转炉高锰铁水炼钢工艺研究

为了解转炉高锰铁水炼钢情况,对涟钢210 t转炉42炉吹炼终点钢水进行了取样、测温,根据所得到数据计算了锰氧化反应热力学参数(K′Mn,γ(MnO),L Mn)及炉渣碱度、氧化铁、钢水温度对锰氧化热力学参数的影响。对于吹炼终点钢水与炉渣反应的平衡值及反应偏离平衡状况进行了计算。利用回归分析方法,给出了终点钢中含锰量与转炉吹炼工艺参数关系。吹炼终点渣中平均w(TFe)=20.0%,终点钢中平均w(Mn)=0.147%。终渣平均w(MnO)=6.28%,较正常含锰铁水炼钢终渣高,增加了炉渣流动性,有利于化渣。锰的收得率较低(平均23%),与转炉炼钢铁水硅含量高、渣量大有关。

多源锰矿协同浸出技术研究

我国优质锰资源消耗殆尽,目前我国高纯硫酸锰的生产原料严重依赖进口锰矿,国内“锰三角”仍有巨量的低品位锰资源暂未得到利用。自产锰精矿酸浸液锰浓度和锰杂比低,难以经济制备高纯硫酸锰。本研究以国内锰精矿与国外进口矿为主要原料,通过分析两种矿物的物相及矿相组成,开发协同浸出技术,考察不同参数对浸出过程锰杂比和锰浓度的影响。研究表明,在自产锰精矿添加量15%,反应温度95℃,反应时间3 h的条件下,最终得到的浸出液中锰浓度可达到86.92 g/L,锰杂比可达79,可用于制备高纯硫酸锰。

难选高铁软锰矿流态化磁化焙烧-磁选浸出工艺

【目的】提高难选高铁软锰矿的资源利用效率,缓解我国锰矿资源依赖进口的现状。【方法】采用流化床反应器作为焙烧装置,模拟发生炉煤气气体组分作为还原气体,对云南省某地区的难选高铁软锰矿进行流态化磁化焙烧。对还原后的焙烧矿进行磨矿-弱磁磁选,得到铁精矿和锰精矿。最后,对锰精矿中的锰进行酸浸浸出。【结果】在500℃流态化还原焙烧10 min,该难选高铁软锰矿即可达到最佳的还原状态效果,当样品的磨矿粒径<30μm的颗粒的质量分数为65%时,即可达到最佳的解离效果。选别后铁精矿铁品位和回收率分别为57.24%和76.55%,锰精矿锰品位和回收率分别为24.41%和73.84%,锰精矿的铁浸出率仅有1.94%。【结论】考察难选高铁软锰矿流态化磁化焙烧-磁选浸出规律,可以降低反应温度,缩短反应时间,低碳节能;抑制过还原反应的发生,可以提高铁资源利用率,降低浸出酸耗和除铁剂消耗。低能耗、低消耗和高利用率可以极大地提高难选高铁软锰矿的经济性,解决这部分资源难于利用的困境。

锰块矿焙烧试验研究及带式焙烧机工艺探讨

我国是锰铁合金的主要进口国和消费国,但我国锰块矿品位较低,冶炼成本高,处理工艺单一。为提高锰块矿品位,降低锰合金冶炼的燃料消耗,减少生产成本,本文通过正交试验方法对锰块矿干燥、预热和焙烧的工艺制度进行研究,分析其焙烧的工艺特点及难点,研究其系统焙烧温度和O_(2)与CO_(2)分压对MnCO_(3)分解反应的影响,最终找出其合理的焙烧工艺。结果表明:当锰块矿粒度为15~40 mm、干燥温度为400℃、干燥时间为3.0 min、预热I段(温度为550℃、时间为3.0 min)、预热II段(温度为900℃、时间为10 min)、焙烧温度为1100℃、焙烧时间为10 min、均热温度为950℃,均热时间为6 min时,锰块矿焙烧效果最佳,焙烧后锰块矿中TMn质量分数由21.34%升至32.32%,碳脱除率达98.94%,烧损率为28.40%。

