一種電解錳渣二次浸出及錳回收的方法
【專利摘要】一種電解錳渣二次浸出及錳回收的方法。本發(fā)明針對電解錳渣中存在的硫酸錳銨復鹽，采用了加直流電場的強化手段，以使硫酸錳銨復鹽中原來難以溶出的錳浸出。電場作用下，漿料中的錳離子不僅會向陰極區(qū)遷移，迅速擴散；而且一部分錳離子會在陰極板上形成附著物，降低漿料中錳離子濃度，這兩個過程都利于包括硫酸錳銨在內的錳化合物的浸出。具體步驟包括：用水和硫酸將電解錳渣配制成漿料；在直流電場作用下活化與強化；收集陰極板上附著物，并固液分離余下漿料得到含硫酸錳的浸出液；用氨水處理浸出液；在處理后的濾液中加入碳酸鈉以得沉淀物；最后將沉淀物與收集的附著物混合，即得到錳含量較高的沉淀物。
【專利說明】—種電解錳渣二次浸出及錳回收的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及對電解錳渣進行二次浸取的方法。
【背景技術】
[0002]電解錳渣(簡稱錳渣)是用電解法生產金屬錳(Mn)的過程中所產生的廢渣。錳渣中殘存的硫酸錳和硫酸銨及其它重金屬，容易因降水形成滲濾液進入水體，導致環(huán)境污染。人們在研究無害化處理電解錳渣的同時，也在研究如何將電解錳渣中的錳加以回收。由于電解錳渣中既有水溶性的硫酸錳，又有以碳酸錳形式存在的酸溶性錳，于是，人們針對這兩類錳化合物的特征而采用了相應的方法。例如，王星敏等提出的水洗-酸解法{王星敏、徐龍君、胥江河等.電解錳渣中錳的浸出條件及特征[J].環(huán)境工程學報，2012，6(10):3757-3761.}。該水洗-酸解法主要分為先水洗、后酸解兩個工序:水洗(即用水浸出)的目的是浸出電解錳渣中的可溶性錳，酸解(即用硫酸浸取)的目的是浸出電解錳渣中的酸溶性錳。與其他電解錳渣二次浸取的方法相比較，該現(xiàn)有技術的確取得了更好的效果。然而，它需要的工藝條件要求高:一是在水溶性錳離子浸出時的用水量大(水與電解錳渣的質量比為10: 1)，水溫也需加熱到60°C ;二是酸溶性錳離子浸出時硫酸的體積濃度要達到10%，且用量也較大，反應溫度還需達到90°C ;三是要在浸出了水溶性錳離子之后才能對酸溶性錳離子進行浸出，從而增加了環(huán)節(jié)。導致用水量大、用酸量大，且需加熱升溫的原因，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，那就是，電解錳渣中的硫酸錳和硫酸銨容易結合成硫酸錳銨復鹽，而硫酸錳銨復鹽在水和酸中的溶解度均不大，因此，無論水洗還是酸解，均不容易將這些硫酸錳銨復鹽浸出來，于是才不得不加大用水量和用酸量，并還要結合加熱升溫的輔助措施。這樣一來，該現(xiàn)有技術的應用成本當然就比較高了。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是，提供一種應用成本較低的電解錳渣二次浸出及錳回收的方法。
[0004]實現(xiàn)所述目的之技術方案是這樣一種電解錳渣二次浸出及錳回收的方法，它與現(xiàn)有技術相同的方面是，該方法將電解錳渣配制成漿料后來進行浸出的，配制漿料時用到了水和硫酸；其特征在于，該方法按照如下步驟進行:
(1)將水和硫酸一并與電解錳渣混合配制成漿料，其中，硫酸和電解錳渣均以不含水的質量計算，硫酸:電解猛洛=2~10%,電解猛洛:水=Ikg: I~5L ;
