硫酸的加入方式对硅锰渣浸出收率的影响分析

论文类别：化工

硫酸的加入顺序对硅锰渣浸出收率的影响分析

陈悦

（中信锦州金属股份有限公司 金属锰厂 ）

摘要：作为重要的工业原料，金属锰在冶金、化工、电子材料、轻工乃至农牧业领域的用途日趋广泛，已成为社会经济不可缺少的战略资源，金属锰的用途越来越广泛，需求量越来越大，而传统使用的是以碳酸锰作为主要原料浸出生产金属锰。随着社会的不断进步与发展，碳酸锰矿的储存量越来越少，金属锰的生产可能会出现原料

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短缺的困境，为了解决这一问题，考虑使用其它矿种代替碳酸锰浸出生产是必须要做的一项工艺研究课题。经大量的实验摸索，已研究出采用硅锰渣作为主要原料浸出生产金属锰，它是金属锰行业的新亮点，在工艺研究上是一项重大突破。由于硅锰渣二氧化硅含量较高，浸出过程中容易产生硅胶，导致料浆呈黏稠状，影响反应速率，而导致此现象的最主要原因是硫酸的加入方式及反应方式，为了更好的提高收率，解决硅胶现象，完成浸出流程，需要对硫酸的加入方式进行实验的摸索，摸索出最佳的加入时间、加入顺序、加入速度等因素。通过实验进行研究，将硫酸于硅锰渣全部投入完毕后再加入，不仅解决胶体问题而且可以提高收率到55-60%。 关键词：硫酸；加入方式；硅锰渣；浸出率

1. 实验方法

在浸出生产过程中,主要采用阳极液并外加一定量的硫酸将硅锰渣溶解成硫酸锰溶液,阳极液中锰浓度12 g/ L ,硫酸含量为35g/ L ,硫酸铵含量为95-110g/ L 。酸溶过程利用还原物料自身的热量及外加硫酸产生的热量将溶解体系的温度控制在70-75 ℃,浸出2-3 h ,过滤制备出硫酸铵溶液,再进行除杂后,添加其它试剂进行电解生产

[3]

电解锰。实验过程中选用的硅锰渣全锰含量为14%，硫酸浓度92.5%，浸出温度75℃,浸出2-3 h，酸矿比0.4～

[4]

0.45，具体实验安排如下表： 方法名阳极液体积称 （M3） 方法一 方法二 方法三 方法四

150 150 150 150

阳极液H+硅锰渣重

浓度（g/L） 量（吨）

35 35 35 35

32 32 32 32

硫酸加入方式

先加硫酸，全部加入后再投入硅锰渣 硫酸与硅锰渣同时投入，同时加完

硅锰渣与硫酸的1/2同时加入，剩余硫酸量于投硅锰渣的

最后30分钟后加入

先投入硅锰渣，投入完毕后再加入硫酸

2. 实验结果与讨论

通过四种实验方法的试验，得出以下参数：

方法名称 方法一 方法二 方法三 方法四

反应状态

出现胶体，加入时冒槽严重 容易冒槽，加料速度慢，出现胶

体

容易冒槽，加料速度慢，出现胶

体

料浆正常，没有胶体

反应pH值 1.5-2.0 2.0-2.5 2.0-2.5 2.5-3.0

Mn2+(g/L) 24.5 ～25.9 25.9 ～27.3 25.9 ～27.3 27.3～28.6

H+(g/L) 浸出率（%） 10～11 8～9 8～9 7～8

45-50 50-55 50-55 55-60

1

对锰浸出渣的结果分析，得出以下参数：

方法名称 方法一 方法二 方法三 方法四

∑Mn(%) 6.5 5.5 5 4

Mn2+(%) 6 5.7 5.6 3.8

H2O(%) 40 35 35 20

固液分离时间（h）

3.5

3 3 2

2.1 方法一的分析

先加入硫酸后加入硅锰渣，会造成酸浓度急剧升高，在其表面加入硅锰渣后立刻形成胶体，随着硅锰渣加入量的增加，胶体现象更严重，必须停止或放慢投入硅锰渣的速度，否则会出现冒槽、胶体严重、液面停止不动的现象，需要延长浸出时间才能得以解决，经反应后的参数显示，料液pH值1.5～2.0，锰浓度24～26g/L，收率45-50%,锰浸出渣中的锰含量及水份比其它实验方法均偏高,固液分离时间达3.5小时，在实际生产中影响整体料液周转时间。

