Enhanced recovery of high-purity Fe powder from iron-rich electrolytic manganese residue by slurry electrolysis

Iron-rich electrolytic manganese residue(IREMR)is an industrial waste produced during the processing of electrolytic metal manganese,and it contains certain amounts of Fe and Mn resources and other heavy metals.In this study,the slurry electrolysis technique was used to recover high-purity Fe powder from IREMR.The effects of IREMR and H2SO4 mass ratio,current density,reaction temper-ature,and electrolytic time on the leaching and current efficiencies of Fe were studied.According to the results,high-purity Fe powder can be recovered from the cathode plate,and the slurry electrolyte can be recycled.The leaching efficiency,current efficiency,and purity of Fe reached 92.58%,80.65%,and 98.72wt%,respectively,at a 1:2.5 mass ratio of H2SO4 and IREMR,reaction temperature of 60℃,electric current density of 30 mA/cm^(2),and reaction time of 8 h.In addition,vibrating sample magnetometer(VSM)analysis showed that the coercivity of electrolytic iron powder was 54.5 A/m,which reached the advanced magnetic grade of electrical pure-iron powder(DT4A coercivity standard).The slurry electrolytic method provides fundamental support for the industrial application of Fe resource recovery in IRMER.

Preparation of manganese sulfate from low-grade manganese carbonate ores by sulfuric acid leaching

In this study, a method for preparing pure manganese sulfate from low-grade ores with a granule mean size of 0.47 mm by direct acid leaching was developed. The effects of the types of leaching agents, sulfitric acid concentration, reaction temperature, and agitation rate on the leaching efficiency of manganese were investigated. We observed that sulfuric acid used as a leaching agent provides a similar leach- ing efficiency of manganese and superior selectivity against calcium compared to hydrochloric acid. The optimal leaching conditions in sul- furic acid media were determined; under the optimal conditions, the leaching efficiencies of Mn and Ca were 92.42% and 9.61%, respec- tively. Moreover, the kinetics of manganese leaching indicated that the leaching follows the diffusion-controlled model with an apparent ac- tivation energy of 12.28 kJ·mol-l. The purification conditions of the leaching solution were also discussed. The results show that manganese dioxide is a suitable oxidant of ferrous ions and sodium dimethyldithiocarbamate is an effective precipitant of heavy metals. Finally, through chemical analysis and X-ray diffraction analysis, the obtained product was determined to contain 98% of MnSOa4·H20.

Effect of Sulfate on an Iron Manganese Catalyst for Fischer-Tropsch Synthesis

The effect of sulfate on Fischer-Tropsch synthesis performance was investigated in a slurryphase continuously stirred tank reactor （CSTR） over a Fe-Mn catalyst. The physiochemical properties of the catalyst impregnated with different levels of sulfate were characterized by N2 physisorption, X-ray photoelectron spectroscopy （XPS）, H2 （or CO） temperature-programmed reduction （TPR）, Mossbauer spectroscopy, and CO2 temperature-programmed desorption （TPD）. The characterization results indicated that the impregnated sulfate slightly decreased the BET surface area and pore volume of the catalyst, suppressed the catalyst reduction and carburization in CO and syngas, and decreased the catalyst surface basicity. At the same time, the addition of small amounts of sulfate improved the activities of FischerTropsch synthesis （FTS） and water gas shift （WGS）, shifted the product to light hydrocarbons （C1-C11） and suppressed the formation of heavy products （C12＋）. Addition of SO4^2- to the catalyst improved the FTS activity at a sulfur loading of 0.05-0.80 g per 100 g Fe, and S-05 catalyst gave the highest CO conversion （62.3%）, and beyond this sulfur level the activity of the catalyst decreased.