亚硫酸铵还原焙烧软锰矿提取锰试验研究

研究了以亚硫酸铵为还原剂,通过高温焙烧直接把软锰矿中的二氧化锰还原成硫酸锰,从而实现软锰矿的高效提取,考察了亚硫酸铵与软锰矿质量比、焙烧温度及时间、浸出温度及时间等对锰提取率的影响,确定了最佳工艺条件。结果表明:最优条件为亚硫酸铵与软锰矿质量比0.75∶1,焙烧温度500℃,焙烧时间1.5h,浸出温度25℃,浸出时间30min;在该条件下,锰浸出率约为93%,铁浸出率约9.5%。锰提取效果较好。

赤泥用于酸性含锰废水中锰的净化研究

采用还原焙烧-磁选预处理赤泥,得到非磁性物;非磁性物经煅烧、盐酸溶出后加入饱和偏铝酸钠聚合剂聚合后过滤、熟化制备聚合氯化铝(PAC)基液;使用该PAC基液,在沉降时间5 h、PAC基液与废水体积比1∶120、搅拌转速140 r/min、pH值8、反应温度30℃、聚丙烯酰胺(PAM)投加量20 mg/L条件下处理含锰酸性废水,处理后液中锰质量浓度由325.3 mg/L降至1.5 mg/L,锰去除率达99.5%,净化后液中锰质量浓度达到国家一级排放标准。

转炉低锰钢冶炼工艺实践

针对武汉钢铁有限公司现有铁水成分w(Mn)≥0.200%,且转炉冶炼低锰钢控制不稳定问题,基于脱锰热力学及动力学研究结果,确定了转炉吹炼前期低温、高(FeO)含量以及低碱度渣高效脱锰和吹炼中后期弱化底吹搅拌并降低停吹碳含量防止回锰的低锰冶炼控制思路。通过分析转炉低锰冶炼关键影响因素发现转炉双渣时机控制在吹炼进度25%前,且倒渣前温度应低于1400℃,适当降低吹炼中后期底吹流量,控制终点温度为1600~1630℃,终点w(O)≥0.07%等,有利于低锰钢的冶炼。现场通过工艺优化应用,实现了转炉终点w(Mn)≤0.04%、成品w(Mn)≤0.035%的稳定生产。

锌离子电池锰基正极材料研究进展

可充电水系锌离子电池是一种环保且电化学性能优异的二次电池,但锰基正极材料在充放电过程中结构易坍塌、导电率低、稳定性差等缺点严重制约了水系锌离子电池的发展。笔者首先阐述了锰基正极材料中锌离子的储存机理,主要有Zn^(2+)嵌入/脱出机理、H+/Zn^(2+)共嵌入/脱出机理和化学转化反应机理。Zn^(2+)嵌入/脱出机理包括无相变反应和新相生成反应。而新相生成反应又分为可逆相变和不可逆相变。然后,基于锰基正极材料面临的问题,讨论了改善其储锌性能的主要方法。目前可采用的方法包括缺陷工程、与导电材料复合、离子掺杂、表面修饰技术等。用以上方法改进后的锰基正极材料表现出了更加优异的性能。

两种不同锰源制备锰酸锂实验研究

电解二氧化锰和四氧化三锰是当前制备锰酸锂的两大锰源,分别以电解二氧化锰和球形四氧化三锰为原料,采用高温固相法来制备锰酸锂,并对锰酸锂的理化性能及电性能进行了对比分析。结果表明,烧结温度为760℃时,以球形四氧化三锰为原料制备的锰酸锂的性能较好,粒度D 50为15.182μm,振实密度为2.39 g/cm^(3),比表面积为0.289 cm^(2)/g,放电容量为111.65 mAh/g,50次循环容量保持率为95.71%。

氟化锰脱除硫酸锰溶液中钙镁的工艺条件及其动力学研究

以氟化锰为脱除剂,通过单因素实验研究氟化锰过量系数、溶液pH值、反应温度以及反应时间对硫酸锰溶液中钙镁脱除率的影响。在氟化锰过量系数2.0、溶液pH=5、反应温度85℃、反应时间80 min的优化工艺条件下,钙和镁脱除率分别为97.06%和95.48%。在此基础上进行了动力学研究,硫酸锰溶液中钙和镁的沉淀反应均符合Avrami方程,其表观活化能分别为48.01 kJ/mol和53.23 kJ/mol,表面化学反应是影响钙镁沉淀反应速率的限制性环节。

