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文檔簡介
1、近年來,國內(nèi)錳產(chǎn)業(yè)迅猛增長,錳合金和電解錳產(chǎn)量均位居世界第一,導致錳礦石需求量巨大。世界錳礦資源豐富,主要分為氧化錳礦、碳酸錳礦及多金屬錳礦,其中碳酸錳礦處理方法簡單,工藝成熟,其儲量日益減少。從長遠來看,氧化錳礦和海底錳結(jié)核將成為生產(chǎn)錳系產(chǎn)品的主要來源。
氧化錳礦中由于高價錳不溶于稀硫酸,需要采用還原劑使高價錳轉(zhuǎn)化為酸溶或水溶的低價錳化合物。本文以湘西某地低品位氧化錳礦為對象,系統(tǒng)研究了該錳礦的物化性能及主要礦物嵌布特征
2、,查明了二氧化錳硫磺還原焙燒的熱力學基礎,揭示了硫磺還原焙燒過程中二氧化錳的轉(zhuǎn)變歷程及物相變化規(guī)律,在此基礎上開發(fā)出氧化錳礦硫磺還原焙燒-酸浸新工藝。
二氧化錳硫磺還原熱力學研究表明,無氧體系下,MnO2被液態(tài)S(T<718K)還原時可直接轉(zhuǎn)化成MnO和MnSO4,同時,MnO2還可按照MnO2→Mn2O3→Mn3O4的歷程轉(zhuǎn)化,中間產(chǎn)物Mn3O4與液態(tài)S可進一步反應,且生成MnS和MnSO4最容易,該體系下Mn3O4和M
3、nS不反應;當焙燒溫度高于752.80K時,Mn3O4和MnS可進一步發(fā)生反應生成MnO和SO2。MnO2被氣態(tài)硫(S2/S6、T>718K)還原時,MnO2可直接被還原為MnO和MnSO4,同時也可按照MnO2→Mn2O3→Mn3O4的歷程依次轉(zhuǎn)化,且中間產(chǎn)物Mn3O4與氣態(tài)S反應生成MnO比生成MnS更容易。焙燒過程產(chǎn)生的SO2可繼續(xù)與錳的氧化物反應生成MnSO4,且升高溫度對MnSO4的生成不利。因此,為避免二氧化錳硫磺還原過程中
4、產(chǎn)生MnS,焙燒溫度應控制在752.80K以上。
MnO2硫磺還原過程中的物相轉(zhuǎn)變研究表明:
(1)焙燒溫度低于500℃時,焙燒產(chǎn)物主要是MnS、MnSO4,以及少量MnO和Mn3O4;焙燒溫度在500℃~550℃時,處于過渡階段,Mn3O4和MnS發(fā)生反應,生成MnO和SO2,此時MnS和Mn3O4的衍射峰減弱,MnO的衍射峰增強;當焙燒溫度高于550℃時,焙燒產(chǎn)物主要是MnO和MnSO4,以及少量未還原完
5、全的Mn3O4。
(2)當S/Mn<0.27時,焙燒產(chǎn)物以Mn2O3、Mn3O4和MnSO4為主,繼續(xù)增加S/Mn摩爾比,中間產(chǎn)物Mn3O4將被液態(tài)S還原,易成MnS。
(3)MnO2與單質(zhì)S的反應非常迅速。當焙燒溫度為350℃,焙燒時間為5min時,焙燒產(chǎn)物中就已存在大量MnS和Mn3O4,且延長焙燒時間,產(chǎn)物中錳的主要物相組成并無明顯變化。當焙燒溫度為550℃,反應時間為2min時,焙燒產(chǎn)物中未發(fā)現(xiàn)MnO
6、2和Mn2O3的衍射峰,產(chǎn)物主要以MnS和Mn3O4為主,并含有少量MnO;反應時間為5min時,產(chǎn)物中仍存在較多MnS與Mn3O4,MnO的衍射峰逐漸增強;隨著焙燒時間的延長,MnS與Mn3O4的衍射峰減弱,MnO的衍射峰進一步增強。
低品位氧化錳礦硫磺還原焙燒-酸浸工藝研究表明,適宜的還原焙燒工藝參數(shù)為:焙燒溫度550℃、焙燒時間10min、S/Mn摩爾比0.50、氧化錳礦粒度-0.074mm粒級含量所占百分數(shù)為80%
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