用菱錳礦處理廢硫酸製備高純硫酸錳及其水合物的方法
2023-06-04 02:03:46
專利名稱：用菱錳礦處理廢硫酸製備高純硫酸錳及其水合物的方法
技術領域：
本發明屬於化工三廢治理和利用的技術領域，特別是一種用菱錳礦處理廢硫酸制 備高純硫酸錳及其水合物的方法。
背景技術：
工業廢硫酸的來源主要是硫酸法鈦白粉產業所產生的，該生產不僅排放廢硫酸的 量大而且排放濃度也很高。每生產一噸鈦白粉約排出10噸濃度為5% 22% (質量分數) 的廢硫酸，這些廢硫酸傳統的方法是通過回收後採取濃縮循環工藝來製造濃硫酸；但是，該 方法存在著耗能高，所用材質要求苛刻，硫酸亞鐵分離困難和回收時雜質富集等致命的問 題；用於生產普鈣同樣還存在除去硫酸亞鐵的問題。中國專利申請號為200510077718. 1的 文獻，公開了一種用廢硫酸和電石渣聯產石膏和活性碳及綠礬的方法，主要對電石渣進行 預處理，再與鹽酸按一定比例進行淨化反應；再經液固分離得到黑色濾餅去精製活性碳，而 濾液氯化鈣與廢硫酸再按一定比例進行合成反應。雖然該法一定程度的處理了鈦白粉產業 所產生的廢硫酸，但是成本相對還是較高。目前還尚未有更好的辦法來解決鈦白粉的廢酸 治理和利用的問題，也還沒有關於用菱錳礦處理廢硫酸製備高純硫酸錳及其水合物的方法 的相關報導。
發明內容
本發明提供了一種不僅成本低廉、易於實現，而且工藝及生產設備簡單的用菱錳 礦處理廢硫酸製備高純硫酸錳及其水合物的方法；該方法能產生高經濟價值的工業產品。為了達到上述的目的，本發明的技術方案為一種用菱錳礦處理廢硫酸製備高純硫酸錳及其水合物的方法，製備步驟如下步驟A、將菱錳礦粉碎成60 120目的粗粉；步驟B、將菱錳礦粗粉投放到裝有鹽酸的浸取槽1內，菱錳礦與鹽酸之間以純質量 比1 0. 43 0. 83浸取6 10小時；步驟C、將步驟B中浸取後的固液混合物用第一過濾器2進行過濾，濾餅雜質煅燒 或者深埋；澄清的濾液為四水氯化錳。步驟D、將步驟C中過濾得到的濾液與硫酸以純質量比1 0.58 0.98先後投入 第一防腐反應器3裡進行攪拌反應；步驟E、將步驟D中反應得到的反應混合物，用第二過濾器4進行過濾，濾餅雜質煅 燒或者深埋；步驟F、將步驟E中的濾液用蒸餾器5進行蒸餾分離，當達到飽和時再經第一冷卻 塔6冷卻硫酸錳晶體；步驟G、將步驟F中所得的硫酸錳晶體用甲醇通過洗滌機7進行洗滌甩幹後，再用 乾燥器8和第一粉碎機9依次進行乾燥粉碎，最後檢斤包裝得到一水硫酸錳產品10 ；步驟H、步驟G中所得的一水硫酸錳送到煅燒爐11內進行煅燒，一水硫酸錳完全失去結晶水後成為無水硫酸錳，出料依次用第二冷卻塔12、第二粉碎機13進行冷卻粉碎，最 後檢斤包裝得到無水硫酸錳產品14。其中，所述步驟B中所用鹽酸的體積濃度為15% 20%。所述步驟D中，在將濾液與硫酸反應前，還可以先用適量的氫氧化錳對濾液進行 預處理。主要是為了除去氯化物雜質，經過預處理，能提高最終產品的純度。