响应面法优化酒石酸还原浸出电解锰阳极渣工艺

以湘西某电解锰厂的电解锰阳极渣为原料、酒石酸为还原剂、硫酸为助浸剂湿法还原浸出阳极渣中的锰并富集铅。通过单因素实验并基于响应曲面法BBD模型对浸出工艺进行了优化。设定浸出温度、液固比、硫酸浓度、酒石酸用量4个影响因子，锰浸出率为响应值，考察优化得到最佳浸出条件及独立因素对锰浸出率的影响程度。结果表明：最佳浸出工艺条件为浸出温度为80℃、硫酸浓度为3.7 mol/L、液固体积质量比（mL/g）为3.5、酒石酸用量为1.5 g（理论用量的1.1倍）、浸出时间为1 h，该条件下锰浸出率为98.27%，铅浸出率为0.16%。对阳极渣中锰浸出率的影响效果由大到小依次为：硫酸浓度、液固比、浸出温度、酒石酸用量、浸出时间。对浸出液和浸出渣进行表征分析，探讨了其反应机理。用酒石酸还原浸出富集阳极渣中的锰、铅，具有无二次污染、反应时间短、浸出率较高、锰铅分离效果较好等特点。该研究能够为电解锰阳极渣的资源化利用提供理论依据。     

电解锰渣酸浸实验条件探究

以铜仁市某电解锰企业排放的电解锰渣为原料,通过X射线衍射及化学分析方法分析锰渣中主要物相及成分含量.实验中以盐酸作为酸解剂,考察盐酸浓度、固液比、反应时间、反应温度对锰渣分解率的影响,通过正交试验表明:盐酸浓度对分解率的影响最为显著,其次是反应固液比、反应温度,反应时间对锰渣分解率的影响最小,在最佳酸浸条件下测得锰的浸出率为95.89％,铁的浸出率为94.69％,钙的浸出率为63.38％,铝的浸出率为2.21％,NH4+-N浸出率96.34％.     

硫铁矿烧渣酸浸反应动力学研究

研究了硫铁矿烧渣与硫酸反应动力学。研究结果表明Fe3O4反应活性远远高于Fe2O3,铁浸出率由烧渣中Fe2O3与硫酸的反应速度决定。Fe2O3与硫酸反应动力学为颗粒缩小缩芯扩散控制,烧渣中Fe2O3与硫酸反应的活化能为6.936 kJ/mol。当硫酸质量分数为43%、硫酸用量为理论用量、反应温度为80℃、反应时间2 h时,当搅拌速度从0增加到400 r/m in时,铁的浸出率从19.5%增加到45%。     

活化煤气化粗渣盐酸浸取机理研究

考察了颗粒粒径、盐酸浓度和浸取温度3个条件对活化煤气化粗渣（简称活化渣）中铝、铁、钙离子浸取率的影响,并对浸取机理进行了研究。实验结果表明,活化渣为钙铝黄长石（2CaO·Al2O3·SiO2）与三氧化二铁（Fe2O3）的固溶体,与盐酸反应后颗粒粒径不断减小,钙离子较铝、铁离子优先浸出,其浸取过程符合化学反应控制的缩芯模型,相应的表观活化能为71.3 kJ/mol;钙离子浸出后活化渣颗粒成为疏松多孔材料,铝、铁离子的浸取过程则符合 Avrami模型,二者的浸取反应均受内扩散控制,表观活化能分别为24.7 kJ/mol和22.5 kJ/mol。     

