第一節(jié) 硫酸錳的簡介
硫酸錳(化學式MnSO4,式量151.00),其一水合物為微紅色斜方晶體,相對密度為3.50,熔點為700℃,易溶于水,不溶于乙醇。其以多種水合物的形式存在。硫酸錳在850℃時開始分解,因受熱程度不同,可放出SO3,SO2或氧氣,殘余物有二氧化錳或四氧化三錳。硫酸錳的結晶水合物加熱到280℃時,都可以失去自身的結晶水而成為無水物。(可行性 研究 )
第二節(jié) 硫酸錳的生產工藝
1、高溫焙燒法
高溫焙燒法又稱還原焙燒酸解法,即將軟錳礦與煤粉按一定比例混合,經過還原焙燒得到一氧化錳,一氧化錳與硫酸反應(二氧化錳與硫酸基本不起作用),將濾液凈化濃縮,可得硫酸錳結晶。中國目前大多數(shù)廠家采用這種方法生產硫酸錳,反應過程為:
這種方法雖然成熟,但存在流程長、勞動強度大、環(huán)境污染嚴重、能耗高、錳利用率低、資源浪費等缺點。
另一種方法是將軟錳礦與黃鐵礦共同焙燒,硫化鐵與氧作用轉化為氧化鐵和二氧化硫,二氧化硫在于二氧化錳反應生成硫酸錳,焙燒物用水浸取,經凈化、蒸發(fā)結晶等工序得工業(yè)硫酸錳。該方法對于低品位的軟錳礦比較適合,錳回收率達91%以上。
2、酸浸法
以菱錳礦為原料經過硫酸浸出制取硫酸錳溶液。這種方法主要在中國電解錳廠采用,以制備電解錳所需的硫酸錳電解液。其工藝流程見圖1。
主要化學反應:
這種方法需要消耗大量的硫酸,對設備腐蝕性強,而且濾液需要除去礦石中伴生的重金屬,加大了生產成本。
3、兩礦加酸法
將軟錳礦、黃鐵礦、硫酸按一定配比混合,在一定溫度下反應生產硫酸錳,起反應原理為:
其工藝流程見圖2。
該方法目前逐漸被中國硫酸錳廠家采用,優(yōu)點在于省掉了高溫還原焙燒工序,改善了操作環(huán)境,降低了原料消耗,浸取、中和除鐵、除重金屬都是在同一反應槽中一次完成,固液分離容易。缺點是,反應溫度需要控制在95度以上,除了能耗增大以外,由于產生大量蒸汽,還給生產操作帶來不便。低品位軟錳礦浸出工藝克服了軟錳礦傳統(tǒng)法生產中對原料要求高、能耗高、勞動強度大、成本更、環(huán)境差等缺點,節(jié)約了能源,降低了成本,為工業(yè)上大量直接利用低品位軟錳礦開辟了一條有效途徑,具有較好的社會效益,是一種值得推廣應用的硫酸錳生產新工藝。
4、二氧化硫法
最近使用二氧化硫法氣體制備硫酸錳的方法開始被關注,但是這種方法仍在理論探討和小規(guī)模實驗探索中,技術尚未成熟。該方法實驗流程為軟錳礦粉加水,混合均勻成漿狀后通入二氧化硫直接反應制取硫酸錳。其基本反應為:
(1)為主反應,(2)為副反應。由于以上反應是在漿液中進行,因此可以認為是SO2先溶于水形成H2SO3后再與MrO2反應。因為軟錳礦漿與SO2氣體的反應相當復雜,在一般條件下,難于控制各反應的進行程度,特別是無法避免在最終產品中存在MnS2O6。雖然MNS2O6很不穩(wěn)定,會發(fā)生如下反應轉化為硫酸錳:
但在MnS2O6的存在不僅嚴重影響硫酸錳產品質量,而且會降低硫酸錳的產率。因此該方法仍然停留在深入探索中。
中國其它的生產工藝還有硫酸亞鐵法、一氧化錳法、綜合利用法等。
第三節(jié) 硫酸錳工業(yè)的發(fā)展方向
隨著電解錳和金屬錳作為冶煉不銹鋼以及特種鋼的重要元素日益受到青睞,中國電解錳市場價格水漲船高;隨著中國錳肥的廣泛使用,隨著油漆、催化劑、陶瓷、造紙、印染等 行業(yè) 對硫酸錳需求的增加,硫酸錳工業(yè)也迎來了一個快速發(fā)展的新時代。同時也應該認識到中國硫酸錳工業(yè)與國外的差距。中國雖然很早就建成了硫酸錳廠,但由于過去中國市場對硫酸錳的需求很少,導致硫酸錳生產廠家無法實現(xiàn)大批量生產,一直處于小作坊生產模式。這種現(xiàn)象導致中國硫酸錳生產無法汲取國外先進技術,更談不上從國外具有代表性的硫酸錳廠家學習先進的管理方式,從而形成了當前中國硫酸錳生產雖然量大,但質量不高的尷尬局面。中國是典型的硫酸錳生產大國,但不是硫酸錳生產強國。
當今硫酸錳廠家只有憑借價廉物美的產品,才能立足不敗之地。因此,如何改進現(xiàn)有技術設備使其高效低成本地進行生產,或改進現(xiàn)有硫酸錳生產工藝提高產品質量,同時重視生產過程中的環(huán)保問題將成為硫酸錳工業(yè)的突破口,成為硫酸錳產業(yè)發(fā)展迫在眉睫的問題。相信今后的硫酸錳發(fā)展,一定會沿著生產技術型、經濟型、環(huán)保型方向發(fā)展。
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