文档介绍：***化铵焙烧菱锰矿制备高纯碳酸锰的工艺研究
概述
中国锰矿储量很大,但高品位锰矿供应紧张,已成为中国锰业发展的瓶颈。锰矿矿石类型以碳酸锰矿石为主,约占总储量的73%。对于低品位的碳酸锰矿石,国内外尚没有一种成熟并且回收率高、对环境污染少的技术。锰矿选矿方法有机械选矿法( 洗矿、筛分、重选、强磁选和浮选) ,以及特殊选矿法( 电选、细菌浸取、焙烧- 浸取法等) 。低品位碳酸锰矿的选矿通常采用机械选矿法,碳酸锰矿石的品位仅可提高3% ~ 5%。而采用浸出工艺[1 - 2]直接从贫锰矿生产锰盐是一条可行途径。研究表明,矿石焙烧分解后的浸取反应性能得到明显改善。但该法能耗大,焙烧过程会产生污染环境的尾气。细菌浸取法[3]虽然能耗少,环境污染小,但是反应速度慢,对反应条件有特殊要求。[4]采用电化学浸取法可使锰浸出率高达100%,浸出得到的锰溶液经净化除杂,可用于制备各种锰盐产品[5 - 7]。笔者采用低品位菱锰矿为原料,采用***化铵焙烧- 水浸取法富集锰、浸出液除杂、净化液碳化结晶的工艺,探索出一条由贫锰矿制备高纯碳酸锰产品的新途径。
1 实验部分原料、试剂和仪器
1、原料与试剂: 实验所用菱锰矿的化学成分如表1所示; ***化铵来自深圳市危险废物处理站对碱性蚀刻废液中***化铵的回收。硫酸亚铁铵( AR) 、N - 苯代邻氨基苯甲酸( AR) 、***铵( AR) 、二氧化锰( AR) 、氨水( 质量分数为10%) 、***化铵( CP) 、锰粉、一水合硫酸锰( AR) 、碳酸氢铵( 工业级) 等。33
表1 菱锰矿主要化学组成%
w( Mn) w( Fe) w( Ca) w( Mg) w( S)
2650
w( Pb) w( Zn) w( Al) w( Na) w( Si)

2、仪器: SKZ 型管式电阻炉、SHZ -ⅢX 型循环水式真空泵、DF - 101S 集热式恒温加热磁力搅拌器、精密电子天平、PHS - 3C 型pH 计、DHG 型电热恒温鼓风干燥箱、VISTA - MPX 型电感耦合等离子体发射光谱仪等。
实验原理
采用***化铵焙烧菱锰矿,将锰转化为高水溶性的***化锰,并用水浸出,取样分析计算浸出液中锰的含量和浸出率。考察焙烧温度、焙烧时间、***化铵用量对锰浸出率的影响。
主要反应式如下:
NH4Cl =NH3 + HCl ( 1)
MnCO3 + 2NH4Cl =MnCl2 + 2NH3 + H2O + CO2 ( 2)
MnCO3 + 2HCl =MnCl2 + H2O + CO2 ( 3)
用***铵氧化- 硫酸亚铁铵滴定法测定浸出液中锰的含量。取适量浸出液于250 mL 锥形瓶中,加入5 mL 浓硫酸和20 mL 磷酸,于通风橱内加热约5 min至有大量白烟冒出,取下,稍冷却至瓶内只有少许白烟,立即加入2 g ***铵并迅速驱尽黄色氧化氮气体,冷却至70 ℃左右,用蒸馏水稀释至100 mL,同时充分摇动锥形瓶促进溶解。用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至浅粉色,滴加2 ~ 3 滴N - 苯代邻氨基苯甲酸指示剂溶液( 2 g /L) ,继续滴加至溶液呈亮黄色为止。
实验方法
按比例将锰矿粉与***化铵混合研磨均匀后,置于电阻炉中焙烧。焙烧产生的尾气经净化后,可用于碳化结晶。焙砂经水浸取、过滤得到***化锰浸出液,浸出渣洗涤后的洗水返回浸出段循环利用,浸出液经净化除杂、碳化结晶得到高纯碳酸锰产品。
实验工艺流程见图1。
2 结果与讨论 ***化铵焙烧- 水浸法富集回收锰焙烧温度的影响
称取15. 0 g 矿粉和16. 5 g ***化铵混合均匀,于电阻炉中不同温度焙烧1 h,焙砂用水浸出,取样分析滤液中的锰含量。图2 为焙烧温度对锰浸出率的影响。

图2 焙烧温度对锰浸出率的影响
从图2 可知,随着温度的升高,锰浸出率逐渐升高,但是500 ℃以后,锰浸出率增加缓慢,并且在500 ℃时,锰浸出率已达95% 以上。从节约能源的角度考虑,焙烧温度取500 ℃即可。
***化铵用量的影响
称取15. 0 g 矿粉和一定量***化铵混合均匀,于电阻炉中500 ℃下焙烧1 h,焙砂用水浸出,取样分析滤液中的锰含量。图3 为***化铵用量对锰浸出率的影响。由图3 可见,当***:1 时,锰浸出率已达到95. 87%,继续增加***化铵用量,锰浸出率提高不明显。因此,选择***:1 为宜。

图3 ***化铵用量对锰浸出率的影响
焙烧时间的影响
称取15. 0 g 矿粉和16. 5 g ***化铵混合均匀,于电阻炉中50