钛白废酸-软锰矿-硫铁矿制备高纯硫酸锰

研究以硫铁矿为还原剂,在钛白废酸中湿法还原软锰矿制备硫酸锰的工艺过程。探讨反应温度、反应时间、酸矿比和矿浆浓度等因素对硫酸锰浸出率的影响。实验结果表明：在反应温度为95 ℃、反应时间为2.5 h、硫铁矿与软锰矿（以锰计）的质量比为0.95～1.0、硫酸与软锰矿（以锰计）的质量比为1.30、矿浆质量分数为28%～30%的条件下,硫酸锰的浸出率达到95%以上。通过加入碳酸钙中和浸出溶液使其pH为5～6,以除去溶液中的铁、钛、铝等杂质;加入自制硫化锰以除去溶液中的重金属离子;加入二氟化锰以除去溶液中的钙镁离子等。所得溶液经陈化、过滤、浓缩和结晶后得高纯一水硫酸锰,产品纯度为99%以上。     

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。     

高铁菱锰矿制取硫酸锰的工艺研究

针对高铁锰矿无法充分利用的问题,实验对高铁菱锰矿为原料制备硫酸锰的工艺条件做了考察,重点解决了高铁菱锰矿在硫酸酸浸取过程中出现料浆黏稠、中和反应困难的问题。实验得到最佳工艺条件：浸取温度为90 ℃、液固质量比为5.5∶1、酸矿质量比为0.69∶1、浸取时间为2 h、过滤温度约为70 ℃。在此条件下,以高铁菱锰矿为原料制备硫酸锰的工艺可顺利进行,总锰收率比传统工艺提高5%~8%,过滤操作时间则缩短为传统工艺的1/3。     

红土镍矿硫酸浸出液中和除铁过程Ni2+和Mg2+损失机理及强化分离研究

中和沉淀工艺常用于去除红土镍矿酸浸液中的铁、铝、铬等杂质，这一过程中常伴随镍、镁等金属离子的损失。本工作研究了红土镍矿硫酸浸出液中和除铁过程中Ni²⁺和Mg²⁺的损失，提出了有价金属离子的损失机制。研究表明，固定模拟浸出液Ni²⁺和Mg²⁺浓度条件，随模拟浸出液中Fe³⁺浓度增大，中和沉淀过程中Ni²⁺和Mg²⁺的损失率分别在9.13%～23.23%和9.79%～15.68%左右；固定模拟浸出液Fe³⁺浓度条件，随着模拟浸出液中Ni²⁺和Mg²⁺浓度的提高，二者的损失率逐渐降低。根据溶液化学计算与实验证实，中和沉淀过程中SO₄^2-与Fe(OH)₃胶体形成一元和二元配合物，其中一元配合物中SO₄^2-的孤对电子与Ni²⁺或Mg²⁺     

工业硫酸锰的净化和高纯锰酸锂的制备

重点阐述了工业硫酸锰的净化除杂实验。具体流程：向硫酸锰溶液中加入氟化锰去除钙、镁,再加入高锰酸钾氧化铁,通过水解除铁得到高纯度硫酸锰。实验结果表明,该工艺去除钙、镁、铁效果显著。以高纯硫酸锰为锰源,采用液相共沉淀方法合成二氧化锰,再锂化制备锰酸锂（LiMn₂O₄）产品。SEM和XRD结果表明,合成的锰酸锂产品具有球形形貌,衍射峰峰形尖锐,具有很好的Fd3m尖晶石结构。     

以软锰矿和废酸为原料生产-水合硫酸锰晶体的方法

一种生产-水合硫酸锰晶体的方法,包括：1）细磨软锰矿和黄铁矿;2）用钛白工业废酸作浸锰剂;3）浸锰;4）对浸锰后的悬浊液调pH,加硫化钡沉淀重金属;5）对沉淀重金属后的悬浊液调pH沉淀铁、铝、砷、锑,并过滤;6）对过滤后的滤液进行水热反应,得到含粗颗粒硫酸锰晶体的溶液;7）沉降所得的粗颗粒硫酸锰晶体,排上清液;     

铬铁矿无钙焙烧渣盐酸浸出

铬渣是铬铁矿生产铬盐剩下的尾矿,因含有大量铬铁铝镁元素,也是一种二次资源。采用湿法冶金工艺回收铬渣中铬、铁、铝、镁,以浓盐酸作为浸提剂,考察了液固比、浸出温度以及时间对铬、铁、铝、镁浸出效果的影响。结果表明,最佳浸出条件为：盐酸浓度12 mol·L^-1,液固比5.6 ml·g^-1,浸出温度110℃,时间6 h,该条件下铬浸出率为67.76%,同时铁铝镁浸出率分别达到89.89%、93.99%和95.21%。铬、铁、铝、镁在铬渣中存在物相不同造成了其浸出率之间的差异。此外,铬、铁、铝、镁浸出过程均符合未反应缩核模型,且主要受界面化学反应控制,其表观活化能分别为102.31、78.10、66.44和81.66 kJ·mol^-1。     