所述步驟D中，所用硫酸為硫酸法鈦白粉產業產生的廢硫酸；與濾液反應時，按純 硫酸計算。所述步驟F中，將濾液進行蒸餾前，可以用適量的氯化錳進行預處理。主要是偽劣 去除產生的硫酸鹽雜質；經過預處理，能提高最終產品的純度。所述步驟F中，蒸餾為減壓蒸餾。所述步驟H中，所述煅燒爐的爐溫控制在480 520度。所述步驟G中得到一水硫酸錳產品同時所產生的鹽酸返回到步驟B中循環使用。本發明主要是充分利用了菱錳礦來處理生產鈦白粉所產生的廢硫酸，先將菱錳礦 粉碎後用鹽酸將其所含錳浸提出來，然後用浸體液與生產鈦白粉所產生的廢硫酸進行反 應。一方面變廢為寶，治理了環境汙染的同時，將廢硫酸轉化成為具有很高經濟價值的硫酸 錳，另一方面，可在一條工藝路線上同時聯產幾種產品，生產硫酸錳的同時還聯產硫酸錳水 合物。本發明不僅生產的成本低廉、利潤高、市場需求量大，而且工藝及生產設備簡單；是一 種比較實際的處理和利用方法，該方法不但能創造出可觀的經濟價值，還消除了化工廢渣、 治理了環境汙染。本發明的反應原理為MnC03+2HCl = = = = = MnCl2+C02+H20MnCl2+H2S04 = = = = = MnS04+2HCl
圖1是用菱錳礦處理廢硫酸製備高純硫酸錳及其水合物的方法的工藝流程示意 圖；其中1-浸取槽，2-第一過濾器，3-第一防腐反應器，4-第二過濾器，5-蒸餾器，6_第一 冷卻塔，7-洗滌機，8-乾燥器，9-第一粉碎機，10- 一水硫酸錳產品，11-煅燒爐，12-第二冷 卻塔，13-第二粉碎機，14-無水硫酸錳產品。具體的實施方式實施例1用菱錳礦處理廢硫酸製備高純硫酸錳及其水合物的方法，製備步驟如下將800kg菱錳礦粉碎成60目的粗粉放入到裝有體積濃度為15%的鹽酸的浸取槽 1內，菱錳礦粗粉(以含13%錳計算)與鹽酸之間以純質量比1 0.43浸取6小時；浸取後的固液混合物用第一過濾器2進行過濾，濾餅雜質煅燒或者深埋；澄清的 濾液為四水氯化錳。用適量的氫氧化錳對濾液進行預處理，得到氯化錳液體與硫酸以純質 量比1 0.58先後投入第一防腐反應器3裡進行攪拌反應，所述濾液與氫氧化鈣的純質量 比按照濾液中純氯化錳和硫酸來進行折算；所用硫酸為硫酸法鈦白粉產業產生的廢硫酸。
氯化錳濾液與硫酸反應得到的反應混合物，用第二過濾器4進行過濾，濾餅雜質 煅燒或者深埋；濾液用適量的氯化錳進行預處理後用蒸餾器5進行減壓蒸餾分離，當達到 飽和時再經第一冷卻塔6冷卻硫酸錳晶體；硫酸錳晶體用甲醇通過洗滌機7進行洗滌甩幹 後，再用乾燥器8和第一粉碎機9依次進行乾燥粉碎，最後檢斤包裝得到一水硫酸錳產品 10 ；一水硫酸錳產品送到煅燒爐11內進行煅燒，煅燒爐的爐溫控制在480度，一水硫 酸錳完全失去結晶水後成為無水硫酸錳，出料依次用第二冷卻塔12、第二粉碎機13進行冷 卻粉碎，最後檢斤包裝得到68. 92kg無水硫酸錳產品14。