高磷菱錳礦所制硫酸錳溶液的除磷方法
2023-10-08 02:47:24
高磷菱錳礦所制硫酸錳溶液的除磷方法
【專利摘要】高磷菱錳礦所制硫酸錳溶液的除磷方法，其步驟有：（1）室溫條件下，在由高磷菱錳礦所制的硫酸錳溶液內，加入硫酸亞鐵和雙氧水溶液以組成混合溶液；然後在攪拌狀態下進行氧化反應；（2）在步驟（1）所得混合溶液中加入濃氨水以調節pH值到3～5，然後在室溫條件下充分攪拌以得混合料漿；（3）靜置、沉澱步驟（2）所得混合料漿，然後過濾、分離，所得濾液即為低磷硫酸錳溶液。與現有技術相比較，本發明不僅有效地避免了在選礦時除磷而可能存在的操作較複雜、能耗較高和/或對環境造成汙染的問題，而且還有反應條件溫和、成本相對較低的優點。
【專利說明】高磷菱錳礦所制硫酸錳溶液的除磷方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及對由高磷菱錳礦所製取的硫酸錳溶液進行脫磷處理的方法。
【背景技術】
[0002]金屬錳(Mn)是一種重要工業原料，電解法是獲得金屬錳的方法之一。其基本步驟是，首先以錳礦石為原料，將其粉碎後加入硫酸製成含錳浸取液一硫酸錳溶液；然後將這硫酸錳溶液經除雜處理後作為電解液來進行電解，以得到金屬錳。我國錳礦石多為貧礦，且有害雜質磷含量較高。由於在電解過程中，磷含量過高，不僅會使陽極電位大大上升，氧氣析出，電流效率下降，陽極迅速腐蝕損壞，進而導致陰極金屬錳上板效率低；而且會導致金屬錳返溶而造成經濟損失。另外，電解液中的磷會以磷錳化合物的形式進入金屬錳產品中，導致金屬錳質量下降，如果將其作為煉鋼原料之一，還將影響鋼材的質量。所以，對於各種高磷錳礦(含磷量高的錳礦石)來講，在將其製備成可作為電解液用的硫酸錳溶液之前，還須儘量去除其中的磷。現有技術中，也的確有了不少針對不同種類的高磷錳礦來除磷(脫磷)的方法，然而，在這些方法中，有的操作較複雜、有的能耗較高、有的可能對環境造成汙染。尤其是，這些方法都是在選礦階段進行的，且有的只適用於軟錳礦。在本來就要以高磷菱錳礦為原料來製備成可作為電解液用的硫酸錳溶液的情況下，若仍採用現有技術來對高磷菱錳礦多進行一次選礦處理，會使最終得到低磷硫酸錳溶液的成本大大增加。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是，提供一種工藝簡單、能耗低、無汙染，且其成本較低的高磷菱錳礦所制硫酸錳溶液的除磷方法。
[0004]為實現所述目的，提供了這樣一種高磷菱錳礦所制硫酸錳溶液的除磷方法，其特徵在於，該方法有如下步 驟:
(1)室溫條件下，在攪拌槽內裝入由高磷菱錳礦所制的硫酸錳溶液，接著加入硫酸亞鐵、質量分數為30%的雙氧水溶液以組成混合溶液；然後在攪拌狀態下進行氧化反應；
其中，硫酸錳溶液的磷濃度在2.5~3.2g/l之間，硫酸亞鐵中鐵離子與硫酸錳溶液中磷的摩爾比=1.0~2: 1，雙氧水與硫酸亞鐵中鐵離子的摩爾比=0.5~1.25: I ；
(2)在步驟(1)所得混合溶液中加入濃氨水以調節pH值到3~5，然後在室溫條件下充分攪拌以得混合料漿；
(3)靜置、沉澱步驟(2)所得混合料漿，然後過濾、分離，所得濾液即為低磷硫酸錳溶液。
[0005]從方案中可以看出，本發明是針對已經用硫酸浸取高磷菱錳礦後，得到含磷過高的硫酸錳溶液來進行除磷處理的。在這種硫酸錳溶液中的磷，主要以可溶性的磷酸鹽(正磷酸鹽和少量焦磷酸鹽)形態存在，在步驟(1)中加入硫酸亞鐵和雙氧水溶液而組成混合溶液，以進行氧化反應後，混合溶液中的部分二價鐵(Fe2+)將氧化成新生態的三價鐵(Fe3+)，同時能讓部分焦磷酸根(P2074 —)轉化為正磷酸根(P043_)。