锰阳极渣还原回收工艺研究,通过湿法浸出还原方法分析锰阳极渣在不同还原剂如铁粉、硫粉、硫酸肼、盐酸羟胺、亚硫酸钠等不同体系条件下对比探究,考察还原剂用量、硫酸用量、固液比、浸出温度、浸出时间等对二氧化锰还原浸出的影响,并对浸出液收集除杂净化,制备电池用高纯硫酸锰;对浸出后的铅精矿渣进行成分分析,测定铅品位及其回收率,并将其纯化使达到相关铅精矿品级;综合考虑工艺运行成本、是否绿色环保等,确定最具有经济效益且具有工业大规模生产前景的还原浸出方法。
结果表明,在硫酸浓度为100%,液固比为0.8:1,熟化温度为150℃,熟化时间24h,硫粉/锰阳极渣中二氧化锰物质的量之比为1.6:3的条件下,二氧化锰的浸出率可达99.16%,浸出渣中含硫量36.53%,浸出渣中铅可达34.32%,经水洗纯化铅可达45.37%,得到五品级铅精矿,铅回收率达98.62%,实现了锰铅分离。而铁粉、硫酸肼、亚硫酸钠、盐酸羟胺等为还原剂,反应条件相对温和,其中铁粉与盐酸羟胺浸出效果最好,二氧化锰浸出率可达99.5%以上,浸出渣中铅品位也较高,可分别得到一品级、二品级铅精矿,五种还原体系铅回收率均可达98%以上。由于亚硫酸钠、盐酸羟胺体系含大量钠离子、氯离子等杂质,难以制备电池用硫酸锰,本实验只对硫粉、铁粉、硫酸肼的最佳浸出液进行净化除杂,采用碳酸锰调节pH中和除铁,硫化锰除重金属,氟化锰除钙镁,该段锰回收率均可达93%以上。在蒸发浓缩制备产品阶段,控温80-90℃左右,当蒸发量达80%时,结束蒸发,所得滤液返还原液继续蒸发,该段锰回收率可达98%以上,所得产品在165℃烘干,得到高纯硫酸锰,产品纯度均达99.9%以上,符合电池用硫酸锰国家标准,锰总回收率可达92%。