有机铵盐表面修饰法制备锰酸锂专用四氧化三锰

为了得到适用于制备锰酸锂的四氧化三锰前驱体,论文以硫酸锰为原料,十二烷基三甲基氯化铵为表面改性剂,采用一步氧化法制备尖晶石四氧化三锰。得到制备四氧化三锰的最佳工艺为:表面活性剂0.52 g,pH值为10,硫酸锰浓度为150 g/L,反应温度50℃,反应时间4 h,此时的四氧化三锰的锰含量为69.87%,产率可达到73.76%。通过电镜分析表明,该工艺可以制备出锰酸锂专用的尖晶石型四氧化三锰前驱体。

有机添加剂对电解锰的影响

电解锰行业面临电效低、SeO_(2)添加剂剧毒且沉积产物形貌难控制等问题.为了提高电流效率以降低能耗、改善锰电沉积形貌及降低添加剂SeO_(2)的使用量,本文根据电解锰行业标准,配制MnSO_(4)–(NH_(4))_(2)SO_(4)电解液体系,通过添加聚丙烯酸、甘氨酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、葡萄糖酸等分别作辅助添加剂,探究其对锰沉积的影响以降低剧毒性主添加剂SeO_(2)的用量.采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、恒电流阴极极化曲线测试方法(LSV)等表征手段,研究金属锰沉积形貌、晶体结构、阴极电化学极化行为与添加剂之间的关系.结果表明:四种添加剂均可以促进α-Mn的形成,且最优晶型取向为(330)晶面,其中葡萄糖酸最适宜作为辅助添加剂.当以葡萄糖酸为辅助添加剂,质量浓度为1.84 g·L^(-1)时,阴极电流密度明显提高,降低了阴极极化,产品形貌更加致密光滑.最优条件下,SeO_(2)的质量浓度可由工业上常规用量0.03~0.06 g·L^(-1)降低至0.015 g·L^(-1),电流效率可由70%提高至89.73%,能耗由6500 kW·h·t^(-1)降至4990.58 kW·h·t^(-1).研究结果有望为电解锰行业绿色生产和高效电沉积提供借鉴,有助于推动电解锰行业的可持续发展.

甘氨酸锰对产蛋后期蛋鸡产蛋性能和肠道微生物的影响

本试验旨在研究甘氨酸锰对产蛋后期蛋鸡盲肠微生物和产蛋性能的影响。选取体况良好、产蛋率接近的70周龄海兰褐蛋鸡720只,随机分为4个处理,每处理6个重复,每个重复30只鸡。基础饲粮不额外添加锰源(实测锰含量为21.77 mg·kg^(-1)),试验组饲粮在基础饲粮中分别添加120 mg·kg^(-1)锰的一水硫酸锰以及40、80和120 mg·kg^(-1)锰的甘氨酸锰(实测锰含量分别为144.46、57.84、96.97和135.59 mg·kg^(-1)),试验期12周(70~82周龄)。结果表明,40 mg·kg^(-1)锰的甘氨酸锰饲粮组蛋鸡77~82周龄产蛋率显著高于120 mg·kg^(-1)锰的一水硫酸锰组和80 mg·kg^(-1)锰的甘氨酸锰组(P<0.05),添加甘氨酸锰对70~82周龄产蛋率有增加的趋势(P=0.071),对70~82周龄其它产蛋性能指标无显著影响(P>0.05)。40 mg·kg^(-1)甘氨酸锰饲粮组蛋鸡盲肠微生物区系的Chao1和Shannon指数显著高于120 mg·kg^(-1)一水硫酸锰组(P<0.05),OTU数量最多,表明菌群多样性和丰富度最高;属水平上Top 10的菌属追溯到门水平上,120 mg·kg^(-1)一水硫酸锰组厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度显著高于80 mg·kg^(-1)甘氨酸锰饲粮组(P<0.05);120 mg·kg^(-1)一水硫酸锰组中起重要作用的微生物类群集中在Firmicutes苞菌科(Selenomonadaceae),80 mg·kg^(-1)甘氨酸锰饲粮组中起重要作用的微生物类群集中在螺旋体门(Spirochaetota)螺旋体科(Spirochaetaceae);差异菌分析发现,40 mg·kg^(-1)甘氨酸锰饲粮组盲肠中乳酸杆菌属(Lactobacillus)相对丰度显著高于120 mg·kg^(-1)一水硫酸锰组(P<0.05),80 mg·kg^(-1)甘氨酸锰饲粮组类芽孢杆菌属(Paenibacillus)、马赛菌属(Massilia)和弯曲杆菌属(Campylobacter)相对丰度均显著高于120 mg·kg^(-1)一水硫酸锰组(P<0.05);与40 mg·kg^(-1)甘氨酸锰饲粮组相比,80 mg·kg^(-1)和120 mg·kg^(-1)甘氨酸锰饲粮组有益菌巨单胞菌属(Megamonas)、Lactobacillus和罗姆布茨菌属(Romboutsia)相对丰度显著降低(P<0.05),有害菌Campylobacter相对丰度显著提高(P<0.05)。由此可见,在本试验条件下,饲粮中添加40 mg·kg^(-1)锰的甘氨酸锰可以改善产蛋后期蛋鸡肠道微生物区系的物种丰富度和多样性指数,增加有益菌丰度和参与代谢过程的菌群,在一定程度上改善了试验后段(77~82周龄)蛋鸡产蛋性能。

