低品位菱锰矿浸取及除杂的实验研究

论文摘要

随着国民经济的快速发展,对锰资源的需求量也日益扩大,锰产品的价格也不断上涨,而锰矿资源却又在不断减少,尤其是可直接利用的富矿。随着资源的不断匾乏和政府相关法规的出台,贫富兼用和贫矿开发势在必行,而锰产品价格的不断上涨也使贫矿的开发利用在经济上变得可行。本文以重庆市城口县低品位菱锰矿石作研究对象,采用硫酸做浸取剂,结合湿法还原技术和微波辐射技术对菱锰矿的浸取条件进行了研究;考察了浸取液中磷、铁、重金属等杂质的去除条件;并且对电解废液中的镁离子的去除进行了较为详细的研究。论文对高燕矿区的菱锰矿进行酸浸实验,研究了浸取条件和浸取工艺对提高锰浸取率和磷去除率的影响,在60℃矿浆浓度为40g/L的0.5mol/L的硫酸体系中,搅拌速度为100r/min,反应持续45min-60min后,锰浸取率可以达到95%以上,在实验后期,调节溶液酸度,在pH=6时磷去除率达90%以上;并运用“收缩未反应核”模型对菱锰矿的浸取过程的动力学行为进行了讨论,推导了其动力学方程,发现菱锰矿的浸取过程是受化学反应和浸取剂内扩散混合控制的。实验进一步开展了浸取液的净化除杂研究,分别采用以软锰矿为氧化剂的氧化中和法和以（NH4）2S为硫化剂的硫化沉淀法,通过控制溶液pH值,达到了去除铁离子和重金属离子的目的。采用还原浸取的方法,对高价锰含量较高的修齐矿进行了浸取研究。实验分别选取葡萄糖、双氧水,锯末作为还原剂,研究了还原剂的种类以及还原浸取条件对锰浸取率的影响。结果显示:40℃时,在较低的酸浓度下,每处理4g菱锰矿石,取0.3g葡萄糖和1ml双氧水,矿石中的锰浸取率即可达到95%以上;采用锯末作还原剂时,在硫酸浓度4.5mol/L,温度80℃以上,加入0.7g以上锯末粉,菱锰矿的浸取率才能达到90%以上。论文还探讨了微波辅助浸取矿石的可行性,考察了微波方式、功率、反应时间等因素对浸取率的影响,得到了实验条件下的最佳工艺条件是:微波功率600W,浸取时间20min左右。实验还对电解废液的降镁进行了研究,通过实验分析发现,在50℃左右溶液pH=3-5的条件下,按照n（F-）:n(Mg2+)=1.6:1-2:1的比例投加试剂,可以有比较好的除镁效果。实验对改善氟化镁沉淀的结晶进行了实验,得到了过滤性能较好的氟化镁结晶。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 国内外锰矿资源的现状
• 1.2.1 世界锰矿的分布状况
• 1.2.2 我国锰矿的分布状况
• 1.2.3 我国锰矿资源的特点
• 1.3 菱锰矿浸取工艺的研究现状
• 1.3.1 预焙烧浸取法
• 1.3.2 直接酸浸法
• 2 直接浸取法'>1.3.3 SO₂直接浸取法
• 1.3.4 微生物浸取法
• 1.3.5 电化学浸取法
• 1.4 本论文的研究内容及创新性
• 1.4.1 论文研究内容
• 1.4.2 论文工作的创新性
• 2 实验装置和实验方法
• 2.1 实验试剂
• 2.2 实验仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 锰的测定方法
• 2.3.2 磷的测定方法
• 2.3.3 铁的测定方法
• 2.4.4 钴的测定方法
• 2.4.5 镁的测定方法
• 3 菱锰矿的硫酸浸取实验研究
• 3.1 菱锰矿理化性质
• 3.2 实验流程
• 3.3 实验结果与分析
• 3.3.1 矿浆浓度对浸取率的影响
• 3.3.2 温度对浸取率的影响
• 3.3.3 反应时间对浸取率的影响
• 3.3.4 搅拌速度对浸取率的影响
• 3.3.5 酸浓度对浸取率的影响
• 3.4 菱锰矿酸浸取过程的动力学分析
• 3.4.1 菱锰矿浸出过程的基本历程
• 3.4.2 菱锰矿浸出过程控制步骤的判别
• 3.4.3 菱锰矿浸取过程的动力学方程推导
• 3.5 本章小结
• 4 菱锰矿的还原浸取实验研究
• 4.1 原料的性质
• 4.2 还原浸取的基本原理
• 4.3 还原添加剂的选择
• 4.4 还原浸取的实验结果和分析
• 4.4.1 温度对浸取率的影响
• 4.4.2 添加剂量对浸取率的影响
• 4.4.3 酸浓度对浸取率的影响
• 4.4.4 混合还原剂对浸取率的影响
• 4.5 本章小结
• 5 菱锰矿的微波辅助浸取实验研究
• 5.1 微波辅助处理矿石的简介
• 5.1.1 微波作用矿石的原理
• 5.1.2 微波在矿石处理中的应用
• 5.2 微波辅助浸取实验结果和分析
• 5.2.1 微波辐浸方式对比实验
• 5.2.2 微波时间的影响
• 5.2.3 微波功率的影响
• 5.3 本章小结
• 6 菱锰矿的除磷实验研究
• 6.1 菱锰矿中磷的分布形式
• 6.2 菱锰矿除磷工艺的研究进展
• 6.2.1 强磁选法
• 6.2.2 黑锰矿法
• 6.2.3 微生物氧化法
• 6.3 菱锰矿浸取过程降磷实验研究
• 6.3.1 浸取过程降磷的基本原理
• 6.3.2 浸取液pH 对除磷效果的影响
• 6.4 菱锰矿微波辐射降磷实验研究
• 6.4.1 微波辐射降磷的原理
• 6.4.2 微波辐射降磷实验
• 6.5 本章小结
• 7 浸取液的净化实验研究
• 7.1 浸取液除铁工艺方法的选择
• 7.1.1 除铁方法的选择
• 7.1.2 氧化中和除铁原理
• 7.1.3 浸取液氧化中和除铁条件
• 7.2 浸取液除重金属工艺方法的选择
• 7.2.1 除重金属方法的选择
• 7.2.2 硫化剂的选择
• 7.2.3 硫化温度对净化效果的影响
• 7.2.4 硫化pH 对净化效果的影响
• 7.2.5 硫化时间对净化效果的影响
• 7.3 本章小结
• 8 电解废液除镁的实验研究
• 8.1 硫酸锰溶液中除镁研究现状
• 8.1.1 变温结晶法
• 8.1.2 化学沉淀法
• 8.2 磷酸铵镁沉淀法除镁实验
• 8.2.1 磷酸铵镁沉淀法除镁原理
• 8.2.2 磷酸铵镁沉淀法除镁结果与讨论
• 8.3 氟化镁沉淀法除镁实验
• 8.3.1 氟化镁沉淀法除镁原理
• 8.3.2 体系pH 对除镁效果的影响
• 8.3.3 氟化铵投加比例对除镁效果的影响
• 8.3.4 体系温度对除镁效果的影响
• 8.3.5 氟化镁沉淀结晶状况改善实验研究
• 8.4 本章小结
• 9 结论与展望
• 9.1 结论
• 9.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录