[发明专利]废铁屑还原软锰矿制备电解金属锰溶液并回收铁的新工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种以废铁屑为还原剂、从软锰矿中常压浸出用于电解金属锰的硫酸锰溶液的新工艺，同时开发回收铁并生产聚合硫酸铁的新工艺，属于湿法冶金领域。

背景技术

   废铁屑是在机械加工或者机械制造过程中产生的，废铁屑在经过除油处理以后，就可以作为化工原料或生产化工产品，变废为宝，减少资源的浪费。我国每年都要产生大量的废铁屑，很多由于利用不当或直接作为副产品丢弃，回收利用变得尤为重要，不但可以增加经济的附加值，而且是废物综合利用的发展趋势，符合可持续发展战略。

   从目前来看，用作软锰矿的还原剂主要有硫铁矿、二氧化硫、硫酸亚铁、甘蔗糖蜜酒精废液等，有的已经工业化生产，有的还在进行理论探索和小规模工业试验。综合各种文献报道，软锰矿还原制备硫酸锰主要有以下几种方法：

  1、还原焙烧法：将软锰矿与还原剂（C、CO、H₂、CH₄等）反应，把四价锰还原为二价锰，还原得到的二价锰溶解于硫酸溶液，经过净化除杂，最终制取各种锰系产品，是一个传统的工艺。但是该工艺设备投资大，耗能多，在生产过程中产生大量的废气废渣，污染严重，国家明令禁止次工艺使用。 

  2、两矿一步法：将一定比例的软锰矿、硫铁矿粉碎混合均匀后，用硫酸浸出，可使软锰矿中的二氧化锰还原为硫酸锰，相比还原焙烧法省去高温焙烧工序，简化设备及其工艺流程，硫铁矿的价格较低，来源广泛，降低成本，但是两矿一步法的锰浸出率低，滤渣多，净化除杂困难，很难得到合格的电解锰溶液。

  3、二氧化硫浸出法：将二氧化硫直接通入到装有软锰矿的浆化桶中还原，是一种成熟的工艺，可是在浸出反应过程中产生副产物连二硫酸锰，影响产物的质量，至今还没有在工业上广泛应用。

  如中国专利申请200610122400.5的一种软锰矿浸出工艺，采用甘蔗糖蜜酒精废液为还原剂，在50-98℃温度下搅拌反应0.5-4h得到反应的浸出液，但是在反应中甘蔗糖蜜酒精易产生有机物，溶液中引入了新的杂质，有机物不易净化除去。又如中国专利申请200710151596.5的一种由氧化锰矿制取硫酸锰的方法，采用硫酸亚铁或硫磺为还原剂，在一定温度和压强下进 行反应，虽然此工艺较为成熟，锰浸出率高，但成本高，渣量大，过滤除杂困难。 

发明内容

   本发明的目的是提供了软锰矿与废铁屑常压浸出用于电解金属锰的硫酸锰溶液的新工艺，其用废铁屑作为还原剂，不仅工艺流程相对简单，条件温和，反应速度快，软锰矿中锰的浸出率高，无污染，而且滤渣可以回收利用生产净水剂聚合硫酸铁。

 为达到上述目的，本发明的实施方案为：一种废铁屑还原软锰矿制备电解金属锰溶液并回收铁的新工艺，包括以下步骤：

（1）将软锰矿投入反应釜中，加入蒸馏水或电解锰时产生的阳极液，软锰矿与蒸馏水或电解锰时产生的阳极液的重量配比为 1: 5.0~15.0；

（2）在机械搅拌下，往反应釜中加入浓硫酸和硫酸铵，使混合液中硫酸浓度达到100-200g/L，硫酸铵浓度达到100~200g/L；

（3）加入废铁屑，在温度25~60℃下机械搅拌浸出反应0.5~1h，升高温度至70~100℃继续浸出反应1-2h，促使物料反应完全；

（4）加入软锰矿重量10%~25%的重质碳酸钙，反应完全后，再用浓度为20%~28%氨水调节溶液的pH值至6.3~6.7；

（5）加入软锰矿重量的0.2%~1.5%的二甲基二硫代氨基甲酸钠，反应0.5~1h，除杂除重金属离子，过滤冷却，滤液中加入二氧化硒，得到可直接用于电解锰的硫酸锰溶液。

（6）步骤（5）中过滤后所得滤渣与蒸馏水混合均匀后，在反应温度50~90℃下，加入氧化钙或氢氧化钙或两者的混合物，机械搅拌反应0.5~1.5h，过滤洗涤，所得的滤渣加入稀硫酸在常温下浸出反应0.5~1h，过滤得到硫酸铁溶液，经减压蒸馏得到聚合硫酸铁。

步骤（2）中，加入的浓硫酸与软锰矿中二氧化锰的摩尔比为1.2~2.8：1。

步骤（2）中，机械搅拌的速度为800~2500r/min。

步骤（3）中，加入的废铁屑与软锰矿中二氧化锰的摩尔比为0.5~1.5 :1。

步骤（5）中，加入的二氧化硒浓度为0.02 ~0.08g/L。

步骤（6）中，氧化钙或氢氧化钙或两者的混合物与废铁屑的摩尔比为0.5~2.5 :1。

步骤（6）中，机械搅拌的速度为400~1000r/min。

步骤（6）中，稀硫酸的浓度为1.0~4.5mol/L。