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。

电解锰渣资源化回收利用技术研究进展及“双碳”影响评估

我国电解锰产业每年产生大量含有锰、氨氮等毒害组分的电解锰渣,传统的堆存处置方式存在较大环境风险,其资源化利用对电解锰产业环境污染治理具有重要意义。系统梳理了电解锰渣干法、火法及湿法三类资源化利用技术最新研究进展,全面解析了技术开发中的环境风险点,深入讨论了相关技术资源化过程中的碳排放情况。最后,结合行业发展需求与“双碳”目标,提出了电解锰渣资源化利用的优先发展技术方向、过程碳排放核算、加速资源化产品市场应用等建议,旨在为推动电解锰产业绿色、低碳转型升级提供技术支撑。

湿法磷酸萃取技术发展现状与研究进展

磷酸作为一种重要的化工原料,在化工业中占有极其重要的地位.磷酸的应用主要由磷酸的纯度决定,低纯度磷酸可用于工业和农业领域,而高纯度磷酸则可用于医药、食品和电子等行业.我国磷矿以低品位磷矿为主,生产磷酸主要采用湿法工艺.相比热法生产,湿法工艺更加清洁环保,但产品杂质含量多、种类复杂,故发展磷酸净化技术尤为重要.本文从湿法磷酸纯化技术中的萃取法出发,综述了萃取法的主要研究进展.重点介绍了溶剂萃取法、双水相萃取法、反胶团萃取法、超声协助萃取法和超临界流体萃取法的基本原理和发展趋势.分析了不同萃取方法的优缺点、分离效果和适用条件.突出介绍了溶剂萃取法,梳理了磷酸除杂的主要萃取剂,特别强调了复合萃取剂和新型萃取剂在磷酸纯化方面的显著优势,最后,对磷酸的萃取技术做出了前景展望.

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。

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%。

电解锰渣中温焙烧无害化处理

电解锰渣产量大、含污染性物质,当前处理方式主要为渣库堆存,带来一定的安全环保隐患,制约我国锰产业的高质量发展。为开发电解锰渣无害化处理工艺,分别采用直接焙烧和添加碱性添加剂协同中温焙烧工艺处理电解锰渣,系统考察了焙烧温度、焙烧时间、添加剂掺入量等因素对焙烧渣水溶锰、水溶性盐、氨氮、有机质含量的影响。结果表明,直接焙烧时,焙烧产物中水溶锰、水溶性盐含量仍较高,氨氮、有机质明显降低;掺入碱性添加剂焙烧时,水溶锰、水溶性盐固化及氨氮、有机质脱除效果显著,在焙烧温度600℃、焙烧时间100 min、碱性添加剂掺入量为10%的最佳条件下,焙烧样中水溶锰为0.21μg/L、水溶性盐质量分数为1.91%、氨氮含量为3.36 mg/L、有机质为1.95%,达到《一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准》(GB 18599—2020)中对进入Ⅰ类堆场的一般工业固体废物要求。电解锰渣直接中温焙烧难以实现无害化,掺入碱性添加剂中温焙烧后可实现无害化处理。本研究对降低电解锰渣污染风险,实现安全处置具有一定的指导作用。

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。

电解锰渣中锰的浸出行为与动力学分析

研究了用硫酸浸出电解锰渣中的锰,通过单因素试验和正交试验优化了工艺参数,并对电解锰渣浸出前后的物相、结构、形貌,以及浸出锰动力学进行了分析,建立了锰浸出模型,探究了浸出机制。结果表明:在粒径200目、搅拌速度为400 r/min、浸出温度95℃、硫酸浓度1.5 mol/L、浸出时间120 min、液固体积质量比11/1优化条件下,Mn浸出率达97.90%;锰浸出动力学符合液-固未反应收缩核模型,受化学反应控制;在浸出锰过程中,可以通过控制液固体积质量比、温度提高Mn浸出率。

亚硫酸铵对锰电解反应与析氢反应的影响

采用CV、LSV等电化学方法研究了阴极电化学机制,同时通过SEM、XPS等表征方法考察亚硫酸铵对阴极表面、锰晶体结构的影响。结果表明:氢在不锈钢阴极表面析出和锰在不锈钢阴极表面沉积的起始电位分别为-0.95、-1.40 V;亚硫酸铵对析氢反应具有明显的抑制作用,降低锰沉积的电流,减小直流电耗。当亚硫酸铵用量为SeO_(2)的4倍时,锰沉积电流效率高达67.42%,亚硫酸铵有望成为替代SeO_(2)的添加剂。在沉积锰的小区域能谱图中,能捕捉到100%纯度的锰,利于后期高纯锰的研发。

