【摘 要】
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锰矿资源储量丰富,类型多样且用途广泛,但矿石杂质多,分布不均衡,品位低。微波-流场耦合强化矿物的处理作为一种新兴的绿色快速的处理工艺。微波加热矿物具有选择性、快速且均匀等优点,而流场能增大有效接触面积,提高反应速率,两者的结合能强化流场混沌混合区和隔离区之间的传递过程,均化电磁场能量分配,降低反应活化能,并且还能强化粗制硫酸锰溶液的除杂净化过程,使得低品位软锰矿能更高效和环保地制得电池级硫酸锰。本
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锰矿资源储量丰富,类型多样且用途广泛,但矿石杂质多,分布不均衡,品位低。微波-流场耦合强化矿物的处理作为一种新兴的绿色快速的处理工艺。微波加热矿物具有选择性、快速且均匀等优点,而流场能增大有效接触面积,提高反应速率,两者的结合能强化流场混沌混合区和隔离区之间的传递过程,均化电磁场能量分配,降低反应活化能,并且还能强化粗制硫酸锰溶液的除杂净化过程,使得低品位软锰矿能更高效和环保地制得电池级硫酸锰。本文提出“微波-流场耦合强化低品位软锰矿制备电池级硫酸锰的工艺研究”课题,其研究内容如下:（1）采用单因素探究法优化微波-流场耦合强化低品位软锰矿湿法还原浸出的工艺条件。计算了浸出反应的标准焓变、标准吉布斯自由能及平衡常数,分析得出:理论上,在酸性条件下硫铁矿和低品位软锰矿的还原浸出过程是可行的。考察了浸出过程中常规加热搅拌和微波加热刚柔性搅拌处理低品位软锰矿的反应温度、反应时间、初始硫酸浓度、搅拌强度等工艺参数对锰浸出率的影响,并确定了最佳工艺条件为:浸出温度为90℃、浸出时间为2.5 h、初始硫酸浓度为1.20 mol?L-1、搅拌强度为400 r?min-1、液固比为10:1,该条件下锰的浸出率为96.41%。（2）测定了浸出液中锰离子及其它杂质离子的含量（%）为Fe（6.6700）、Al（0.6520）、Ca（0.5731）、Mg（0.2388）、Cu（0.0043）、Cd（0.0044）、As（0.0027）、Pb（0.0084）、Zn（0.0079）、Na（0.2710）、K（0.2858）。对杂质离子的多种去除方法进行初步探索,并对比确定了更加高效的各种杂质离子去除方法为:黄铁矾法除钾钠、氧化中和法除铁、硫化物沉淀法除重金属、氟化锰沉淀法除钙镁。（3）采用单因素探究法优化Fe3+、Ca2+、Mg2+的去除工艺条件。分析了过氧化氢中和法除铁的反应原理;研究了反应中常规加热搅拌和微波加热刚柔性搅拌作用下去除Fe3+的反应温度、反应时间、p H、过氧化氢用量等参数对除铁率的影响,确定在温度为90℃、p H为6、1.1倍理论用量的H2O2、搅拌强度为400 r?min-1的条件下反应105 min,得到铁去除率为99.9926%;分析了氟化锰沉淀法除钙镁的反应原理;研究了反应中常规加热搅拌和微波加热刚柔性搅拌作用下去除Ca2+、Mg2+的反应温度、反应时间、p H、氟化锰用量等参数对钙镁去除率的影响,确定在温度为90℃、p H为5、1.4倍理论用量的Mn F2、搅拌强度为400 r?min-1的条件下反应1.5 h,得到钙、镁去除率分别为99.78%和98.92%。（4）用絮凝剂（聚丙烯酰胺）净化溶液;加入硫酸铝来控制氟离子含量;最后在最佳浸出工艺条件和最佳除杂工艺条件下进行低品位软锰矿制备电池级硫酸锰实验,并对结果进行分析后与电池级硫酸锰的标准进行比对,得到结论:本工艺能更高效地制备出电池级硫酸锰产品。
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