基于富含有机质碳酸锰矿的电解锰生产工艺研究

发布时间：2020-03-28 19:32

【摘要】：金属锰是一种重要的工业原料,被广泛应用于国民经济中的各个领域。我国目前已成为世界第一大锰资源利用国,电解金属锰产业飞速发展。但是经过数十年的开发利用,高品位锰资源逐渐枯竭。目前,我国锰矿资源矿相组成复杂,以锰品位为10%左右的复杂低品位碳酸锰矿为主,其杂质含量多,成分复杂,且以单一工序难以去除,这严重制约了我国金属锰行业的持续发展。因此,开发简单有效的碳酸锰矿除杂工艺技术,降低电解金属锰电解能耗,对促进我国相关行业的发展具有重要意义。本文所用原料为广西某富含有机质的碳酸锰矿(简称红矿),其Mn品位较高,达到19.53%,但是其杂质组成复杂,矿石中富含复杂有机杂质,且以现有的除杂方法较难有效去除,进而富集于电解液中,导致电解能耗增高,锰产品脱落,阳极板使用寿命缩短等问题的产生。本文以界面化学与物理化学为基础,利用表面活性剂分子在溶液中达到临界胶束浓度时会在引发剂分子周围内聚,形成大分子胶束的特性,有效的增大有机质胶团的体积,提高了有机质胶团的过滤效果,最终达到了去除有机杂质的目的。本文考察了表面活性剂种类、表面活性剂浓度等条件对浸出液中有机杂质去除效果的影响,并以电流效率作为评判指标。研究结果表明,与空白实验相比,浸出过程中加入OP-10 20ppm,电流效率提高了八个百分点,有效降低了电解能耗,降低了爆板频率。此外,采用氧化还原电位仪和表面张力仪对电解锰过程的溶液氧化还原电位和表面张力数值进行监控,探索溶液氧化还原电位和表面张力数值对电解锰电流效率的影响规律,探究其与电解锰能耗的内在联系,为本技术的工业生产奠定基础。在工厂进行的中试放大实验,验证了OP-10对复杂有机质去除效果,对溶液表面张力与氧化还原电位数值的追踪,验证了其对电解锰电流效率影响效果,减少了此种锰矿的电解能耗。
【图文】：

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重庆大学硕士学位论文 1 绪论目前，世界陆地锰矿床赋存的矿石潜在资源储量达 173 亿吨，其中可供开发的锰矿储量约 9~10 亿吨。95%以上分布在南非、加蓬、澳大利亚、巴西、乌克兰、中国和印度等国家，其中绝大多数为氧化锰矿石（软锰矿、黑锰矿、褐锰矿），南非和乌克兰是世界上拥有锰矿资源总量最多的两个国家，总计约占世界锰矿资源的 82%左右[6]。1.2.2 中国锰资源现状我国目前已成为世界第一大锰资源利用国，国内优质锰矿的资源潜力约为 2亿吨左右。通过图 1.1 可以发现，就锰矿资源分布而言，其在我国 23 个省市及自治区均有广泛分布。但是其中 90%以上集中在广西、湖南、云南、贵州和重庆等中西部地区五省（直辖市）[7-9]。

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图 1.2 中国锰矿资源的分布情况Fig.1.2 Distribution of manganese ore resources in China而由于我国早期矿石开采监管力度较小，为了节约生产成本，一些矿山在开采过程中存在着乱采乱挖、采富弃贫等现象，伴随着较低的回收率，使得我国锰矿资源大量浪费，目前大部分工业生产所用矿石的平均品位已经从19%下降至13%左右。通过对比国内外锰矿石资源，我国的锰矿资源有如下特点。① 锰矿资源地区分布不平衡虽然我国锰矿资源分布极为广泛，但主要的矿区均分布在我国长江以南。其中湖南和广西两省锰矿资源保有量约占全国锰矿储量的 55.5%。② 锰矿床规模多为中小型截至 2017 年末，在我国探明锰矿区逾 200 座中，储量在 2000 万 t 以上的大型锰矿仅有 7 处，绝大多数中小型矿床难以充分利用现代化工业技术进行开采选矿综合我国历年采矿数据发现，，约 80%的碳酸锰矿资源采自工业化程度低的地方中
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF792

【参考文献】