專利名稱：一種基于電容吸附濃縮的錳回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于電容吸附濃縮的錳回收方法，特別是一種從電解錳廢渣中的提取硫酸錳溶液，經(jīng)過(guò)電容吸附濃縮回收硫酸錳的方法，屬于循環(huán)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
錳及錳合金是鋼鐵工業(yè)、鋁合金工業(yè)、磁性材料工業(yè)、化學(xué)工業(yè)等不可缺少的重要原料之一，錳是冶煉工業(yè)中不可缺少的添加劑。金屬錳的生產(chǎn)方法有兩種。一種是采用電解法，所得產(chǎn)品為電解金屬錳；另一種是以富錳礦及高硅錳硅合金為原料，用電爐脫硅精煉法生產(chǎn)，產(chǎn)品稱金屬錳。電解錳加工成粉狀后是生產(chǎn)四氧化三錳的主要原料，電子工業(yè)廣泛使用的磁性材料原件就是用四氧化三錳生產(chǎn)的，電子工業(yè)、冶金工業(yè)和航空航天工業(yè)都需要電解金屬錳。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和生產(chǎn)力水平的不斷提高，電解金屬錳由于它的高純度、低雜質(zhì)特點(diǎn)，現(xiàn)已成功而廣泛地運(yùn)用于鋼鐵冶煉、有色冶金、電子技術(shù)、化學(xué)工業(yè)、環(huán)境保護(hù)、食品衛(wèi)生、電焊條業(yè)、航天工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。電解錳的純度很高，它的作用是增加合金屬材料的硬度，應(yīng)用最廣的有錳銅合金、錳鋁合金，錳在這些合金中能提高合金的強(qiáng)度、韌性、耐磨性和耐腐蝕性，電解錳主要供應(yīng)于不銹鋼的生產(chǎn)。目前，我國(guó)電解金屬錳生產(chǎn)主要以99. 7%的產(chǎn)品為主，只有少數(shù)幾個(gè)廠家生產(chǎn)99. 9%的產(chǎn)品(因99. 9%的產(chǎn)品市場(chǎng)需求量較小)，主要原材料一錳礦為氧化錳礦和碳酸錳礦兩大類，除前工序制液方式不盡相同外，電解生產(chǎn)工藝基本相同。電解金屬錳生產(chǎn)工藝常以含錳較低(MnlO% 16%)的碳酸錳礦為原料，經(jīng)破碎、磨細(xì)成礦粉，加入浸取罐中，加入硫酸、使礦粉中碳酸錳與硫酸反應(yīng)，生成硫酸錳溶液，經(jīng)過(guò)濾得浸提液和電解錳廢渣。往浸提液加入適量緩沖劑硫酸銨，并在酸性礦漿中加入二氧化錳粉除鐵，再通入液氨或加入石灰乳使礦漿成中性(pH ^ 7)，固液分離去除殘?jiān)?，往濾液中加入硫化劑(二甲基胺荒酸鈉，(CH3)2NCS2Na,簡(jiǎn)稱SDD)或乙硫氮凈化，使鎳、鈷、鐵等離子成硫化物形態(tài)沉淀析出，經(jīng)第二次固液分離除去硫化渣，加入添加劑(SeO2或SO2),即得合格電解液。電解時(shí)，合格電解液連續(xù)不斷地加入電解槽，電解至一定時(shí)間(一般為24h)，取出附有電沉積錳的陰極板(同時(shí)放入干凈的陰極板，使電解連續(xù)進(jìn)行)，經(jīng)鈍化、水洗、烘干后，將金屬錳剝下，即為成品。在生產(chǎn)電解錳的過(guò)程中，制備電解液要產(chǎn)生大量的電解錳廢渣，廢渣中含有約4%的二價(jià)錳。長(zhǎng)期以來(lái)，電解錳廢渣多采用直接填埋或堆放處理，廢渣中滲出的含有二價(jià)錳的液體浸入地下水或流域，不僅導(dǎo)致水污染，而且導(dǎo)致大量錳資源的浪費(fèi)。電解錳廢渣利用的技術(shù)已有不少，但集中在錳礦渣利用制備建材方面。近年，有從電解錳廢渣回收錳的探索，如將電解錳廢渣加水提取，經(jīng)過(guò)濾和凈化后，加入碳酸鈉生產(chǎn)高純碳酸錳的錳回收方法。但是，這種錳的回收方法需要消耗大量的碳酸鈉，成本較高，經(jīng)濟(jì)上不夠合算。因此，目前還沒(méi)有一種經(jīng)濟(jì)合理的錳回收利用方法。發(fā)明目的