在步驟(2)中慢慢加入濃氨水(NH3-H2O)調節pH值後，一方面能讓三價鐵和尚未氧化的二價鐵與磷酸根形成難溶性的磷酸鹽沉澱；另一方面，混合溶液中新生態的三價鐵發生強烈水解，並在水解的同時發生各個聚合反應，生成具有較長線形結構的多核羥基絡合物，如Fe2 (OH) 24+、Fe3 (OH) 45+等，這些含鐵的羥基絡合物能夠以吸附、絡合的方式與磷酸根發生共沉澱現象，再通過沉澱分離將磷去除。這就保證了難溶性的磷酸鹽沉澱與硫酸錳溶液的可靠分離。於是，在步驟(3)所得的濾液中就只是磷含量非常低的硫酸錳溶液了。與現有技術相比，由於本發明把去除磷的過程放在了硫酸錳溶液中，而用高磷菱錳礦為原料來製備硫酸錳溶液本身又是製備電解液的不可少的步驟，且在本步驟中除磷之外的其他雜質也被大量地去除掉了。所以，與現有技術相比較，不僅有效地避免了在選礦時除磷而可能存在的操作較複雜、能耗較高和/或對環境造成汙染的問題，而且還有反應條件溫和、成本相對較低的優點。
[0006]下面結合【具體實施方式】對本發明做進一步的說明。
【具體實施方式】
[0007]高磷菱錳礦所制硫酸錳溶液的除磷方法，其特徵在於，該方法有如下步驟:
(1)室溫條件下，在攪拌槽內裝入由高磷菱錳礦所制的硫酸錳溶液，接著加入硫酸亞鐵(FeS04*7H20)、質量分數為30%的雙氧水(H2O2)溶液以組成混合溶液；然後在攪拌狀態下進行氧化反應(保證充分氧化的攪拌時間，通常僅要3~5min)；
其中，硫酸錳溶液的磷濃度在2.5~3.2g/l之間，硫酸亞鐵中鐵離子與硫酸錳溶液中磷的摩爾比=1.0~2: 1，雙氧水與硫酸亞鐵中鐵離子的摩爾比=0.5~1.25: I ；
(2)在步驟(1)所得混合溶液中加入濃氨水以調節pH值到3~5，然後在室溫條件下充分攪拌以得混合料漿(保證攪拌充分、混合均勻的時間，通常僅需30min~45min)；
(3)靜置、沉澱步驟(2)所得混合料漿(通常，靜置沉澱30min即可)，然後過濾、分離，所得濾液即為低磷硫酸錳溶液。
[0008]本發明通過了在實驗室所做的實驗驗證，驗證步驟與上述【具體實施方式】的步驟相同。驗證結果見驗證表。`
[0009]驗證前後，均採用GB/T1515-2002《錳礦石磷含量的測定磷鑰藍分光光度法》來測定硫酸錳溶液的磷濃度，然後分別計算出磷去除率。(注:在驗證表中，「初磷濃度」為由高磷菱錳礦所製成的硫酸錳溶液的初始濃度，「n (Fe/P)」表示硫酸亞鐵中鐵離子與硫酸錳溶液中磷的摩爾比之比值，「H202: Fe」表示雙氧水與硫酸亞鐵中鐵離子的摩爾比，「殘磷濃度(mg/1)"是指各例驗證實驗結束後的硫酸錳溶液的磷濃度。
[0010]驗證表:
【權利要求】
1.高磷菱錳礦所制硫酸錳溶液的除磷方法，其特徵在於，該方法有如下步驟: (1)室溫條件下，在攪拌槽內裝入由高磷菱錳礦所制的硫酸錳溶液，接著加入硫酸亞鐵、質量分數為30%的雙氧水溶液以組成混合溶液；然後在攪拌狀態下進行氧化反應； 其中，所述硫酸錳溶液的磷濃度在2.5~3.2g/l之間，硫酸亞鐵中鐵離子與所述硫酸錳溶液中磷的摩爾比=1.0~2: 1，雙氧水與硫酸亞鐵中鐵離子的摩爾比=0.5~1.25: I ； (2)在步驟(1)所得混合溶液中加入濃氨水以調節pH值到3~5，然後在室溫條件下充分攪拌以得混合料漿； (3)靜置、沉澱步驟(2)所`得混合料漿，然後過濾、分離，所得濾液即為低磷硫酸錳溶液。
【文檔編號】C01G45/10GK103818965SQ201410105085
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月20日 優先權日:2014年3月20日
【發明者】謝昭明, 黃國平, 劉作華, 陶長元, 杜軍, 範興, 劉仁龍, 周小霞, 孫大貴, 唐金晶, 孔令峰, 左趙宏, 張興然, 程亞亞, 李文生, 彭浩, 舒建成 申請人:重慶大學