[发明专利]一种复盐结晶法去除硫酸锰溶液中镁的方法

说明书

本发明公开了一种复盐结晶法去除硫酸锰溶液中镁的方法。该方法是通过在电解锰生产系统中添加结晶装置，先控制硫酸锰溶液中硫酸氨浓度为80‑140g/L；镁离子浓度为10‑30g/L；再控制压力为3‑20Mpa，初始温度为50‑90℃，加入硫酸氨镁结晶，在45‑180min内将温度降至30‑70℃，得到硫酸氨镁结晶，取出结晶，即可实现去镁。本发明具有经济可行和对电解锰系统无污染的优点。

技术领域

本发明涉及冶金、化工领域中的硫酸锰生产，特别是一种复盐结晶法去除硫酸锰溶液中镁的方法。

背景技术

电解锰作为一种重要的冶金、化工原材料，为我省地区经济乃至全国的工业发展作出了巨大贡献。电解锰生产系统一般采用的方式是：菱锰矿硫酸浸出，然后中和除铁，然后SDD除重金属，过滤后进行PH调整7.2左右，开始隔膜电解，阳极液返回+硫酸浸矿，阴极液不断添加前面处理好的浸出液，从而实现循环生产。2016年1月22日，贵州省地矿局103地质大队在贵州松桃发现了全隐伏的高地、普觉锰矿、桃子坪三个超大型锰矿床，其中普觉锰矿床新探明锰矿资源量1.92亿吨，居中国首位，亚洲第一。截至目前，被誉为“锰都”的贵州铜仁拥有的锰矿资源量已跃居中国第一，进入世界前列。我省铜仁地区电解锰企业20余家，贵州电解锰产能已经占据中国电解锰产能的25％左右。加之西南能矿集团、金世旗国际控股有限公司和贵州省盘县聚星源锰业有限公司的相继投产，贵州电解锰产能有望占据中国的35％左右。

尽管发展如此迅猛，技术革新方面的工作却做得非常少，因此生产中仍存在诸多问题，其中硫酸锰溶液中镁离子浓度较高的现象，对生产造成了不同程度影响，已成为行业的共性问题，引起了相关学者的高度关注，申请者对多家电解锰企业进行了实地调研，从其技术负责人处获知，各企业电解液中的镁离子情况如表1所示。

表1电解锰企业电解液中镁离子浓度

从表1中可以看出，遵义天磁锰业的硫酸锰溶液中镁离子浓度为27g/L-30g/L，松桃三和锰业的为24g/L-28g/L，松桃汇丰锰业的为25g/L-29g/L，宁夏天元锰业有限公司的为28g/L-32g/L，冬天严重时可高达42g/L，新疆阿克陶科邦锰业的为29g/L-33g/L，曾经有高达40g/L的记录，而电解锰新液(浸出槽流入)中锰离子浓度仅为35g/L左右，进入电解液与废电解液混合后为20g/L左右(电解工作液)。显然杂质离子浓度高于主体金属离子浓度，该现象已成为行业的共性问题，正严重威胁电解锰的正常生产。

一般定性认为，镁离子浓度增加将造成以下危害：①硫酸镁容易与产品一起结晶，造成了硫酸锰和硫酸铵等有效成分的较大损失，降低产品质量，使溶液的密度和粘度增加，过滤困难，使电解槽的电压和电阻增大，导致电解槽的电流效率降低，从而降低电解槽的生产效率。②设备与溶液接触的表面上形成致密坚硬的结晶，堵塞溶液通道，减少溶液的通过能力，导致溶液输送压力增加，同时，镁结晶也增大管道热阻，影响液体的传热，使传热效率显著降低。③镁离子将占据硫酸体系中的离子空隙，间接导致菱锰矿浸出率的降低。④随着镁离子浓度增加，将在溶液中占据一定位置，势必对锰离子的传质带来阻碍，最终影响电流效率，实际生产中为了尽量提高电流效率，减少杂质对体系的影响，大多数硫酸锰电解液中的锰离子浓度维持在较低浓度(20g/L)，电解后阳极液中的锰离子浓度为15g/L-18g/L，二者之差极小，溶液流量大，生产效率低下。

基于镁离子的去除，相关学者做了大量研究，有如下方法：

①机械手段法。机械手段法就是使用机械搅拌或震动的手段对已形成镁结晶的设备或装置进行处理，该法的优点是操作简单，但缺点很明显，比如处理周期长，将造成设备内壁受损处变得粗糙不平，使设备在以后的生产中更易结晶，且机械手段需要很大的人力和物力，结晶严重时则需要停产清理；