碱式氧化焙烧-水浸-还原法从电镀污泥中制备三氧化二铬

电镀污泥中铬主要以氧化物或氢氧化物形式存在,氧气气氛中以Na_(2)CO_(3)为添加剂对电镀污泥进行焙烧,并对焙烧渣进行水浸处置,最后加入Na_(2)S还原,可实现铬资源的高效回收。结果显示:O_(2)流量40 mL/min条件下,焙烧过程中控制Na_(2)CO_(3)添加量100%、焙烧温度700℃和焙烧时间90 min,焙烧渣水浸工艺中铬浸出率可达97.8%,一定范围内,增加Na_(2)CO_(3)添加量、提高焙烧温度和延长焙烧时间,可促进Cr由尖晶石相(FeCr_(2)O_(4)和AlCr_(2)O_(4))转变为Na_(2)CrO_(4),使铬浸出率提高;Na_(2)CrO_(4)浸出液Na_(2)S还原工艺中,在60℃条件下,控制还原反应物料比n(CrO_(4)^(2-))/n(S^(2-))为8∶9,反应80 min,还原工艺中铬回收率可达92.3%,增加Na_(2)S添加量、提高反应温度和延长反应时间,可以促进Na_(2)CrO_(4)转变为Cr_(2)O_(3),提高铬收率,但过多的Na_(2)S会使体系pH值升高,导致Cr_(2)O_(3)反溶,造成铬回收率下降。研究实现了电镀污泥中铬的高效回收。

电解金属锰制液过程中的氧化锰除铁工艺优化

电解金属锰制液工艺中,常利用氧化锰粉将Fe^(2+)氧化成Fe^(3+),以便在后续中和过程中形成氢氧化铁胶体,实现铁的去除。针对低品位氧化锰粉在生产过程中存在除铁利用率低的问题,开展了氧化锰粉除铁工艺优化研究,结果表明:当除铁锰粉粒径≤125μm,初始酸的质量浓度为6.5 g/L,反应温度为60℃,反应时间为90 min时,除铁利用率达到98.4%,实现除铁氧化锰粉的高效利用。

工业废水中钯的回收试验研究

钯系催化剂生产中不可避免会产生钯废水,针对低含量钯废水,传统钯回收方法回收耗时长,成本高。针对低含量钯废水,分别采用沉淀法、盐酸直接调pH法、水合肼还原法和树脂吸附法进行回收。结果表明,沉淀法适用于处理钯含量不超过1 mg/L的废水,回收率达到90%;采用盐酸直接调pH法和水合肼还原法处理钯废水,出水钯含量有所降低,但未能达到企业排放要求(不超过0.1 mg/L);树脂吸附法适用于处理钯含量不超过10 mg/L的废水,回收率达到99%。

电感耦合等离子体发射光谱法测定电解金属锰中的硒含量

随着电解金属锰在储能材料生产领域的应用日益广泛,生产企业和研究机构为了保障和提高锰基储能材料的性能,对电解金属锰中杂质元素的检测也提出了更为严格的要求。研究提出了一种采用电感耦合等离子体发射光谱快速测定电解金属锰中硒含量的方法,方法的线性范围为0~3.0μg/mL,线性方程为y=4303.6 x+56.269,相关系数R^(2)=1.0,加标回收率为98.99%~100.80%,精密度为0.68%~0.96%。方法具有试剂用量少、检测速度快、检出限低和精密度高等优点,为电解金属锰中硒含量的快速准确检测提供了一种新的技术途径。

锰电积用新型阳极研究进展

通过对铅基二元合金阳极、铅基多元合金阳极、钛基阳极、铝基阳极和不锈钢基阳极的分析,总结了各类阳极的特性。这些研究结果为锰电积用新型阳极的研发提供了重要参考,有助于推动电解金属锰行业的成本优化和效率提升。

新型压滤洗涤设备在电解金属锰制液过程的工程应用

新型压滤洗涤设备具备固液分离、原位分级加压循环洗涤、浸渣加气吹饼脱水及智能控制洗涤水消耗量等功能,可用于电解金属锰制液工序回收锰渣中可溶性锰和硫酸铵。采用新型压滤洗涤设备对电解金属锰渣进行了洗涤回收的工程应用研究,结果表明:洗涤1次总耗时72 min,洗涤前锰渣中可溶锰为2.29%,水洗锰渣中可溶锰为1.42%,通过1次洗涤,锰渣中可溶锰下降0.87%,可溶性锰洗涤回收率为37.85%,锰渣中硫酸铵洗涤回收率为55.96%;逆流洗涤2次总耗时为97 min,洗涤前锰渣中可溶性锰为1.97%,洗涤后锰渣中可溶性锰为0.85%,通过2次逆流洗涤,锰渣中可溶性锰下降1.12%,可溶性锰洗涤回收率为57.89%,锰渣中硫酸铵洗涤回收率为78.64%,洗涤回收效果显著。利用新型压滤设备洗涤回收锰渣中锰和硫酸铵,按锰渣质量30%的水量洗涤,每生产1 t电解金属锰,从锰渣中回收溶液的价值约443.49元,具有一定的经济效益。

