高炉除尘灰回收硫酸锰的工艺研究

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在钢铁、锰铁、有色合金以及干电池的生产中,锰是一种非常重要的有色金属。这种需求量的增加导致了资源的快速消耗,所以利用矿石和矿渣回收锰金属变得日趋重要。此外,由于这种需求的急剧增加,在全球冶金行业中锰资源的浸出显得越来越重要。高炉除尘灰作为富锰渣冶炼过程中的产物,大量堆积对环境以及人类健康造成严重的影响,因此它的资源化利用成为重要的研究课题,由于其锰含量在17%左右,采用高炉灰制备硫酸锰可以将资源充分利用,符合可持续发展的政策。  本文针对富锰渣冶炼高炉灰,首先对其基本成分组成进行了初步分析,灰中主要含有Mn、K、Ca、Mg及少量的Si、Zn、Fe和重金属等元素,其中锰的总含量为17%左右,且K、Ca、Mg含量多、影响大,约为14.63%。然后研究高炉灰浸出过程的优化条件,最后主要探讨碳化过程中的影响因素。所得结论如下:  对于锰的浸出过程,该实验选择采用两矿一酸法,在浸出过程中对锰浸出率的影响主要考察硫酸浓度、反应温度、液固比、两矿比以及反应时间等因素,通过单因素实验分析最终确定了浸出过程的最优组合,通过实验可知:硫酸浓度选为40ml/100g高炉灰、反应温度为90℃、液固比为2∶1、高炉灰与硫铁矿之比为4∶1,反应时间为3h时,锰可以得到较好的浸出,基本达到84.28%,浸出结果能为后续制备硫酸锰提供较好的基础。  在除杂过程中,Fe3+的干扰不容忽视,它的分离与去除选用水解沉淀法。本文确定了水解沉淀除铁所需的pH值为6.5,去除重金属杂质离子的沉淀剂选用BaS,除杂后得到的硫酸锰浸取液纯度较高。  本文确定了将Mn与K、Ca、Mg进行有效分离的方法为碳化法,因此采用将硫酸锰制成碳酸锰再制备高纯度硫酸锰的碳化法。通过单因素实验,研究了反应时间、反应温度、pH值、NH4HCO3初始浓度以及NH4HCO3与MnSO4的摩尔比对碳酸锰的质量以及锰的回收率的影响,从而确定了最佳条件:在温度为40℃条件下反应30min,调节pH至7.0左右,NH4HCO3的初始浓度为120g/L,NH4HCO3与MnSO4的摩尔比为2.2∶1。此方法制备的硫酸锰产品品位较高,达到要求。
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