專利名稱：一種利用碳粉還原轉化氧化錳礦生產電解金屬錳的工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電解金屬錳的生產工藝，尤其是涉及一種利用碳粉還原轉化氧化錳礦生產電解金屬錳的工藝。
背景技術：
我國是電解錳生產大國，其電解錳及錳系列產品生產企業上千家，年產銷量已超過百萬噸。目前，電解錳生產主要采用碳酸錳礦為原料，由于市場競爭激烈，加之有些地方對碳酸錳礦的亂采亂挖、采富棄貧，致使碳酸錳礦資源日趨貧乏，礦石品位也從原來的20% 左右下降到10%左右，生產電解錳的礦石成本已占到總成本的1/3以上。現在碳酸錳礦在湖南、貴州、重慶交界的錳三角已經供應緊張，致使多家電解錳企業無法正常生產或停產。 但氧化錳礦不僅在我國儲量豐富，而且進口氧化錳礦品位高(40% -50% )，成本低，是替代碳酸錳礦生產電解金屬錳的理想礦源。目前有幾家企業已在利用氧化錳礦生產電解金屬錳的工藝試驗，主要采用火法還原或濕法還原，不過這兩種方法由于成本較高，都還不能替代碳酸錳礦。其中，火法還原轉化法較為普遍，但由于很多生產廠家使用的焙燒爐是簡單易制但能耗較高污染較大的反射爐，前幾年，國家發改委已明令取締反射爐用于電解錳的生產工藝，火法還原大多采用煤作為還原劑，焙燒過程中產生較大的煙氣，而且粉塵污染嚴重，煤消耗量大。
發明內容
針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種利用碳粉還原轉化氧化錳礦生產電解金屬錳的新工藝技術，它不僅能用氧化錳礦替代碳酸錳礦生產電解金屬錳，而且能耗低、污染小、試劑消耗少、生產成本低。本發明是這樣實現的將氧化錳礦和木炭分別粉碎過20-100目篩，按氧化錳礦粉與碳粉質量比15 1-35 1混合均勻，放入旋轉焙燒爐中，在500-950°C的焙燒溫度和 1-5 X 105pa的壓強下反應l_2h，使氧化錳礦還原生成MnO，再用l-2mol/L硫酸，在20_100°C 溫度下浸取，得到含雜的硫酸錳溶液。然后將硫酸錳溶液通過中和、凈化、過濾等工藝制備為電解液，即可進入電解槽進行電解生產電解金屬錳。氧化錳礦的主要成分為Mn02、Mn203、Mn3O4，錳含量彡20% (w/w)。主要反應方程式為2Mn02+C = 2Mn0+C02 個2Mn203+C = 4Mn0+C02 個2Mn304+C = 6Mn0+C02 個MnCHH2SO4 = MnS04+H20最佳工藝參數為氧化錳礦和碳粉的粉碎粒度100目；氧化錳礦中錳含量與碳粉質量比7 1 ；焙燒溫度950°C ；焙燒時間池，在此條件下氧化錳礦的轉化率均可達到95%。 硫酸錳的浸出在常溫下用lmol/L硫酸溶液即可使錳的浸出率達到98%。因為氧化錳中錳含量的不同，因此，錳礦與碳粉的質量比的最佳參數難以確定，故使用氧化錳礦中錳含量與碳粉的質量比。本發明的有益效果在于采用碳粉還原轉化氧化錳礦生產電解金屬錳的新工藝技術，實現工業化生產，不僅可以解決碳酸錳礦供應緊張的問題，而且使生產成本顯著降低， 其中礦石成本只占電解錳生產總成本的1/5左右；如果采用進口氧化錳礦(含Mn 40%以上)，可比采用碳酸錳礦生產電解錳少排尾渣6噸以上/噸產品，大大降低了對尾渣的處理費用和尾渣對環境的破壞。初步測算，采用本發明的新工藝技術生產電解錳的綜合成本比現有生產工藝(以碳酸錳為原料)的成本可降低10%-15%，因此，本發明有著巨大的市場應用前景和經濟效益。
具體實施例方式實施例中的反應均在自制的小型(容積約1升)實驗用旋轉焙燒爐中進行，錳含量測定采用硫酸亞鐵銨滴定法。實施例1取500g經粉碎過100目篩的氧化錳礦(含錳20. 13% )和15g碳粉混合均勻，放入旋轉焙燒爐中，溫度500°C，壓強1. 013 X105pa，旋轉速度60轉/分，焙燒1. 5小時。使氧化錳礦還原生成MnO，再用lmol/L硫酸常溫下浸取，得到含雜的硫酸錳溶液。所獲得的硫酸錳溶液再按現有生產電解錳的工藝將硫酸錳溶液中和、凈化、過濾等一系列工藝制備為電解液，即可進入電解槽進行電解生產電解金屬錳。經檢測，其氧化錳的轉化率為85%，錳浸出率98%。實施例2取500g經粉碎過100目篩的氧化錳礦(含錳20. 