铵盐体系电解锰渣中石膏的转变规律

电解锰渣已成为阻碍电解锰行业发展的瓶颈,其中锰渣含有的大量石膏是限制其资源化利用的关键。针对锰渣中石膏浸出问题,本文研究了NH₄HCO₃和NH₄Cl用量、浸出初始pH、浸出时间、浸出温度对锰渣中石膏转变规律的影响。研究结果表明,当锰渣与NH₄HCO₃和NH₄Cl之间的质量比为20∶8∶1.5、固液比为1∶5、浸出初始pH为7.5、浸出温度为70℃、浸出时间为120min时,石膏的浸出率达到90.0%;浸出锰渣主要物相含有CaCO₃、SiO₂、Ca₂Mn₂(OH)₄Si₄O₁₁·2H₂O、Mg_5.0Al₆Fe₄Si_2.5Al_1.5O₁₀(OH)₈以及KAl₃Si₃O₁₀(OH)₂等,其中浸出锰渣中MnO含量由未浸出前的7.45%提高到14.71%。转变规律表明,NH₄HCO₃与锰渣中的石膏反应转变成(NH₄)₂SO₄和CaCO₃,而NH₄Cl作为盐试剂可进一步促进石膏的溶解,从而提高石膏的浸出率。     

电解锰渣中Mn2+的固化及动力学研究

电解锰渣(EMR)中大量可溶性锰会带来严重的环境问题,需要对其进行固化处理。本文利用CaO固化电解锰渣中Mn²⁺及其动力学机制,系统考察了CaO添加量、液固比、温度和反应时间对Mn²⁺固化率的影响。通过XRD、SEM-EDS对原EMR和预处理EMR的物相组成、表面形貌检测分析,探讨固化反应机理。结果表明,在CaO与EMR质量比6:100、液固比4:1、温度55 ℃、反应时间150 min条件下,Mn²⁺固化率为99.72%。机理研究表明,电解锰渣中Mn²⁺以MnO₂和MnOOH的形式固化。动力学分析结果表明,氧化钙固化Mn²⁺过程受化学反应和残留固体膜层扩散混合控制,反应表观活化能为11.713 5 kJ/mol。本研究提供了一种简单有效的改性锰渣方法,可用于指导锰渣可持续利用。     

废糖蜜-硫酸溶液中软锰矿的浸出动力学

用收缩芯模型研究了硫酸介质中废糖蜜还原浸出软锰矿的动力学,考察了软锰矿粒度、反应温度、浸出时间、硫酸浓度和废糖蜜浓度对锰浸出速率的影响. 结果表明,提高反应温度、硫酸浓度、废糖蜜浓度和减小软锰矿颗粒的初始平均半径,均可提高锰的浸出速率. 废糖蜜还原浸出软锰矿属界面化学反应控制,表观活化能为45.6 kJ/mol,硫酸和废糖蜜的反应级数分别为0.52及0.28.     

电解锰渣浆液烟气脱硫性能及机制

电解锰渣是电解锰生产过程中产生的锰矿石酸浸渣,富含锰、铁等活性组分,理论上可催化氧化SO₂实现烟气脱硫,同时脱硫后的电解锰渣可资源化利用,然而目前尚未见电解锰渣矿浆脱硫的研究报道。本文研究了工艺参数对电解锰渣浆液脱除SO₂性能的影响,探究了电解锰渣浆液烟气脱硫的过程机制。结果表明：锰渣粒径为200目（<75μm）、锰渣浆液初始浓度5000mg/L、气体流量400mL/min、进口SO₂体积分数0.20％、反应温度50℃、反应时间180min的条件下,电解锰渣浆液脱硫率最高可达93.87%。脱硫前后电解锰渣XRD、SEM、XPS表征结果表明,MnO₂、MnO、Fe₂O₃等活性组分参与SO₂反应,且浆液中的Mn²⁺、Fe³⁺等过渡金属离子液相催化氧化SO₂生成H₂SO₄,实现烟气脱硫。     

