錳尾礦高效溶浸制備錳系硫性材料工藝及應(yīng)用研究.pdf

1、錳礦資源是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要戰(zhàn)略物資。目前我國(guó)低品位錳礦資源利用效率低，導(dǎo)致大量錳尾礦囤積，不僅造成錳資源浪費(fèi)，還引起生態(tài)環(huán)境的破壞。隨著錳及錳化合物在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的需求不斷增加，其戰(zhàn)略價(jià)值不斷增強(qiáng)，錳礦資源安全及可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題引起社會(huì)和越來(lái)越多的學(xué)者關(guān)注?；趪?guó)內(nèi)外現(xiàn)有研究基礎(chǔ)，本課題以錳尾礦(包括低品位錳礦石和電解錳渣)為研究對(duì)象，開(kāi)展錳溶浸回收制備錳系磁性材料的工藝及其應(yīng)用等方面的綜合性實(shí)驗(yàn)研究工作。
　　 研究表明

2、，采用水洗-酸浸溶浸回收電解錳渣中錳適宜條件為：渣水質(zhì)量比1：10，在60℃水浴中水洗1h后，經(jīng)質(zhì)量濃度10％、礦酸質(zhì)量體積比1:4的硫酸，于70℃水浴中酸溶浸1h，此時(shí)錳浸出率為97.26％。采用一步酸浸法浸取低品位錳礦中錳適宜條件為：礦酸質(zhì)量體積比1:4，硫酸濃度8％，在90℃水浴中，酸浸1 h，此時(shí)錳浸出率為98.38％，鐵浸出率為93.65％；溫度和酸度對(duì)錳離子的浸出影響顯著。采用兩步除雜法，即酸度調(diào)節(jié)、溫度調(diào)控除雜，適宜條件為

3、：氫氧化鈉5％，pH值=5～6，鐵去除率99.8％，鋁去除率98.3％；90℃鎂除去后濃度降為0.06 g·l-1。
　　 錳尾礦中錳的溶浸出過(guò)程既符合Langmuir等溫吸附特征，又符合非均相反應(yīng)的類分形動(dòng)力學(xué)特征；建立雙膜擴(kuò)散模型，解析錳離子“浸出-擴(kuò)散”的傳質(zhì)過(guò)程，得到影響錳離子擴(kuò)散的因素除有溫度、時(shí)間外，還與固體反應(yīng)物粒徑、表面粗糙程度以及固體生成物等相關(guān)。
　　 以酸浸錳液為原料，制備錳鋅鐵氧體適宜條件為：錳鋅

4、鐵摩爾比為3:2:5，沉淀劑碳酸氫氨用量為金屬離子摩爾量的1.5倍，pH值=7，在50℃水浴中共沉淀反應(yīng)40min后，前軀體合成率為88.4％；在1100℃焙燒3 h，產(chǎn)物產(chǎn)率為54.18％。粒徑為30nm，比表面積為18.32 m2.g-1，Ms為55.45 emu.g-1，Hc低于10 kOe，產(chǎn)物磁性能及粒度與文獻(xiàn)報(bào)道試劑用制備高磁錳鋅鐵氧體一致。制備條件中沉淀劑和pH值對(duì)前軀體中雜質(zhì)引入影響較大，而原料錳鋅摩爾比和摻雜SiO2量

5、對(duì)制備產(chǎn)物的磁性能和晶型影響較大。
　　 對(duì)比分析了回收錳制備四氧化三錳的溶液合成法和一步焙燒法。溶液合成法產(chǎn)物中錳含量為71.55％，比表面積32.40 m2·g-1。一步焙燒法產(chǎn)物錳含量為71.26％，比表面積30.22m2·g-1，產(chǎn)物品型較好，顆粒尺寸較大，但均一性不如溶液合成法。制備產(chǎn)物晶體粒徑20nm～30nm，屬于四方晶系，但磁性較弱；均具有Mn3O4的特征衍射峰；總錳含量均達(dá)到軟磁鐵氧體用Mn3O4優(yōu)等品要求；比

6、表面積均達(dá)到或優(yōu)于現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道。能實(shí)現(xiàn)錳尾礦中錳回收再利用制備優(yōu)質(zhì)高比表面Mn3O4。
　　 綜合利用回收錳與廢棄煙渣，研究了一種利用生物質(zhì)摻錳制備活性炭的新方法。制備適宜條件為：將酶解后的廢次煙草(酶投加質(zhì)量比為1:0.4，于30℃水浴酶解36h后)，加入200 mg·l-1的錳離子，調(diào)節(jié)pH值為10，將烘干所得前軀體于550℃焙燒2h，產(chǎn)物產(chǎn)率20.58％。經(jīng)測(cè)定，產(chǎn)物比表面積達(dá)到1066 m2·g-1，d=2.37nm；產(chǎn)

7、物具備活性炭結(jié)構(gòu)，晶體結(jié)構(gòu)未因摻錳發(fā)生變化；同時(shí)兼具磁性能，但Ms較低，Hc相對(duì)較大。微生物酶解有助于提高產(chǎn)物比表面積，高溫同步焙燒可增強(qiáng)磁化物和生物質(zhì)基體化學(xué)鍵合作用，提高制備活性炭的飽和磁強(qiáng)度；但摻錳后吸附性能同比降低。研究表明，采用生物質(zhì)摻錳制備磁性活性炭方法可行。
　　 采用制備磁性活性炭0.1g吸附處理初始濃度均為200mg·l-1的污染物。其中，處理含亞甲基藍(lán)廢水1h吸附率可達(dá)98.94％，處理含甲基橙廢水2h吸附率