13% )和15g碳粉混合均勻，放入旋轉焙燒爐中，溫度950°C，壓強1. 013Xl(fpa，旋轉速度60轉/分，焙燒2小時。使氧化錳礦還原生成MnO，再用2mo 1/L硫酸，在35°C下浸取，得到含雜的硫酸錳溶液。所獲得的硫酸錳溶液再按現有生產電解錳的工藝將硫酸錳溶液中和、凈化、過濾等一系列工藝制備為電解液，即可進入電解槽進行電解生產電解金屬錳。經檢測，氧化錳的轉化率為95%， 錳浸出率98%。實施例3取500g經粉碎過60目篩的氧化錳礦(含錳20. 13 % )和15g碳粉混合均勻，放入旋轉焙燒爐中，溫度950°C，壓強1. 013 X105pa，旋轉速度60轉/分，焙燒2小時。使氧化錳礦還原生成MnO，再用lmol/L硫酸常溫下浸取，得到含雜的硫酸錳溶液。所獲得的硫酸錳溶液再按現有生產電解錳的工藝將硫酸錳溶液中和、凈化、過濾等一系列工藝制備為電解液，即可進入電解槽進行電解生產電解金屬錳。經檢測，氧化錳的轉化率為90%，錳浸出率 98%。實施例4 取500g經粉碎過100目篩的氧化錳礦(含錳45. 27 % )和33g碳粉混合均勻，放入旋轉焙燒爐中，溫度950°C，壓強1. 013 X105pa，旋轉速度60轉/分，焙燒1. 5小時。使氧化錳礦還原生成MnO，再用lmol/L硫酸常溫下浸取，得到含雜的硫酸錳溶液。所獲得的硫酸錳溶液再按現有生產電解錳的工藝將硫酸錳溶液中和、凈化、過濾等一系列工藝制備為電解液，即可進入電解槽進行電解生產電解金屬錳。經檢測，氧化錳的轉化率為85%，錳浸出率98%。實施例5取500g經粉碎過100目篩的氧化錳礦(含錳45. 27 % )和33g碳粉混合均勻，放入旋轉焙燒爐中，溫度950°C，壓強1. 013Xl(fpa，旋轉速度60轉/分，焙燒2小時。使氧化錳礦還原生成MnO，再用lmol/L硫酸常溫下浸取，得到含雜的硫酸錳溶液。所獲得的硫酸錳溶液再按現有生產電解錳的工藝將硫酸錳溶液中和、凈化、過濾等一系列工藝制備為電解液，即可進入電解槽進行電解生產電解金屬錳。經檢測，氧化錳的轉化率為95%，錳浸出率 98%。實施例6取500g經粉碎過60目篩的氧化錳礦(含錳45. 27 % )和33g碳粉混合均勻，放入旋轉焙燒爐中，溫度950°C，壓強1. 013 X105pa，旋轉速度60轉/分，焙燒2小時。使氧化錳礦還原生成MnO，再用lmol/L硫酸常溫下浸取，得到含雜的硫酸錳溶液。所獲得的硫酸錳溶液再按現有生產電解錳的工藝將硫酸錳溶液中和、凈化、過濾等一系列工藝制備為電解液，即可進入電解槽進行電解生產電解金屬錳。經檢測，氧化錳的轉化率為90%，錳浸出率 98%。
權利要求
1.一種利用碳粉還原轉化氧化錳礦生產電解金屬錳的工藝，其特征在于將氧化錳礦和木炭分別粉碎過20-100目篩，按氧化錳礦粉與碳粉質量比15 1-35 1混合均勻，放入旋轉焙燒爐中，在500-950°C的溫度和1-5 X IO5pa壓強下反應l_2h，使氧化錳礦還原生成MnO，再用濃度為l-2mol/L的硫酸在20_100°C溫度下浸取，得到含雜的硫酸錳溶液，然后硫酸錳溶液通過中和、凈化、過濾等工藝制備為電解液，即可進入電解槽進行電解生產電解金屬猛ο
2.根據權利要求1所述的一種利用碳粉還原轉化氧化錳礦生產電解金屬錳的工藝，其特征在于最佳工藝參數為氧化錳礦和碳粉的粉碎粒度100目、氧化錳礦中錳含量與碳粉質量比7 1、焙燒溫度950°C、焙燒時間池；硫酸的濃度lmol/L。
全文摘要
本發明公開了一種利用碳粉還原轉化氧化錳礦生產電解金屬錳的工藝，它是將氧化錳礦和木炭分別粉碎過篩，氧化錳礦粉與碳粉按一定比例混合均勻，放入旋轉焙燒爐中，在一定溫度和壓強下反應1-2h，使氧化錳礦還原生成MnO，在一定濃度的硫酸和溫度下浸取，得到含雜的硫酸錳溶液。然后再按現有生產電解錳的工藝制備電解液，進入電解槽進行電解生產電解金屬錳。本發明工藝不僅可以解決碳酸錳礦供應緊張的問題，而且使生產成本顯著降低，其中礦石成本只占電解錳生產總成本的1/5左右；其綜合成本比現有生產工藝(以碳酸錳為原料)的成本可降低10％-15％。
文檔編號C22B3/08GK102212676SQ20111010653
公開日2011年10月12日 申請日期2011年4月27日 優先權日2011年4月27日
發明者段友構 申請人:段友構