(2)在(I)在室溫條件下，將各組分充分混合均勻后的漿料置于帶陰陽極板的反應槽內，在電場作用下浸取2 h ;其中，電壓為6~18V，電流密度為24~82 A/m2 ；
(3)收集陰極板上的附著物；接著用板框式壓濾機或離心機對在所述反應槽內所剩的漿料進行固液分離，收集濾液，然后在板框式壓濾機上或離心機上洗滌濾渣，再將洗滌液與所述濾液混合，即得含硫酸錳的浸出液；
(4)在所得含硫酸錳的浸出液中加入氨水，以調節(jié)pH到4~5之間；然后分離出下部的濁液和上部的清液；最后將濁液用板框壓濾機壓濾，所得濾液合并在上清液內，以得到含錳清液；
(5)在所得含錳清液中加入氫氧化鈉，以調節(jié)pH到6-8 ;再接著加入碳酸鈉以進行反應，反應20~60 min后得混合液；最后再用離心機分離上述混合液，收集沉淀并與在步驟
(3)所收集的所述附著物混合，即得到錳含量較高的沉淀物；
其中，碳酸鈉的加入量按照碳酸根和含錳清液中二價錳離子的摩爾比來計算，具體為二價猛離子:碳酸根=1: 1.1~1.5。
[0005]從方案中可以看出，本發(fā)明在電解錳渣中錳的浸出過程中采用了電場強化的手段，并且在配制漿料時，是將水、硫酸和電解錳渣一并混合的。這就相當于是將現(xiàn)有技術先用水洗水溶性錳離子、后用酸解酸溶性錳的兩個工序合并為一個工序來完成了。采用電場強化手段，可以活化和破壞硫酸錳銨復鹽的結構，使該硫酸錳銨復鹽中的錳以離子態(tài)形式存在于步驟(2)的漿料中。電場作用下，漿料中的錳離子不僅會向陰極區(qū)遷移，迅速擴散；而且一部分錳離子會在陰極板上形成附著物，降低漿料中錳離子濃度，這兩個過程都利于包括硫酸錳銨在內的錳化合物的浸出。因此，在錳回收率相當?shù)那闆r下，本發(fā)明的用水量比現(xiàn)有技術減少至少一半(也即本發(fā)明的最大用水量只有電解錳渣質量的5倍，而現(xiàn)有技術要取得滿意效果時卻需要10倍的水)，硫酸的使用量也大大地降低了(現(xiàn)有技術取得滿意效果時,硫酸質量為錳渣質量的2.18倍，而本發(fā)明硫酸質量僅為錳渣質量的10%)。雖然本發(fā)明需要用電，但由于是在室溫條件下浸出的，而并不需要分別加熱到60°C和90°C。如果從耗能角度可以認為本發(fā)明和現(xiàn)有技術相當?shù)脑?，那么，接入電源顯然就比增添加熱裝置方便 和便宜。簡言之，本發(fā)明具有成本低、反應條件溫和、工藝流程簡單等優(yōu)點。而且本發(fā)明能夠以較高的回收率來回收錳。
[0006]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0008]一種電解錳渣二次浸出及錳回收的方法(參考圖1)，該方法是將電解錳渣配制成漿料后來進行浸出的，配制漿料時用到了水和硫酸。在本發(fā)明中，該方法按照如下步驟進行:
(1)將水(H2O)和硫酸(H2SO4)—并與電解錳渣混合配制成漿料，其中，硫酸和電解錳渣均以不含水的質量計算，硫酸:電解猛洛=2~10%,電解猛洛:水=Ikg: I~5L ;
(2)在(I)在室溫條件下，將各組分充分混合均勻(當然，通常采用攪拌方式混合，在中試試驗條件下的攪拌時間不超過IOmin)后的漿料置于帶陰陽極板的反應槽內，在電場作用下浸取2 h ;其中，電壓為6~18V，電流密度為24~82 A/m2 ；