锰超氧化物歧化酶的催化原理与酶活性调节机制

锰超氧化物歧化酶(MnSOD)催化两分子超氧自由基歧化为分子氧和过氧化氢。超氧自由基被Mn~(3+)SOD氧化成分子氧的反应以扩散的方式进行。超氧自由基被Mn~(2+)SOD还原为过氧化氢的反应以快循环和慢循环两条途径平行进行。在慢循环途径中,Mn~(2+)SOD与超氧自由基形成产物抑制复合物,然后该复合物被质子化而缓慢释放出过氧化氢。在快循环途径中,超氧自由基直接被Mn~(2+)SOD转化为产物过氧化氢,快速循环有利于酶的复活与周转。本文提出温度是调节锰超氧化物歧化酶进入慢速或者快速循环催化途径的关键因素。随着在生理温度范围内的温度升高,慢速循环成为整个催化反应的主流,因而生理范围内的温度升高反而抑制该酶的活性。锰超氧化物歧化酶的双相酶促动力学特性可以用该酶保守活性中心的温度依赖性配位模型进行合理化解释。当温度降低时,1个水分子(或者OH~-)接近Mn、甚至与Mn形成配位键,从而干扰超氧自由基与Mn形成配位键而避免形成产物抑制。因此在低温下该酶促反应主要在快循环通路中进行。最后阐述了几种化学修饰模式对该酶的调节,说明锰超氧化物歧化酶受到多种形式的快速调节(变构调节与化学修饰)。这些快速调节直接改变酶的活化状态,进而调节细胞中超氧自由基和过氧化氢的平衡与流量,为揭示锰超氧化物歧化酶和超氧自由基的生理作用提供新理论。

中国西南地区电解锰渣特性分析及影响因素研究

电解锰行业发展面临的困境之一是锰渣的处理处置方法。为探索绿色低碳的锰渣无害化处理技术,选取中国5家典型电解锰企业新、旧电解锰渣,通过其理化特性及浸出毒性分析,研究堆存条件、时间及工艺参数等因素对不同企业锰渣特性的影响。结果显示:不同企业的新、旧锰渣平均质量含水率相差最大时均达19%以上,浸出液pH值最高分别相差0.95、1.45,不同企业新鲜锰渣的SiO_(2)和Al_(2)O_(3)平均质量分数最大相差分别为43.18%、146.25%,且可溶性盐质量分数均超过10%,未达到填埋入场标准。锰渣中石膏和石英的质量分数随堆存条件和时间发生不同的变化。企业C在堆存过程中石膏和石英的质量分数在增加,而企业E锰渣中烧石膏质量分数在增加,石英质量分数在减少。历史锰渣浸出液中Mn^(2+)和氨氮(NH_(4)^(+)N)的质量浓度较高,分别超过GB/T 8978—1996一级排放标准限值的65.92~935.00倍和2.56~63.80倍,表明长期堆存的锰渣仍存在较大的环境污染风险。不同地区企业的锰渣应通过无害化处理与资源化利用来降低其环境污染风险,须根据化学成分、理化性质不同选择合适的资源化方式。

单膜双室电沉积金属锰

鉴于含锰废水有毒有害,提出阴离子交换膜代替隔膜处理含锰废水。首先采用单因素法探究最佳工艺参数,在最佳条件下,电流效率为71.36%,锰回收率为85.6%,酸回收率为77.23%,能耗为7 784.78 kWh/t;电解锰的宏观形态光滑均匀,具有金属光泽。用SEM和XRD分析手段分析不同亚硒酸浓度对电解锰的影响,结果表明,当亚硒酸为0.07 g/L时,电解锰微观结构表面均匀、致密性好、光滑、无枝晶且空洞最小,晶体形态为α-Mn。