铁强化电解锰阳极液体系中氧化锰矿烟气脱硫和锰浸出工艺

结合电解锰生产工艺,以氧化锰矿为原料,以电解锰生产过程产生的电解阳极液废水配置烟气脱硫浆液,在其中添加FeSO₄强化电解锰阳极液体系下氧化锰矿烟气脱硫及浸锰能力,探讨铁强化氧化锰矿烟气脱硫和浸锰的工艺条件对烟气SO₂脱除和锰浸出的影响机制。研究发现FeSO₄的加入,通过FeSO₄与MnO₂之间的氧化还原反应以及产物三价铁离子和二价锰离子的协同催化作用,可同时提高锰矿烟气脱硫效率和锰的浸出率。锰矿粒径越小,脱硫及浸锰效率越高。温度升高,氧化锰矿浆液烟气脱硫率逐渐下降,浸锰率则先升高后下降,并在60℃时达到最大。浆液液固比和烟气流量的增大均会导致烟气脱硫率的下降,但会提高氧化锰矿浸锰率。进口SO₂浓度过高会导致脱硫率下降,但更有利于浸锰。采用5级逆流吸收对7%的烟气进行铁离子强化氧化锰浆脱硫,得到最终SO₂出口浓度293μL/L,溶液Mn²⁺浓度为44.72g/L,满足电解要求。铁强化电解锰阳极液体系有效回收利用了电解锰生产废水,不仅集脱硫浸锰工艺为一体,且可实现脱硫和浸锰效率的同时提升,为电解锰行业的清洁生产和资源综合利用提供理论依据和技术参考。     

电解锰渣盐酸浸取钙的动力学研究

以电解锰加工过程中产生的酸性废渣为原料,以盐酸为浸取剂,对电解锰渣中的钙进行浸取实验研究。结果表明：盐酸浓度为3 mol/L、液固体积质量比为6 mL/g、反应温度为80 ℃、反应时间为60 min的条件下,钙的浸取率为94.2%。酸浸过程的动力学分析表明,锰渣中钙的酸浸反应过程符合收缩核模型,受化学反应控制,其反应的表观活化能Ea为43.96 kJ/mol,反应级数为0.872 5。     

Valence Changes of Iron and Manganese in Manganese Ferrite

The gain in weight of manganese ferrite was measured at several oxygen pressures and temperatures above 1200°C with a controlled atmosphere thermobalance. The phase boundaries were determined where necessary and the weight gain was measured within the one-phase field. The lattice constant was also determined from high-angle X-ray reflections (2 θ × 160°) on specimens quenched in mercury from the same oxygen pressures and temperatures at which the weight gain was measured. The lattice constant was found to decrease with increasing oxidation. The results show that iron and/or manganese coexist in several valence states within the stability range of the single-phase material.     

由锰尘和钛白废酸制备醋酸锰

叙述了以锰尘和钛白废酸为原料制备醋酸锰的方法,通过试验,对合成酸度、温度、原料配比、过滤的温度的影响等进行了讨论,并在试验的基础上得出了正确的工艺条件,生产出了达到化工部质量标准的产品.工艺简单合理,收率较好,对废酸、废料进行了综合利用,没有环境污染.     

锰氧化物制备及其对锰和氨氮的去除研究

为制备具有优良吸附性能的材料,采用高锰酸钾氧化(分别在酸性条件和中性条件下进行)和空气自然氧化水中2价锰,制备了3种锰氧化物(ORIG-MnO_x、Na₂CO₃-MnO_x、O2-MnO_x),对其结构进行了表征,并探究了对水中NH₄⁺-N和Mn²⁺污染的去除特性及影响因素。结果表明,所制备的ORIG-MnO_x与Na₂CO₃-MnO_x为结晶度较低的ε-MnO₂,但二者形貌和精细结构存在明显差异,O₂-MnO_x为结晶度较高的黑锰矿(Mn₃O₄);ORIG-MnO_x、Na₂CO₃-MnO_x具有比O₂-MnO_x更好的除Mn²⁺、除NH₄⁺-N性能,且Na₂CO₃-MnO_x吸附性能最佳,其NH₄⁺-N和Mn²⁺去除过程符合Langmuir吸附等温线模型和准2级反应动力学模型。可为以锰氧化物为基础的NH₄⁺-N和锰的去除工艺提供理论和技术支撑。     