(3)收集陰極板上的附著物；接著用板框式壓濾機或離心機對在所述反應槽內所剩的漿料進行固液分離，收集濾液，然后在板框式壓濾機上或離心機上洗滌濾渣(即洗滌固液分離后留在板框式壓濾機或離心機上仍然含有少量錳的濾渣。本領域的技術人員清楚，雖然多洗滌幾次能夠收集更 多錳，但洗滌次數(shù)過多已經(jīng)無意義，故，通常洗滌I~2次既可。顯然收集了附著物之后的陰極板，也最好洗滌I~2次)，再將洗滌液與所述濾液混合(即每次的洗滌液都要與上述固液分離后的濾液進行混合)，即得含硫酸錳的浸出液；
(4)在所得含硫酸錳的浸出液中加入氨水，以調節(jié)pH到4~5之間；然后分離出下部的濁液和上部的清液；最后將濁液用板框壓濾機壓濾，所得濾液合并在上清液內，以得到含錳清液；
(5)在所得含錳清液中加入氫氧化鈉(NaOH)，以調節(jié)pH到6~8;再接著加入碳酸鈉(Na2CO3)以進行反應，反應20~60min后得混合液；最后再用離心機分離上述混合液，收集沉淀并與在步驟(3)所收集的所述附著物混合，即得到錳含量較高的沉淀物；
其中，碳酸鈉的加入量按照碳酸根(CO32 一)和含錳清液中二價錳離子的摩爾比來計算，具體為二價錳離子:碳酸根=I: 1.1~1.5。
[0009]本發(fā)明通過了在實驗室所做的實驗驗證。驗證過程與上述【具體實施方式】所述步驟相同，也是先通過電場強化來浸出和轉移出電解錳渣中的錳并得到除去鐵的含錳清液，然后回收錳。
[0010]為計算出錳浸出率，根據(jù)GB/1506-2002的《錳礦石錳含量的測定電位滴定法和硫酸亞鐵銨滴定法》，首先測定干燥的電解錳渣中錳的總量；在步驟(3)獲取含二價錳離子的浸出液之后，再測定剩下干燥后濾渣中錳的總量，然后通過如下公式計算出錳浸出率。
【權利要求】
1.一種電解錳渣二次浸出及錳回收的方法，該方法是將電解錳渣配制成漿料后來進行浸出的，配制漿料時用到了水和硫酸；其特征在于，該方法按照如下步驟進行: (1)將水和硫酸一并與電解錳渣混合配制成漿料，其中，硫酸和電解錳渣均以不含水的質量計算，硫酸:電解猛洛=2~10%,電解猛洛:水=Ikg: I~5L ; (2)在(I)在室溫條件下，將各組分充分混合均勻后的漿料置于帶陰陽極板的反應槽內，在電場作用下浸取2 h ;其中，電壓為6~18V，電流密度為24~82 A/m2 ； (3)收集陰極板上的附著物；接著用板框式壓濾機或離心機對在所述反應槽內所剩的漿料進行固液分離，收集濾液，然后在板框式壓濾機上或離心機上洗滌濾渣，再將洗滌液與所述濾液混合，即得含硫酸錳的浸出液； (4)在所得含硫酸錳的浸出液中加入氨水，以調節(jié)pH到4~5之間；然后分離出下部的濁液和上部的清液；最后將濁液用板框壓濾機壓濾，所得濾液合并在上清液內，以得到含錳清液； (5)在所得含錳清液中加入氫氧化鈉，以調節(jié)pH到6~8;再接著加入碳酸鈉以進行反應，反應20~60min后得混合液；最后再用離心機分離上述混合液，收集沉淀并與在步驟(3)所收集的所述附著物混合，即得到錳含量較高的沉淀物； 其中，碳酸鈉的加入量按照碳酸根和含錳清液中二價錳離子的摩爾比來計算，具體為二價猛離子:碳酸根 =1: 1.1~1.5。
【文檔編號】C22B47/00GK103820647SQ201410107528
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月22日 優(yōu)先權日:2014年3月22日
【發(fā)明者】劉仁龍, 李明強, 劉作華, 陶長元, 杜軍, 范興, 孫大貴, 舒建成, 吳敏, 孔令峰, 吳明珠, 連欣, 謝昭明, 唐金晶, 周小霞, 張興然, 李文生, 左趙宏 申請人:重慶大學