硫酸锰深度除杂研究

采用二步法除杂工艺 ,先将硫酸锰中大部分杂质形成硫化物沉淀除去 ,然后再用螯合剂将剩下的少量杂质脱除干净 ,镍的脱除率达 99% ,钴的脱除率达 98%以上 ,锰的损失只有 2 .7% ,除杂后硫酸锰中各重金属杂质含量均在 10mg/kg以下     

锌焙砂还原浸出液中和沉铟及净化工艺研究

该工艺是以锌焙砂两段酸浸—还原浸出液为试液,经置换除铜、中和沉铟、净化除杂等过程,得到高品位的铜渣、富铟渣及深度净化后液,便于在赤铁矿沉铁中得到高品质的赤铁矿渣,有利于锌锰软磁材及铁源材料的制备。     

粉煤灰铝铁分离实验研究

粉煤灰中含有铝、铁等有价元素。在以湿法冶金工艺对其进行精细化、高值化综合利用时,实现铝、铁的有效分离是制得合格化合物的基本前堤。首先采用硫酸分解粉煤灰制得含铝、铁硫酸盐的酸浸出液,再将酸浸出液中Fe3+还原为Fe2+,然后以氨沉淀其中的铝。对铝、铁分离工艺进行了深入研究。相关研究结果证明,在优化工艺条件下,铝沉淀率达到98.59%,铁共沉淀率被控制在1.24%,铝沉淀物中TFe质量分数为0.074%,铝、铁分离效果良好。     

不同晶型纳米二氧化锰制备及对亚甲基蓝吸附性能

以高锰酸钾（KMnO₄）为氧化剂、硫酸亚铁铵[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂]为还原剂,用水热氧化还原反应制备了层状δ-二氧化锰和隧道型α-二氧化锰纳米材料。用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和氮气吸-脱附技术对产物的晶型、形貌及孔结构进行了表征。实验结果表明,δ-二氧化锰呈花状微球形貌,具有介孔结构（平均孔径为3.4 nm）,BET比表面积为219 m²/g;α-二氧化锰呈纳米线束形貌,具有部分介孔结构（平均孔径为35.7 nm和154.6 nm）,BET比表面积为26 m²/g。研究了不同晶型纳米二氧化锰对亚甲基蓝的吸附性能。实验结果表明,在相同条件下α-二氧化锰的吸附性能优于δ-二氧化锰,且在碱性环境下吸附效果较好。当反应时间达到120 min时,α-二氧化锰和δ-二氧化锰对亚甲基蓝的去除率分别为84.4%和82.9%。     

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。     

含钙镁废渣综合利用的现状及展望

钙镁型废渣可分为氢氧化钙型、碳酸钙型,根据其中镁含量高低,又可分为高镁型和低镁型,只有高镁型废渣才需要对镁元素进行分离回收;常见的钙镁型废渣有电石渣、碱渣、皂化废渣、磷尾矿等。对钙镁型废渣充分综合利用的现状总结归纳为：氢氧化钙型废渣需通过浸取、过滤分离、浸取液碳化等主要化学物理分离步骤;碳酸钙型废渣需要经过煅烧分解、消化浸取、过滤分离、浸取液碳化等化学物理分离步骤,就可实现将钙元素以轻质碳酸钙（PCC）的形式分离出来;如果是高镁型废渣,则需要增加残渣中氢氧化镁的二氧化碳碳化、过滤分离、氨水沉淀分离或碳酸氢镁热解等化学物理步骤来实现镁元素的分离回收。展望未来,钙镁型废渣充分综合利用是一类兼具环境效益、社会效益和经济效益的循环经济项目,值得关注、重视与推广。     

尾矿酸浸液除锰工艺条件研究

金川公司尾矿酸浸液中除含有较高含量的铁和镁之外,还含有一定量的杂质锰。应用热力学原理计算并分析了硫酸锰与次氯酸钠反应的活性,以次氯酸钠为氧化剂、氧化镁为中和剂,通过正交设计与实验,得到了从该酸浸液中除锰的最佳工艺条件,并进行了除锰实验。将除锰滤液进一步除钙以及蒸发浓缩、冷却结晶得到了七水硫酸镁,其主含量为98.4%（质量分数）,符合HG/T 2680-2009《工业硫酸镁》I类一等品质量指标。     

Al（OH）3@Zn（OH）2双层包覆氧化铁黄合成及其耐热性能研究

采用共沉淀法对铁黄颜料进行Al（OH）₃/Zn（OH）₂双层异相包覆,提升其耐热性能,并通过XRD、TG-DTA、FT-IR、SEM&EDS等手段对包覆前后铁黄颜料的微观结构进行表征。研究结果表明,包覆质量分数为40%的Al（OH）₃时铁黄颜料的耐热性能较好;第二层包覆Zn（OH）₂,最优包覆质量分数为30%,样品在240 ℃时色差值为1.84。XRD测试结果表明,Al（OH）₃和Zn（OH）₂包覆并没有改变氧化铁黄的特征峰,两者可能以无定形态包覆在铁黄粒子表面。SEM、EDS、FT-IR测试表明,Al（OH）₃/Zn（OH）₂已成功对铁黄颜料进行了包覆;此外,还出现了片状结构对应Al（OH）₃自身成核现象,包锌后出现了团聚现象。TG-DTA表征显示,包覆后样品升温脱水分两步,低温吸热峰对应包覆层物质的脱水,高温吸热峰偏向更高温度,对应包覆颜料耐热性能的提升。     