實施例2用菱錳礦處理廢硫酸製備高純硫酸錳及其水合物的方法，製備步驟如下將800kg菱錳礦粉碎成90目的粗粉放入到裝有體積濃度為18%的鹽酸的浸取槽 1內，菱錳礦粗粉(以含13%錳計算)與鹽酸之間以純質量比1 0.63浸取8小時；浸取後的固液混合物用第一過濾器2進行過濾，濾餅雜質煅燒或者深埋；澄清的 濾液為四水氯化錳。用適量的氫氧化錳對濾液進行預處理，得到氯化錳液體與硫酸以純質 量比1 0.78先後投入第一防腐反應器3裡進行攪拌反應，所述濾液與氫氧化鈣的純質量 比按照濾液中純氯化錳和硫酸來進行折算；所用硫酸為硫酸法鈦白粉產業產生的廢硫酸。氯化錳濾液與硫酸反應得到的反應混合物，用第二過濾器4進行過濾，濾餅雜質 煅燒或者深埋；濾液用適量的氯化錳進行預處理後用蒸餾器5進行減壓蒸餾分離，當達到 飽和時再經第一冷卻塔6冷卻硫酸錳晶體；硫酸錳晶體用甲醇通過洗滌機7進行洗滌甩幹 後，再用乾燥器8和第一粉碎機9依次進行乾燥粉碎，最後檢斤包裝得到一水硫酸錳產品 10 ；一水硫酸錳產品送到煅燒爐11內進行煅燒，煅燒爐的爐溫控制在500度，一水硫 酸錳完全失去結晶水後成為無水硫酸錳，出料依次用第二冷卻塔12、第二粉碎機13進行冷 卻粉碎，最後檢斤包裝得到135. 80kg無水硫酸錳產品14。實施例3用菱錳礦處理廢硫酸製備高純硫酸錳及其水合物的方法，製備步驟如下將800kg菱錳礦粉碎成120目的粗粉放入到裝有體積濃度為20%的鹽酸的浸取槽 1內，菱錳礦粗粉(以含13%錳計算)與鹽酸之間以純質量比1 0.83浸取10小時；浸取後的固液混合物用第一過濾器2進行過濾，濾餅雜質煅燒或者深埋；澄清的 濾液為四水氯化錳。用適量的氫氧化錳對濾液進行預處理，得到氯化錳液體與硫酸以純質 量比1 0.98先後投入第一防腐反應器3裡進行攪拌反應，所述濾液與氫氧化鈣的純質量 比按照濾液中純氯化錳和硫酸來進行折算；所用硫酸為硫酸法鈦白粉產業產生的廢硫酸。氯化錳濾液與硫酸反應得到的反應混合物，用第二過濾器4進行過濾，濾餅雜質 煅燒或者深埋；濾液用適量的氯化錳進行預處理後用蒸餾器5進行減壓蒸餾分離，當達到 飽和時再經第一冷卻塔6冷卻硫酸錳晶體；硫酸錳晶體用甲醇通過洗滌機7進行洗滌甩幹 後，再用乾燥器8和第一粉碎機9依次進行乾燥粉碎，最後檢斤包裝得到一水硫酸錳產品 10 ；一水硫酸錳產品送到煅燒爐11內進行煅燒，煅燒爐的爐溫控制在520度，一水硫 酸錳完全失去結晶水後成為無水硫酸錳，出料依次用第二冷卻塔12、第二粉碎機13進行冷卻粉碎，最後檢斤包裝得到224. 78kg無水硫酸錳產品14。 上述實施例，只是本發明的較佳實施例，並非用來限制本發明實施範圍，故凡以本 發明權利要求所述的特徵及原理所做的等效變化或修飾，均應包括在本發明權利要求範圍 之內。
權利要求