氮化硅锰中锰的测定

探讨磷酸用量、高氯酸用量、冒烟时间以及加热温度四个因素对硫酸亚铁铵滴定法测定氮化硅锰中的锰含量测定结果的影响。采用正交试验找出各因素对测定结果的影响主次关系以及最优条件。结果表明,影响硅锰合金中锰含爨测定的各因素的主次关系是：加热温度〉冒烟时间〉高氯酸的用量〉磷酸的用量。最优的分析条件是磷酸的用量是20mL,高氯酸的用量是2mL,冒烟时间是230s,加热温度是240℃。该方法简单、方便,满足氮化硅锰中锰的测定。     

利用废锰矿制硫酸锰的研究

采用废锰矿湿法制硫酸锰、用SO2对废锰矿进行硫酸盐化处理，用硫铁矿对废锰矿进行硫酸盐化处理等工艺路线进行实验，利用废锰矿制取硫酸锰，取得了良好的效果。不但使有限的资源得到充分利用，为企业增加经济效益，而且减少了环境污染。     

电解锰废水处理及锰回收研究

采用三种方法处理电解锰废水,并进行锰的回收效果研究,结果表明,加碱中和法、碳酸锰沉淀法、离子交换法三种方法中,前两种方法处理后出水中锰浓度难以达到排放标准限值2 mg/L,且沉淀物细微过滤困难,而离子交换法处理后出水可实现达标排放。通过对离子交换法处理电解锰废水工艺影响因素的研究,得出,该法具有较强的吸附性,操作稳定性,易解吸性。模拟交换柱试验,出水锰离子浓度很低,且单次再生效率达到84.5%,表明该法是具有实际价值的减污增效的可行方法。     

Removal of Manganese and Iron from Drinking Water Using Hydrous Manganese Dioxide

ABSTRACT

This paper examines the use of synthetic manganese dioxide as a material for the removal of Mn⁺⁺ and Fe⁺⁺ from drinking water. Three different types of Mn02 were prepared. One involved the production of the dioxide from permanganate and hydrogen peroxide, the second involved the use of the permanganate and manganous ions and the third used a formulation the included all three reagents. Tests showed that the first type of dioxide was by far the best for both iron and manganese removal and that the mechanism for the process was by ion exchange. Other tests indicated that the dioxide exchanger could be regenerated partially by contact with chlorine gas or hypochlorite which is commonly available as a process chemical at water treatment works.     

中碳锰铁矿中锰和铁的连续测定研究

文章就中锰矿中锰和铁的测定进行了研究。在pH为5．4的六亚甲基四胺-盐酸缓冲介质中,以Cu＋EDTA—PAN-6S作混合指示剂,用EDTA络合滴定锰;在pH为5．0的HAc-NaAc缓冲介质中,以PAN-6S为指示刺,甩EDTA络合滴定铁;终点变色敏锐,准确度高,锰、铁比例在1：10～10：1范围之间相互无影响。此方法可用于中锰矿中锰和铁的连续测定,结果令人满意。     

废锌锰干电池中锌及锰的回收利用研究进展

锌锰干电池是干电池中较常用的一种,用完后如不及时处理会对环境造成极大的危害。综述了近年来废旧锌锰干电池中锌及锰的分离回收方法以及再利用,并对未来研究方向进行了展望。     

锰的氧化矿物及锰系复合矿物材料在环境污染中的应用

锰的氧化矿物具有表面效应、水合效应、孔道结构、氧化催化效应和离子交换效应等性质,在环境污染治理和生态环境修复方面展现出很好的应用前景,基于锰的氧化矿物性能特点,开发锰系复合矿物材料并应用于环境污染治理成为近年来环境矿物材料研究的热点.锰的氧化矿物及锰系复合矿物材料是一类重要的环境矿物材料,在治理大气污染、水体污染和固体废弃物资源回收利用方面,具有成本低、效果好、无二次污染及资源可回收利用等优点.