半氧化锰矿生产电解二氧化锰工艺技术研究

针对某公司锰矿开采过程中遇到的半氧化锰矿用于金属锰生产时出现槽液发碱、槽温高、阴极析氢严重等难题,探究半氧化锰矿应用于电解二氧化锰生产的思路和方案。文章对半氧化锰矿浸出过程的渣锰中的Mn^(4+)含量变化进行研究,并采用黄钾铁钒沉淀除钾的方法,通过对半氧化锰矿单独浸出、配入硫铁矿以及搭配碳酸锰矿浸出进行细化研究,得出了半氧化锰矿的4个利用工艺技术方案,并选择搭配碳酸锰粉浸出的最佳方案进行了产业化应用,较好地解决了半氧化锰矿利用难的问题。

菱锰矿浸出前后理化特性及界面水化行为变化规律

高含水率电解锰渣已成为制约我国电解锰行业发展的瓶颈。本研究分析了菱锰矿浸出前后矿物组成、微观形貌等理化特性,同时考察了菱锰矿浸出前后亲水系数、润湿热、含水率以及过滤性能。研究结果表明:菱锰矿浸出后得到的电解锰渣中出现了高岭石、水钙沸石等亲水性黏土矿物,同时得到的电解锰渣中出现了结构水和结晶水的红外特征峰,含水率由菱锰矿浸出前的17.68%增加至32.67%,润湿热由0.743J/g增加至3.879J/g,亲水系数由1.117增加至2.233;此外,菱锰矿浸出后得到的电解锰渣渣浆过滤性能受黏土矿物影响,过滤速率由菱锰矿浸出前的10.318mL/min下降到5.296mL/min。本研究为电解锰渣含水率控制技术研发提供了理论支持。

锰氧化物正极材料的低温焙烧制备及电化学性能

以电解锰阳极泥(EMAM)为原料,利用焙烧活化法制备了水系锌离子电池(AZIBs)锰氧化物正极材料,通过XRD、TGA、SEM及电化学性能测试考察了氮气氛围下,不同焙烧温度(300、425、575℃)对锰氧化物正极材料的结构、形貌及电化学性能的影响。结果表明,氮气氛围下焙烧提高了锰氧化物正极材料的衍射峰强度和结晶度,材料呈现出片状和颗粒状形态,团聚现象减少,空隙增加;随着焙烧温度的提高,锰氧化物正极材料物相逐渐从α-MnO_(2)转变为Mn_(2)O_(3)与Mn_(3)O_(4);焙烧使锰氧化物正极材料的首次放电比容量、倍率性能和循环性能得到提升,材料具有较小的瓦尔堡系数和更快的Zn^(2+)扩散速度。其中,焙烧温度300℃制备的锰氧化物正极材料(300-EMAM)表现出更好的电化学性能,在5 C倍率下,300-EMAM的初始放电比容量为232 mA·h/g,循环100圈后仍能保持190 mA·h/g的放电比容量;300-EMAM电极具有较低的接触电阻(33.6Ω)和电荷转移电阻(816.3Ω)。

基于响应面法优化同槽电积锰和二氧化锰工艺研究

针对目前生产锰和电解二氧化锰行业能耗大、污染严重的问题,设计了一种同槽电沉积锰和二氧化锰工艺,在提高阴阳极电流效率的同时使得能耗最低,达到节能降耗的目的。结合响应面法对阴极硫酸铵浓度、阳极硫酸浓度、中隔室硫酸浓度、温度四个因素与阴阳极电沉积效率之间的交互作用进行分析,得到二次回归拟合模型,确定同槽电积的最佳条件为:阴极硫酸铵浓度为107.11 g/L,阳极硫酸浓度投加量为2.8 mol/L,中隔室硫酸浓度为0.516%,温度为40.2℃。阴极电流效率可达到84.79%、阳极电流效率可达到68.43%。分析表明,硫酸铵和温度对阴极电流效率交互影响最大、硫酸浓度和温度对阳极电流效率交互影响最大。电沉积得到的金属锰沉积紧密。电解二氧化锰粒径均一,形貌良好。