1.用菱錳礦處理廢硫酸製備高純硫酸錳及其水合物的方法，其特徵在於，製備步驟如下步驟A、將菱錳礦粉碎成60 120目的粗粉；步驟B、將菱錳礦粗粉投放到裝有鹽酸的浸取槽內，菱錳礦與鹽酸之間以純質量比 1 0. 43 0. 83浸取6 10小時；步驟C、將步驟B中浸取後的固液混合物用第一過濾器進行過濾，濾餅雜質煅燒或者深埋；步驟D、將步驟C中過濾得到的濾液與硫酸以純質量比1 0.58 0.98先後投入第一 防腐反應器裡進行攪拌反應；步驟E、將步驟D中反應得到的反應混合物，用第二過濾器進行過濾，濾餅雜質煅燒或 者深埋；步驟F、將步驟E中的濾液用蒸餾器進行蒸餾分離，當達到飽和時再經第一冷卻塔冷卻 硫酸錳晶體；步驟G、將步驟F中所得的硫酸錳晶體用甲醇通過洗滌機進行洗滌甩幹後，再用乾燥器 和第一粉碎機依次進行乾燥粉碎，最後檢斤包裝得到一水硫酸錳產品；步驟H、步驟G中所得的一水硫酸錳送到煅燒爐內進行煅燒，出料依次用第二冷卻塔、 第二粉碎機進行冷卻粉碎，最後檢斤包裝得到無水硫酸錳產品。
2.根據權利要求1所述的用菱錳礦處理廢硫酸製備高純硫酸錳及其水合物的方法，其 特徵在於，所述步驟B中所用鹽酸的體積濃度為15% 20%。
3.根據權利要求1所述的用菱錳礦處理廢硫酸製備高純硫酸錳及其水合物的方法，其 特徵在於，所述步驟D中，在將濾液與硫酸反應前，還可以先用適量的氫氧化錳對濾液進行 預處理。
4.根據權利要求1所述的用菱錳礦處理廢硫酸製備高純硫酸錳及其水合物的方法，其 特徵在於，所述步驟D中，所用硫酸為硫酸法鈦白粉產業產生的廢硫酸；與濾液反應時，按 純硫酸計算。
5.根據權利要求1所述的用菱錳礦處理廢硫酸製備高純硫酸錳及其水合物的方法，其 特徵在於，所述步驟F中，將濾液進行蒸餾前，可以用適量的氯化錳進行預處理。
6.根據權利要求1所述的用菱錳礦處理廢硫酸製備高純硫酸錳及其水合物的方法，其 特徵在於，所述步驟F中，蒸餾為減壓蒸餾。
7.根據權利要求1所述的用菱錳礦處理廢硫酸製備高純硫酸錳及其水合物的方法，其 特徵在於，所述步驟H中，所述煅燒爐的爐溫控制在480 520度。
8.根據權利要求1所述的用菱錳礦處理廢硫酸製備高純硫酸錳及其水合物的方法，其 特徵在於，所述步驟G中得到一水硫酸錳產品同時所產生的鹽酸返回到步驟B中循環使用。
全文摘要
本發明屬於化工三廢治理和利用的技術領域，特別是用菱錳礦處理廢硫酸製備高純硫酸錳及其水合物的方法，其主要技術方案為充分利用了菱錳礦來處理生產鈦白粉所產生的廢硫酸，先將菱錳礦粉碎後用鹽酸將其所含錳浸提出來，然後用浸體液與生產鈦白粉所產生的廢硫酸進行反應；一方面變廢為寶，治理了環境汙染的同時將廢硫酸轉化成為具有很高經濟價值的硫酸錳，另一方面，可在一條工藝路線上同時聯產幾種產品，生產硫酸錳的同時還聯產硫酸錳水合物；本發明不僅生產的成本低廉、利潤高、市場需求量大，而且工藝及生產設備簡單；是一種比較實際的處理和利用方法，該方法不但能創造出可觀的經濟價值，還消除了化工廢渣、治理了環境汙染。
文檔編號C01G45/10GK102092793SQ20101027542
公開日2011年6月15日 申請日期2010年9月6日 優先權日2010年9月6日
發明者王嘉興 申請人:王嘉興