Location and size regulation of manganese oxides within mesoporous silica for enhanced antibiotic degradation

Refractory antibiotics in domestic wastewater are hard to be completely eliminated by conventional methods,and then lead to severe environmental contamination and adverse effects on public health.In present work,advanced oxidation processes(AOPs)are adopted to remove the antibiotic of sul-fachloropyridazine(SCP).Nanosized Mn_(2)O_(3) was fabricated on the SBA-15 material to catalytically acti-vate potassium peroxydisulfate(PDS)to generate reactive oxygen radicals of.OH and SO_(4).for SCP degradation.The effects of location and size of Mn_(2)O_(3) were explored through choosing either the as-made or template free SBA-15 as the precursor of substrate.Great influences from the site and size of Mn_(2)O_(3) on the oxidation activity were discovered.It was found that Mn_(2)O_(3) with a large size at the exterior of SBA-15(Mn-tfSBA)was slightly easier to degrade SCP at a low manganese loading of 1.0-2.0 mmol.g;however,complete SCP removal could only be achieved on the catalyst of Mn_(2)O_(3) with a refined size at the interior of SBA-15(Mn-asSBA).Moreover,the SO_(4).species were revealed to be the decisive radicals in the SCP degradation processes.Exploring the as-made mesoporous silica as a support provides a new idea for the further development of environmentally friendly catalysts.

溶解性Mn(Ⅱ)配合物活化亚硫酸盐降解有机物的效能和机理研究

亚硫酸盐(S(Ⅳ))对有机废污水几乎没有净化作用,利用可溶性二价锰配合物(Mn(Ⅱ)-NTA(次氮基三乙酸盐))活化S(Ⅳ),并用于氧化降解近中性污染水中的有机污染物,探讨了pH、Mn(Ⅱ)和NTA的投加量和比例、S(Ⅳ)浓度和常见阴离子对Mn(Ⅱ)/NTA/S(Ⅳ)体系氧化降解目标有机污染物(罗丹明B(RhB))效能的影响。实验结果表明,在近中性条件下(pH=6~7.5),氧化降解2μmol/L RhB最适宜的Mn(Ⅱ)、NTA和S(Ⅳ)投加量分别为50、150、500μmol/L,此时RhB在15 min内的总降解率均>85%。紫外可见光谱实验证明中间价态锰(Mn(Ⅲ))的产生及其对S(Ⅳ)活化的关键作用;自由基淬灭实验和电子自旋共振实验证明SO_(4)^(·-)是Mn(Ⅱ)/NTA/S(Ⅳ)体系实现有机污染物快速降解的主要活性氧化物种。

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。

氟盐法净化锰电解液中镁离子的研究

采用电解法制备金属锰,因该工艺制备的金属锰纯度高、污染小而受到广泛应用,而生产过程中镁离子的循环富集会对系统造成很大危害。为降低镁离子的浓度保证电解生产正常进行,以镁离子的质量浓度降至15~20 g/L为研究目的,开展了氟盐法对锰电解液中镁离子的去除研究,考察了沉淀剂种类、用量系数、搅拌时间、温度和pH等因素对镁脱除效果的影响。研究结果表明,使用氟化铵为沉淀剂时,随着沉淀剂用量、搅拌时间、反应温度和体系pH的增加,镁离子浓度均呈现逐渐降低并达到一定水平后趋于稳定,得出较佳除杂条件:温度为50℃、搅拌时间为50 min、pH为5~6、沉淀剂用量为理论量(物质的量)的80%,可将溶液中镁离子质量浓度降至15.6 g/L,残余氟质量浓度为1.7 g/L。对除镁后的溶液采用低成本纳米除氟剂进行处理,通过利用EDS和ICP等分析手段可得到以下结果:氟离子质量浓度小于100 mg/L,除氟剂中的铝在硫酸锰溶液中的质量浓度仅为2.51×10^(-4) g/L,能满足电解锰工业的生产需求。

