DOC《硫磺还原焙烧—酸浸法提取锰阳极泥》

36、Al 1.

43、Si 2.

80、Mn 49.

00、Se 0.

36、Ca 0.

82、Pb 5.53.硫磺和硫酸均为化学纯,试验用水为蒸馏水. 收稿日期:2017-03-20 基金项目:贵州省科学技术基金项目(黔科合J字[2014]2077号) 作者简介:黎应芬(1985-),男,广东佛山人,博士,讲师. 1.2 试验方法 把锰阳极泥和硫磺按比例添加到坩埚中混合均匀,当马弗炉达到试验所需温度时,把装有原料的坩埚放进马弗炉进行焙烧,反应完成后,马上把焙烧产物放到装有500 mL硫酸溶液的烧杯中浸出,以免焙烧产物被氧化,浸出反应在恒温加热磁力搅拌器中进行,每隔若干时间取样,对浸出液中的化学成分进行ICP-AES分析. 1.3 化学反应原理 在焙烧过程中,阳极泥中的二氧化锰首先被硫磺还原成Mn3O4,接着Mn3O4和MnO2分别被硫磺和二氧化硫还原成MnS和MnSO4;

而在硫酸浸出过程中二氧化锰和硫化锰会发生氧化还原反应生成硫酸锰[6];

而PbSO4则不与硫磺发生氧化还原反应.

2 结果与讨论 2.1 硫磺和阳极泥质量比的影响 试验条件:焙烧温度300 ℃、焙烧时间60 min;

浸出条件:硫酸与锰的摩尔比0.

9、浸出温度25 ℃.硫磺和锰阳极泥的质量比试验结果见图1.可以看到,随着硫磺与阳极泥质量比的上升,锰浸出率和尾渣含铅量也随之升高,当摩尔比为1时,锰的浸出率可以达到98%,尾渣含铅达30.5%;

硫磺用量再提高,锰浸出率和尾渣含铅量的提高程度不大.根据二氧化锰和硫磺的化学反应原理,二氧化锰的还原程度主要取决于硫磺的用量,随着硫磺用量的提高,其主要产物由四氧化三锰转变为硫化锰和硫酸锰. 图1 硫磺用量对锰浸出率及尾渣富集铅的影响 Fig.1 Effect of sulfur dosage on Mn extraction and Pb enrichment 2.2 焙烧温度的影响 当硫磺与锰阳极泥的质量比为1.

0、焙烧时间60 min,浸出条件为硫酸与锰的摩尔比0.

9、浸出温度25 ℃时,不同焙烧温度的结果如图2所示.当焙烧温度低于250 ℃时,铅的富集效率和锰的浸出率都比较低,在150~350 ℃焙烧时,尾渣含铅量和锰的浸出率显著上升,这跟文献[8]的试验结果相似,但是本试验在300 ℃焙烧60 min时,效果已经比较理想. 图2 焙烧温度对锰浸出率及尾渣富集铅的影响 Fig.2 Effect of roasting temperature on Mn extraction and Pb enrichment 2.3 焙烧时间的影响 焙烧条件:硫磺与锰阳极泥的质量比1.

0、焙烧温度300 ℃;

浸出条件:硫酸与锰的摩尔比0.

9、浸出温度25 ℃,不同焙烧时间的试验结果见图3.可以看出,焙烧时间对二氧化锰的还原效率和尾渣富集铅的影响很大.焙烧10 min后,二氧化锰浸出率迅速上升,而尾渣含铅量则缓慢上升,当反应60 min后,二氧化锰浸出率达到98%,尾渣含铅量达到30.5%.因此,确定焙烧时间为60 min. 图3 焙烧时间对锰浸出率及尾渣富集铅的影响 Fig.3 Effect of roasting time on Mn extraction and Pb enrichment 2.4 硫酸与锰的摩尔比的影响

300 ℃焙烧60 min后在25 ℃浸出20 min时,硫酸与锰的摩尔比的试验结果见图5.当直接用水进行浸出时,有10 %的锰被浸出;

随着硫酸用量的增加,锰的浸出率随之升高,但是当摩尔比大于0.9时,锰的浸出率基本不变,表明有10 %左右的锰生成为硫酸锰.所以硫酸和锰的摩尔比为0.9时,就可以满足试验要求. 图4 硫酸用量对锰浸出率及尾渣富集铅的影响 Fig.4 Effect of H2SO4 dosage on Mn extraction and Pb enrichment 2.5 浸出反应时间的影响 当其他条件不变,浸出反应时间在10~60 min时的试验结果如图5所示,由图5可知,反应时间对锰浸出率的影响很小,浸出反应20 min后,锰的浸出率几乎不变,因此,浸出反应在20 min就可以完成. 图5 浸出时间对锰浸出率及尾渣富集铅的影响 Fig.5 Effect of leaching time on Mn extraction and Pb enrichment 2.6 最优工艺及重复性试验 通过考察还原焙烧和湿法浸出的工艺参数对锰浸出率和尾渣富集铅的影响,得到最佳工艺条件为:硫磺与锰阳极泥的质量比1.