2.2 方法二的分析

与硅锰渣同时加入也会导致酸浓度升高，硅锰渣与硫酸反应特别剧烈，会产生部分胶体，料浆液面上涨并停止运动，加入速度过快会出现冒槽现象，必须停止或放慢投入硫酸及硅锰渣的速度，需要延长浸出时间才能得以解决，经反应后的参数显示，料液pH值2.0～2.5，锰浓度26～27g/L，收率50-55%。锰浸出渣中的锰含量及水份比其它实验方法均偏高,固液分离时间达3小时，在实际生产中也会影响整体料液周转时间。

2.3 方法三的分析

方法三与方法二的反应基本相同。

2.4 方法四的分析

先投入硅锰渣，将阳极液中浓度35g/L的硫酸反应完全，由于料液中不含有硫酸，再加入硅锰渣时便不存在反应，可提高加入硅锰渣速度，在很短的时间内将其将入完毕，最后加入硫酸，实现加入的硫酸立即与硅锰渣反应，制止了冒槽、胶体等现象的出现。经反应后的参数显示，料液pH值2.5～3.0，锰浓度28g/L，收率55-60%。锰浸出渣中的锰含量及水份与其它实验方法相比呈最低水平,固液分离时间仅为2小时，可增加整体料液周转空间。

四种方法中pH值、锰浓度、酸浓度、浸出率之间的关系见下图。

706050403020100反应pH值Mn2+(g/L)H+(g/L)浸出率（%）方法一方法二方法三方法四

在酸矿比相同的前提下，pH值越高，锰浓度越高、H+浓度越低，浸出率越高，相应的锰浸出渣中的锰含量及水分、压滤时间等因素均为最优参数。

3. 结论

使用硅锰渣作为原料浸出生产金属锰，采用强酸浸出的方式，在浸出过程中会出现大量的胶体，料浆黏稠，冒槽等现象，严重影响反应速率的进行，改变硫酸的加入方式，发现硫酸的加入对这些因素的影响非常大。为了

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解决这些问题，经大量实验研究，最终得出最优的实验参数（方法四），在酸矿比0.4～0.45时，反应温度75℃，浸出时间2～3小时的参数条件下，先投入硅锰渣，再投入硫酸时，硅锰渣可以先将阳极液中的部分硫酸反应完全，待反应完全后再投入硅锰渣，不仅不会产生胶体、冒槽的现象，而且可以提高加料速度，缩短操作时间与人工监

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测时间，反应结束后的浸出率可以保证在55-60%。而且在进行固液分离时也会缩短压滤时间，操作省时省力，很大程度上减轻了工人的劳动强度。

参考文献:

[ 1 ] 熊素玉,张在峰 我国电解金属锰工业存在的问题与对策[J ]1中国锰业,2005 ,23 (1) :10 - 121 [ 2 ] 谭柱中 2005 年中国电解金属锰工业回顾与展望[J ]1 中国锰业,2006 [ 3 ]谭柱中，梅光贵，李维健，等，锰冶金学[M].长沙：中南大学出版社，2004 [ 4 ] 周元敏 电解金属锰生产酸平衡计算[J ]1 中国锰,2003 ,21 (2) :17 – 201 [ 5 ]《重有色金属材料加工手册》编写组，重有色金属材料加工手册，第一分册，北京；冶金工业出版社，1979

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