[发明专利]由钛白废酸制取电解金属锰的方法

说明书

技术领域

本发明涉及由钛白废酸制取电解金属锰的方法，属于冶金化学领域。

背景技术

钛白废酸是用硫酸法生产钛白粉所产生的废弃物，每生产1吨钛白粉即会排出含20％硫酸、15～25％硫酸亚铁的废酸8～10吨。这些废酸需中和处理后才能排放，这样就导致钛白粉生产厂家环保压力非常大，生产成本大幅增加。另一方面用两矿法生产电解锰需要大量的硫酸，若能把两者结合，不仅解决了环保问题，其经济效益也相当可观。

目前，有采用钛白废酸取代硫酸制取金属锰的相关报道。如：申请号为CN200810031246.X，发明名称为“钛白废酸在锰行业的回收利用方法”的专利申请公开的方法为：以碳酸锰粉为原料，加入钛白废酸进行反应，钛白废酸中的二价铁离子再加入二氧化锰矿和碳酸钙进行氧化中和除铁。该工艺虽然废酸得到有效利用，但锰总体回收率不高，工序较多，设备投资大。又如：申请号为CN200410045058.4，发明名称为“利用钛白废酸和二氧化锰矿制取电解金属锰的方法”的专利申请公开的方法为：该方法以二氧化锰矿为原料，硫铁矿为还原剂，用钛白废酸取代硫酸制取电解金属锰并副产碳酸锰和硫酸铵。虽然此法生产技术较为成熟，但其浸出反应时加入了大量阳极液，液固比较高(液固比为6∶1以上)，能耗高，另外，阳极液中和需加入大量的氨水及碳酸氢氨，还需进一步浓缩蒸铵，进一步增加了能耗，导致整个工艺成本偏高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生产成本更低的由钛白废酸制取电解金属锰的方法。

本发明由钛白废酸制取电解金属锰的方法包括如下步骤：

a、浸出：将含有二氧化锰的锰矿、硫铁矿和钛白废酸加入反应容器中，加热至温度为90～100℃进行反应，反应过程中加适量水弥补蒸发的水量，当溶液的pH值为1.5～2时，加入CaCO₃(为节约成本，可用石灰石代替)中和溶液pH值至4.8～5.2，再加入氨水调节pH值至6.2～6.4；其中，含有二氧化锰的锰矿和硫铁矿的重量比为1∶0.1～0.4，钛白废酸与含有二氧化锰的锰矿的重量比为2.5～3∶1；

b、过滤：a步骤的反应产物过滤得到滤液和滤渣(滤渣可作为水泥厂或砖厂的原料)；

c、净化除重金属：b步骤所得滤液加福美钠除去重金属，过滤，滤液静置24～48h后再精滤，得到符合电解要求的滤液；

d、电解：c步骤所得符合电解要求的滤液进行电解(按常规电解金属锰的方法电解即可)，得到金属锰和含硫酸的废电解液即阳极液(电解时阴极上析出金属锰，阳极上放出氧气，同时产生含硫酸和锰离子的废电解液)。

上述a步骤的浸出反应，如果液固比过高，则会增加能耗，从而提高生产成本；如果液固比过低，则难以使锰充分浸出，不仅浪费锰资源，由于未充分利用锰矿(锰矿价格较贵)，也会增加生产成本。上述a步骤中的钛白废酸与含有二氧化锰的锰矿和硫铁矿的液固比为2.5～3∶1.1～1.4，这样既可以确保浸出反应时锰的浸出率达到95％以上，又能保证能耗控制在较低水平，从而降低生产成本。

上述a步骤含有二氧化锰的锰矿、硫铁矿和钛白废酸进行反应的化学反应式为：

15MnO₂+2FeS₂+14H₂SO₄＝15MnSO₄+Fe₂(SO₄)₃+14H₂O

MnO₂+2FeSO₄+2H₂SO₄＝2MnSO₄+Fe₂(SO₄)₃+2H₂O

上述a步骤中所述的含有二氧化锰的锰矿可以是常规的锰矿，如：软锰矿、水锰矿等。

上述a步骤加入CaCO₃和氨水调节pH值的目的是为了除去溶液中的铁离子，其化学反应式为：

3Fe₂(SO₄)₃+6H₂O＝6Fe(OH)SO₄+3H₂SO₄