改性电解锰渣-矿粉复合胶材料的制备及水化机理

电解锰渣(EMR)是金属锰湿法冶炼过程中产生的一种固体废物,其堆积量大,对环境造成了严重的污染。但电解锰渣中富含硫酸盐,依据其特性,可与矿粉(GGBFS)复合制备胶凝材料。以矿粉为主要原料,电解锰渣为矿粉的硫酸盐激发剂,熟石灰为碱激发剂,制备电解锰渣-矿粉复合胶凝材料。探究电解锰渣、矿粉和熟石灰的最佳配比,并在此基础上对电解锰渣在不同温度下煅烧改性,通过力学测试确定最佳煅烧温度。利用XRD、FT-IR、TG-DTG和SEM等表征方式分析胶凝材料的水化产物及水化机理,同时对硬化体进行毒性测试。结果表明:电解锰渣对矿粉有良好的激发作用,复合胶凝材料中电解锰渣、矿粉、熟石灰最佳质量配比为2∶7∶1,其28 d的抗压强度达到27.2 MPa,电解锰渣经350℃煅烧所制备的复合胶凝材料抗压强度达到30.5 MPa。复合胶凝材料的水化产物主要为钙矾石(AFt)和水化硅酸钙(C-S-H);28 d硬化体浸出液中的重金属浓度均在《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2022)标准限值内,复合胶凝材料具有良好的安全性。

一水硫酸锰在H_(2)SO_(4)-H_(2)O二元体系中的结晶动力学研究

为提高一水硫酸锰晶体产品质量,指导一水硫酸锰结晶过程设计,使用动态法测定了一水硫酸锰在H_(2)SO_(4)-H_(2)O二元体系中的溶解度,利用Apelblat方程对溶解度进行了拟合,得到了Apelblat方程各参数与p H的关系,结果表明在H_(2)SO_(4)-H_(2)O二元体系中一水硫酸锰饱和溶解度随体系p H的降低迅速下降。在MSMPR结晶系统中测定了不同p H下一水硫酸锰晶体成核与生长速率,结果表明,p H的降低对一水硫酸锰晶体生长有显著促进作用,对晶体成核有抑制作用。以粒数衡算方程为基础对一水硫酸锰晶体的成核与生长速率进行计算,获得了不同p H条件下的成核与生长速率方程,并利用POLY2D方程对一水硫酸锰晶体成核与生长速率进行了拟合。该研究成果可为一水硫酸锰工业结晶过程设计提供参考。

利用废旧锂离子电池回收的粗制硫酸锰制备二氧化锰纳米材料

以废旧锂离子电池采用湿法冶金回收工艺生产的粗制MnSO_(4)作为锰源,当MnSO_(4)和KMnO_(4)的物质的量比为1∶3,在150℃下水热反应12 h得到具有水钠锰矿型晶型、花球状结构的MnO_(2)材料。以该材料为催化剂氧化去除甲醛,在60 min时间内甲醛去除率接近100%,其催化性能与以分析纯MnSO_(4)作为锰源的材料相当;且经过100次循环测试,去除甲醛的性能稳定。

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。

蔗渣白泥在电解二氧化锰生产中资源化利用研究进展

蔗渣白泥是甘蔗渣制浆造纸产生的固体废弃物,主要成分是碳酸钙和少量的无机盐、有机杂质等,对蔗渣白泥的综合利用是广西蔗渣造纸行业面临的难题。从蔗渣白泥的主要来源、成分及当前主要用途进行分析,并对蔗渣白泥在电解二氧化锰行业中应用的可能性及需要解决的关键问题进行综述,为蔗渣白泥在电解二氧化锰行业实现资源化利用提出了有效途径。

软锰矿、菱锰矿联合脱硫制备电池用硫酸锰的工业化试验探讨

在贵州某火电厂开展了软锰矿、菱锰矿联合烟气脱硫,同时制备电池用硫酸锰的工业化试验研究,结果表明,采用软锰矿进行氧化还原脱硫和菱锰矿调节矿浆pH,通过两级脱硫装置能实现高效脱硫(SO_(2)的吸收率可达99%以上)。该工艺不仅能实现贫锰矿资源的综合利用,而且还能实现SO_(2)烟气的资源化利用。脱硫产品硫酸锰通过深度净化后能达到电池用硫酸锰的要求。通过工业化试验进一步修订和规范了工艺操作规程,为工业设计及生产奠定了坚实基础。