表面活性剂对氢氧化镁制备的影响

采用了六水氯化镁-氢氧化钠直接沉淀法制备纳米氢氧化镁。主要研究了硬脂酸、硬脂酸钠、钛酸丁酯和葡萄糖等作为表面活性剂,单独使用和复配使用对氢氧化镁沉降速率和过滤速率的影响。实验结果表明：在反应温度为60 ℃,搅拌时间为0.5 h,搅拌速度为200 r/min,在反应溶液中添加表面活性剂后,氢氧化镁沉降速率和过滤速率显著提高;适宜的表面活性剂为阴离子表面活性剂、复配表面活性剂。本实验为改善氢氧化镁的过滤和沉降性能提供了理论基础。        

不同堆存时间电解锰渣的理化特性分析

渣场堆存的电解锰渣中含有大量易迁移的锰和氨氮,极易污染周边环境。本文系统研究了不同堆存时间（3个月~10年）电解锰渣的pH、含水率、电导率、金属总量、浸出毒性和化学形态等理化特性,采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）以及X射线光电子能谱（XPS）等分析手段,探察电解锰渣在不同堆存时间下的物相组成、微观形貌、表面电子价态等变化规律。研究结果表明,随着堆存时间增加,锰渣的pH、含水率和电导率下降,可溶性Mn²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Se⁴⁺和NH{}_{\mathrm{4}}^{+}-N浓度降低,其中可交换态和碳酸盐结合态的Mn是Mn元素流失的主要形态。同时,堆存10年的电解锰渣仍存在较大的环境污染风险,其中电解锰渣中的Cu、Cr、Cd、Pb、Zn等金属总量远超广西土壤背景值,Se⁴⁺的浸出浓度是《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》（GB 5085.3—2007）中浓度限值的11倍,Mn²⁺和NH{}_{\mathrm{4}}^{+}-N的浸出浓度是《污水综合排放标准》（GB/T 8978—1996）一级标准限值的102倍和45倍。不同堆存时间的电解锰渣中锰和氨氮主要以(NH₄)(Mn,Ca,Mg)PO₄·H₂O、(NH₄)₂SO₄、MnSO₄·H₂O、MnCO₃、Mn₂O₃、MnO₂等物相存在,含铁物相主要包括FeS₂、FeOOH、Fe₃O₄和Fe₂O₃等,且电解锰渣中还含有Al₄(OH)₈(Si₄O₁₀)、Al₂Mg₄(OH)₁₂(CO₃)·3H₂O和KAl(SO₄)₂·12H₂O等黏土矿物。此外,随着堆存时间的增加,电解锰渣的平均孔径减小,块状、柱状和绒球形的电解锰渣颗粒交错包裹现象增加,同时Fe(OH)₃胶体颗粒也逐渐转变成FeOOH、Fe₂O₃等含铁物相。本研究成果为电解锰渣无害化处理与资源化利用提供了基础理论支持。     

高铁煤矸石酸浸液合成氧化铁红的实验研究

以高铁煤矸石为原料,先用硫酸酸浸的方法获得含有铝离子的硫酸铁溶液;采用分步沉淀的方法,使Fe3+完全转化为氢氧化铁凝胶而与Al³⁺分离;再将获得的氢氧化铁凝胶烘干后高温煅烧;最后将煅烧产物磨粉过筛,获得了氧化铁红。确定了合成氧化铁红的工艺条件是：酸浸液中铁离子的浓度为0.31 mol/L;分离Fe³⁺与Al³⁺时,氢氧化钠溶液的浓度为1 mol/L,且控制终点pH在3.0左右;干凝胶焙烧温度为800 ℃,时间为60 min。XRD及化学分析结果表明：所得产物为氧化铁红,符合GB/T 1863-2008《氧化铁颜料》的相关要求。     

High-temperature catalysts with a synergetic effect of Pd and manganese oxides

A synergetic effect in the catalytic activity has been found after palladium introduction in Mn–Al–O systems. The magnitude of the synergetic effect depends on the types of the oxidic manganese species: oxide Mn₃O₄, spinel (Mn, Mg)[Mn, Al]₂O₄ or hexaaluminate (Mn, Mg)LaAl₁₁O₁₉. The synergetic effect of Pd and manganese-containing compounds is observed only if palladium is introduced to the low-temperature precursor of the manganese alumina spinel or manganese hexaaluminate. The synergetic effect is not observed when high-temperature samples with formed spinel or hexaaluminate phases are modified with Pd.