黑麦草生长对锰渣堆场周边土壤中锰、镉迁移的影响及其修复作用

通过采集锰渣堆场周边不同污染程度的土壤,以黑麦草为供试植物,进行盆栽-淋溶试验,探讨黑麦草生长对锰渣堆场周边土壤中Mn、Cd淋溶迁移的影响及其修复作用。试验结果表明:种植黑麦草后明显减少了Mn、Cd向水体的迁移,不同污染程度的土壤中Mn、Cd溶出量总体上均表现为黑麦草组<对照组;黑麦草可有效吸收重金属,总体上黑麦草对Mn、Cd的富集能力表现为根系>地上部分;从黑麦草对重金属的富集能力强弱来看,其根系Cd富集系数分别为0.788、0.739、0.547、0.691、0.316,均高于根系Mn富集系数,说明黑麦草对Cd的修复效果更好;种植黑麦草后,土壤中有效Mn、有效Cd含量与对照组相比均出现明显增加,但总Mn含量、总Cd含量低于对照组,总Mn含量降低幅度为206.55~897.41 mg/kg,总Cd含量降低幅度为0.02~0.40 mg/kg。黑麦草生长可以促进重金属活化,增加其有效性,然后通过植物吸收作用将重金属固定在体内,从而降低外环境中重金属含量。黑麦草生长能够减少重金属向外环境迁移,降低重金属对周边环境的影响,对锰渣堆场周边污染土壤起到一定修复作用。

单膜双室电沉积金属锰联产EMD的影响因素

针对传统膜电解法单独电解金属锰或电解二氧化锰(EMD)工艺存在资源利用率低、污染环境的问题,采用单膜双室电解法将金属锰与EMD进行同槽电解,且在阳极回收硫酸,并考察了阴极液硫酸铵浓度、电解液Mn^(2+)浓度、阳极液初始硫酸浓度、电流密度4个因素对电沉积效果的影响。结果表明:在阴极液硫酸铵浓度为120 g/L、电解液Mn^(2+)浓度为40 g/L、阳极液初始硫酸浓度为0.6 mol/L、阴阳两极的电流密度分别为400 A/m^(2)和800 A/m^(2)的条件下,进行6 h电解,得到阴极锰产率可达78.22%,酸回收率为62.41%,EMD产率为23.7%,电能消耗仅为5675 kW·h/t,槽电压为5.86 V。同时发现对锰产率影响最显著的因素是电流密度,对EMD产率及酸回收率影响最显著的因素是阳极液初始硫酸浓度和电流密度。在最佳实验条件下的阴极产品金属锰板表面光洁密实、具明显银白色金属光泽、晶粒分层聚集、颗粒粒度均一、并呈现蜂窝状组织,整体形态良好。

脉冲加热惰性气体熔融热导法测定电解金属锰中氮含量

采用脉冲加热惰性气体熔融热导法,使用氧氮氢分析仪测定电解金属锰中氮的含量。将电解金属锰样品置于石墨套坩埚中,在分析功率4.0 kW条件下,通过选择最佳的分析条件,用钢铁标准样品建立校准曲线,确立了电解金属锰中氮的测定方法。氮的释放完全且结果稳定性较好,实现了对电解金属锰中氮含量的快速准确测定,满足日常分析工作的要求。

复盐结晶法对除菱锰矿浸出液中镁分配规律研究

电解锰生产系统中Mg^(2+)循环累积已成为该行业的共性技术难题,研发经济实用的除镁方法,符合双碳目标背景下的技术发展方向。研究了一种复盐结晶法来控制电解锰系统中Mg^(2+)浓度。在硫酸锰溶液中加入Al_(2)(SO_(4))_(3)·18H_(2)O生成无定形态氢氧化铝,利用无定形态氢氧化铝的特殊性质,结合传统的复盐结晶技术,将硫酸锰溶液中Mg^(2+)的质量浓度控制在20 g/L以下,并获得有一定附加值的锰镁铝氧化物的前驱体。利用XRD、EDS、ICP-MS等检测手段,通过单因素和正交实验得到以下结论:当以铝镁物质的量比为0.3加入铝盐、反应温度为80℃、反应p H为6、反应时间为1 h时,Mg^(2+)分配系数为0.43、Mn^(2+)损失率为31.51%,溶液中Mg^(2+)质量浓度为17.525 g/L、Al^(3+)质量浓度为0.205×10^(-3)g/L,达到预期目标,可保证电解锰生产系统的健康运行。

露天煤矿开采对呼伦贝尔草原地类变化研究

基于2000年、2005年和2010年的三期Landsat4/5TM遥感影像,运用ArcGIS软件,制作2000年、2005年和2010年呼伦贝尔草原地类分布图,定量分析露天煤矿开采对整个呼伦贝尔草原的影响:(1)整个呼伦贝尔草原地类变化剧烈程度减缓,整体规模趋于平衡,主要集中在草地转为建设用地和未利用土地,草地减少比重为0.38%;(2)露天煤炭开采加大草地减少面积,草地减少比重为3.09%,地类变化剧烈;(3)露天煤炭开采区耕地、林地、湿地、水域变化相对稳定,建设用地和未利用土地不断增加,主要来源于草地面积的减少。