镁法脱硫产物亚硫酸镁氧化生成硫酸镁

进行了亚硫酸镁氧化生成硫酸镁催化体系的选择以及反应条件的研究。结果表明:二氧化锰协同紫外光照的催化体系下,亚硫酸镁氧化生成硫酸镁的氧化速率和转化率均为最大,氧化速率为70.1μmol·L^(-1)·s^(-1),是纯曝气氧化的5倍,转化率为47.09%,是纯曝气氧化的4.5倍。65℃时,二氧化锰的投加量为5.5 g·L-1,pH值为5,曝气量为2 L·min^(-1),搅拌速度为1250 r·min^(-1)时,亚硫酸镁生成硫酸镁的氧化速率及转化率达到最大,分别为90.7μmol·L^(-1)·s^(-1)和67.98%。

电解锰渣洗液可控制备类球形Mn3O4的研究

以硫酸锰溶液为原料,采用空气为氧化剂,原位制备类球形四氧化三锰,研究了反应时间、反应温度、溶液pH值和空气流量等对合成产物性能的影响。结果表明,适宜的合成条件为:反应时间6 h、反应温度80℃、溶液pH=9、空气流量20 L/min,此时制备的四氧化三锰结晶度高,微观形貌为规则类球形颗粒,分散性较好,颗粒大小均匀,粒径约为150 nm,比表面积9.85 m^(2)/g,振实密度1.93 g/cm^(3)。

含锰废水中锰的回收和制备电池级硫酸锰

为处理高钙镁含锰废水中锰的回收问题,采用合成沉淀剂回收其中的锰并制备电池级硫酸锰。通过控制变量法分别考察了反应时间、温度、滴加速率、沉淀剂的用量对锰、镁、钙分离效果的影响。结果表明分离的最佳条件为:合成沉淀剂的加入量n(Mn^(2+))∶n(C)=1∶1,滴加速率为9 mL/min,温度为50℃,滴加完成后保持反应30 min,锰的回收率达到99.65%,镁离子、钙离子的保留率分别为99.99%,98.88%。滤饼用1 mol/L的硫酸进行酸解,过滤、重结晶得到产品一水硫酸锰,经分析产品中锰的质量分数为31.97%,钙镁分别为0.018%和0.001%,符合《电池用硫酸锰》(HG/T 4823—2015)的质量标准,实现了含锰废水中锰资源的高效利用,对于处理高镁钙含锰废水具有较大工业应用价值。

纳滤工艺用于锰矿区受污染水体处理的研究

常规水处理工艺难以有效处理锰矿区受污染水体,该研究针对某锰矿区受污染水体特点,采用中心组合设计方法(CCD)对纳滤技术应用于模拟高含锰受污染水的处理过程进行优化,获得的最佳运行条件为操作压力1.6 MPa,p H值5.0和温度19.6℃,并验证了该响应的可靠性,得到膜通量为73.3 L/(m^(2)·h),除盐率为91.9%,除锰率为94.0%。回收率实验表明,采用该纳滤工艺的产水回收率可达60%。研究表明,单独增大Mn^(2+)、Ca^(2+)或Mg^(2+)离子的初始浓度均会导致其自身与溶液中存在的其他离子截留率的下降;而SO_(4)^(2-)离子的初始浓度增大则会提高其自身及溶液中存在的其他离子的截留率;溶液中存在的低浓度重金属离子(如Ni^(2+))的浓度改变对溶液中存在的高浓度的Mn^(2+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)和SO_(4)^(2-)的离子截留率几乎没有影响。研究结果表明该工艺可有效地处理锰含量高、硬度高、硫酸盐浓度高的锰矿区受污染水体,研究结果可为纳滤技术处理矿区受污染水体的实际应用提供参考。

