混生锰矿直接酸浸法及影响因素分析.docVIP

混生锰矿的直接酸浸法及其影响因素分析 程晨，粟海锋，王雨红，金生龙，雷作敏 （广西大学 化学化工学院，南宁 530004） 摘要：在硫酸介质中以蔗糖为还原剂浸取混生锰矿中的锰，通过单因素试验及响应面法分析了硫酸浓度、蔗糖用量、反应时间和反应温度等因素对浸出过程的影响。结果表明，在浓度5.52 molL，蔗糖用量13.33 gL，反应时间160 min和反应温度90 ℃的优化条件下，锰的浸出率为92.48%。 关键词：混生锰矿；蔗糖；还原浸出；响应面分析法Direct Leaching of Mixed Manganese Ore by Sulfuric Acid and Analysis of Influence Factors CHENG Chen, SU Hai-feng, WANG Yu-hong, JIN Shen-long, LEI Zuo-ming (College of Chemistry and Chemical Engineering, Guangxi Universtry, Nanning 530004, China) Abstract: Manganese was leached from a mixed manganese ore with sucrose as reductant in sulfuric acid medium. Single factor experiments and response surface methodology were applied to analyze effects of concentrations of sucrose and sulfuric acid, leaching temperature and reaction time on manganese leaching rate. The results show that manganese leaching rate is 92.48% under the optimal conditions including 5.52 mol/L H2SO4 and 13.33 g/L sucrose for 160 min at 90 ℃. Keywords: mixed manganese ore; sucrose; reductive leaching; response surface methodology 锰是一种重要的工业原料[1]，随着世界对锰产品需求量的快速增长，导致中、高品位锰矿资源逐渐匮乏，故从低品位复杂锰矿中提取锰就变得越来越重要。在碳酸锰矿物原生带进入氧化带一般会存在一个过渡层，锰矿部分或大部分被氧化。该带的特征是碳酸锰矿物和次生氧化锰矿物共生，有4价锰（软锰矿，MnO2）、3价锰（褐锰矿，Mn2O3）和2价锰（菱锰矿，MnCO3）等几种价态的锰化合物共同组成[2]。混生锰矿中的高价锰不溶于酸，导致直接酸浸时锰的浸出率不高。如果在直接酸浸过程中加入适量的还原剂，例如黄铁矿[3]、硫酸亚铁[4]及生物质还原剂[5-7]等，将矿石中的3价锰和4价锰还原成2价锰而被浸出，这样就可以减少锰资源的流失和浪费。蔗糖具有还原性较强反应条件温和锰浸出率高且不会给系统带入无机杂质等优点。本试验选用蔗糖作还原剂，以硫酸水溶液为反应介质直接还原浸出混生锰矿。在单因素试验的基础上，使用响应面法分析硫酸浓度、蔗糖用量、反应时间和反应温度等因素对浸出过程的影响，并探寻最佳的浸出工艺条件。 1 试验试验所用混生锰矿取自广西大新某锰矿，主要化学成分Mn 25.61、Mn2+ 10.02、MnO2 14.82、Al2O3 3.49、CaO 1.72、S 0.049、MgO 1.74、P 0.084、SiO2 37.70、Fe 5.46。锰矿经破碎，研磨至0.147 mm。试验所用药剂均为分析纯试剂。 将装有一定浓度硫酸和蔗糖溶液的三口烧瓶置于带搅拌和无级调速的恒温水浴槽中，三口烧瓶的一口装有防止水分蒸发的冷凝管。待反应器中溶液温度升至设定温度时，加入锰矿进行反应。到达反应预设时间，进行抽滤并定容滤液至500 mL，分析Mn2+浓度，计算锰浸出率。溶液中的锰含量用硝酸铵氧化法测定。 2 结果与分析 2.1 液固比的影响 固定混生锰矿用量10.00 g，蔗糖用量0.30 g，硫酸用量7 mL，反应温度90 ℃和反应时间90 min。液固比对锰浸出率影响如图1所示。 图1 液固比对锰浸出率的影响 Fig.1 Effect of ratio of liquid to solid on manganese leaching rate 由图1可知，随液固比的增大锰浸出率有下降的趋势，这与溶液中硫酸和蔗糖浓度的变化有关。当硫酸和