[发明专利]软锰矿制取二氧化锰的方法及其氧化反应装置

说明书

本发明涉及采用天然软锰矿为原料制取二氧化锰的方法及实现该方法所使用的氧化反应装置。

软锰矿制取二氧化锰，已有技术是将软锰矿湿磨粉碎成锰矿浆，锰矿浆吸收二氧化硫水溶液，得到硫酸锰，硫酸锰再与碳酸氢铵反应，生成碳酸锰，将碳酸锰焙烧制得二氧化锰。此方法的优点是不用硫酸，软锰矿不需要还原焙烧，节约能耗，对二氧化硫气体浓度要求不高，反应过程在液相中进行。改善了操作环境。缺点是当二氧化硫过量时会产生副反应，生成二硫酸锰，锰矿中的杂质三氧化二铁与亚硫酸反应生成可溶性的铁盐和硫酸锰混在一起，难于分离，易混入最终产品中;锰矿中分离出来的钙、镁、铝离子在反应过程中没有完全除去，在与碳酸氢铵反应时生成碳酸盐沉淀与碳酸锰混在一起，难于分离，也一同混入最终产品中;反应过程中，锰从锰矿中的回收率不高，反应后得到的二氧化锰中杂质含量较高，二氧化锰的纯度不到90%。其原因在于锰矿浆与二氧化硫水溶液反应时没有分段的控制pH值;生成的硫酸锰含有杂质就直接与碳酸氢铵反应。日本专利JP昭58-20729介绍了用硫酸锰制取氧化锰的方法，这种方法是用氨水与硫酸锰反应形成氢氧化锰，再加入氧化剂，可制得氧化度为1.3～1.5的氧化锰。这种方法去掉了常规的高达1000℃左右解离反应制造氧化锰的工艺过程，从而降低了能量消耗，过程中还可控制一定的氧纯度。但是这种方法采用的是常温常压反应，因而反应速度慢，通入的氧气或空气中的氧气的利用率低。

本发明的目的在于提供一种由软锰矿制取二氧化锰的新方法及该方法中使用的氧化反应装置，采用该方法和装置就可以克服上述不足之处。

具体技术内容：将软锰矿湿磨至200目，装入耐酸反应器（3）中，接着加入水（软锰矿重量的2～3倍）再通入二氧化硫，使溶液的pH＝5，反应液进入压滤机（4），滤渣送入耐酸反应器（1）中，再加入水（矿渣重量的2～3倍）和通入二氧化硫，使（1）中的溶液pH＝3反应后的溶液送压滤机（2），过滤后的滤液返回耐酸反应器（3）中，滤渣排出。经压滤机（4）过滤后的滤液送入反应罐（5）中，再加入碱性物质（如NaOH、NH₃、NH₃-NH₄Cl等），再加入少量的氧化剂（如H₂O₂、Br₂等），接着经平衡管（7）通入空气（或富氧空气、纯氧都可以），在反应罐（5）中进行反应。控制反应溶液的pH＝8～11，温度40～60℃，压力0～4kg/cm²（表压），反应过程中由液体泵（8）使反应溶液经循环管（9）喷射泵（6）循环，生成物放入离心机（14），离心后的溶液进入储槽（15），沉淀物（MnO、MnO（OH）₂）送入反应器（16）。向该反应器先加入水、二氧化硫。待沉淀溶解后再加入碳酸氢铵。反应生成物进入离心机（17），其溶液放入储槽（15），沉淀送入焙烧炉（18），通入氧气和蒸汽的混合气体在300～500℃下焙烧后得到二氧化锰，必要时再用氯酸钠重质化处理。

本发明的关键之一是将锰矿浆与二氧化硫水溶液反应分二步进行控制不同的pH值;之二是氧化反应装置的采用，氧化反应中有少量的二氧化锰生成，使反应形成一个自催化系统，pH值能自动控制，反应完全。因此，可将锰矿中85%以上的锰提取下来;产品二氧化锰中铅的含量在0.001%以下;纯度达94%以上，特别适于制作干电池。

附图1描述了本发明的工艺流程。

附图2描述了本发明的氧化反应装置，包括反应罐（5）、喷射泵（6）、平衡管（7）、液体泵（8）、循环管（9）、压力表（10）、加热夹套（11）、温度计套管（12）和液面计（13）。