硫酸锰溶液浸种对玉米种子萌发期抗盐碱生理特性的影响

土壤盐碱化是影响作物生长发育和产量形成的主要非生物胁迫之一。提高盐碱胁迫下作物的出苗率和成苗率是增强作物耐盐碱能力研究的关键。本研究以郑单958为试验材料,设置盐碱胁迫和无盐碱胁迫2个生长环境,探讨了不同硫酸锰浓度[0 mmol/L(CK)、5 mmol/L、10 mmol/L、20 mmol/L]浸种对玉米种子萌发能力及生理特性的影响。结果表明:5 mmol/L硫酸锰溶液浸种处理,能够有效提高盐碱胁迫下玉米种子萌发期的芽长、根长以及发芽率,显著提高胚根的抗坏血酸和还原型谷胱甘肽等抗氧化物质的含量;胚根和胚芽的超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽还原酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活性和抗超氧阴离子自由基活力在0~20 mmol/L的硫酸锰溶液浸种处理中呈现先上升后下降的趋势,其中以5 mmol/L硫酸锰溶液浸种表现较好;在盐碱胁迫下,随着硫酸锰溶液浸种浓度的增加,玉米胚芽和胚根内的渗透调节物质如可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、游离脯氨酸含量呈现先下降后上升的趋势;无盐碱胁迫时,随着硫酸锰溶液浸种浓度的增加,玉米幼苗胚芽和胚根的可溶性糖含量及游离脯氨酸含量呈现一个持续上升的趋势,丙二醛含量呈现低浓度促进高浓度抑制的特征。综上所述,利用5 mmol/L硫酸锰溶液浸种可以提高盐碱胁迫下玉米植株AsA-GSH循环中关键物质含量和酶活性,增强清除活性氧物质相关酶活性,有效促进玉米萌发期抗氧化系统运转,减弱膜脂过氧化作用,维持植株细胞膜透性,有效提高玉米种子的萌发能力以及耐盐碱能力。

用电解锰阳极泥制备高纯Mn_(3)O_(4)

以电解锰阳极泥经还原焙烧—酸浸—深度净化除杂获得的硫酸锰溶液和工业氨水为原料,采用共沉淀法制备高纯Mn_(3)O_(4)。考察了搅拌速度、反应温度、空气流速、反应时间以及Mn^(2+)/NH_(4)^(+)物质的量比对Mn_(3)O_(4)纯度的影响。结果表明,在搅拌速度250 r/min、反应温度60℃、空气流速2.5 L/min、反应时间40 min、Mn^(2+)/NH_(4)^(+)物质的量比1∶2的条件下,可成功制备出球形Mn_(3)O_(4),其锰含量为71.45%,满足高纯Mn_(3)O_(4)的要求。

pH对δ-MnO_(2)吸附硫酸锰溶液中Co^(2+)、Ni^(2+)的影响

硫酸锰溶液中重金属离子的深度净化,一直是锰行业研究的热点和重点。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)等手段对所制备的δ-MnO_(2)进行表征,利用Visual Minteq软件模拟硫酸锰溶液中Mn、Co和Ni的离子形态随pH的变化关系,研究不同pH条件对δ-MnO_(2)吸附硫酸锰溶液中Co^(2+)、Ni^(2+)的影响。结果表明:δ-MnO_(2)结晶性较差,缺陷和空隙较多,表面羟基丰富。随着硫酸锰溶液pH升高,δ-MnO_(2)对于Co^(2+)和Ni^(2+)吸附率逐渐增加,Co^(2+)比Ni^(2+)更容易被吸附。在低pH下,δ-MnO_(2)吸附效果受结构缺陷和空隙影响,pH高于5时,在表面负电荷和羟基的共同作用下大量吸附Co^(2+)和Ni^(2+),Co^(2+)、Ni^(2+)吸附率最高达到99.98%、89.53%。对吸附后δ-MnO_(2)进行XRD和FT-IR分析进一步验证了吸附机理,为解决锰系电池原材料硫酸锰溶液中重金属杂质离子难去除问题提供一定基础。