本發(fā)明的目的在于針對(duì)當(dāng)前還沒(méi)有一種經(jīng)濟(jì)適用的錳回收利用方法，提供一種從電解錳廢渣中回收錳的經(jīng)濟(jì)適用，回收率高的錳回收利用方法，既解決錳污染環(huán)境問(wèn)題，又提高錳資源的利用效率。本發(fā)明是通過(guò)如下 步驟實(shí)現(xiàn)的
(1)、提取將電解錳渣在轉(zhuǎn)速為200 500轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌條件下用20 85°C水提取三次，每次提取時(shí)間為20 40分鐘，第一次電解錳渣與水的質(zhì)量比為I :1 I :2，第二次電解錳渣與水的質(zhì)量比為I :0. 5 I :1，第三次電解錳渣與水的質(zhì)量比為I :1 I :2 ;
(2)、過(guò)濾將提取所得的提取液經(jīng)過(guò)過(guò)濾，得濾液和濾渣；
(3)、凈化將步驟(2)過(guò)濾所得的濾液經(jīng)微濾膜或超濾膜過(guò)濾得凈化提取液；
(4)、濃縮將步驟(3)凈化所得的凈化提取液經(jīng)過(guò)電容吸附濃縮，得二價(jià)錳離子濃度為38 42g/L的硫酸錳電解液。步驟(I)所述的提取，為了提高提取液中錳離子濃度，節(jié)約水資源和降低濃縮成本，提高效率，以第三次提取所得的提取液和經(jīng)過(guò)步驟(4)濃縮分離所得的透析液作為第一次提取的溶劑。步驟(2)所述的過(guò)濾是將步驟(I)提取所得的提取液過(guò)濾；過(guò)濾為濾袋過(guò)濾、壓濾過(guò)濾或離心過(guò)濾的一種。步驟(2)所述過(guò)濾的離心過(guò)濾的轉(zhuǎn)速為800 5000轉(zhuǎn)/分鐘，最佳轉(zhuǎn)速為1200
2000轉(zhuǎn)/分鐘，溫度為常溫。步驟(2)所述過(guò)濾的壓濾的工作壓力為0. 5 6kg/m2。步驟(3)所述的微濾膜過(guò)濾的膜組件為平板、管式或卷式的一種，孔徑為O. I
0.2微米的微濾膜。步驟(3)所述的超濾膜過(guò)濾的膜組件為平板、管式或卷式的一種，超濾膜的膜材料的截留分子量為1000 2000MWC0，進(jìn)壓為3. O 12. Obar,出壓2. O 11. O bar，壓差
1.O 2. O bar，溫度為 20 45 。步驟(4)所述電容吸附濃縮為在直流電壓為110V/mX 106V/m的條件下，將含2000 16000mg/L的硫酸錳提取液濃縮成38 42g/L的硫酸錳電解液。本發(fā)明提供了一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的錳回收方法，不僅可以從生產(chǎn)電解錳的廢渣中回收錳，而且也特別適合將低品位的錳礦中的錳進(jìn)行富集，生產(chǎn)錳產(chǎn)品，與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、實(shí)現(xiàn)了從錳廢渣中回收錳，變廢為寶，既回收利用了錳資源，又減少電解錳的廢渣對(duì)環(huán)境的污染；
2、克服了加入碳酸鈉生產(chǎn)高純碳酸錳的錳回收方法成本較高，經(jīng)濟(jì)上不夠合算的缺占.
3、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低，錳濃縮液可以直接作為電解錳生產(chǎn)的電解液。


圖I為本發(fā)明所述一種基于電容吸附濃縮的錳回收方法的生產(chǎn)工藝流程框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是對(duì)現(xiàn)有電解錳廢渣中的化學(xué)成份、化學(xué)性質(zhì)和從電解錳廢渣中回收錳的方法進(jìn)行深入系統(tǒng)研究后完成的一種從電解錳廢渣中回收錳的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)，它將錳離子提取、凈化和電容吸附濃縮有機(jī)組合，從而形成一種從電解錳廢渣中回收錳的生產(chǎn)方法。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。參見(jiàn)附圖1，本發(fā)明所述的一種基于電容吸附濃縮的錳回收方法的實(shí)施例。實(shí)施例I
從某電解錳廢渣回收錳，其硫酸錳的回收步驟如下
步驟(I)提?、?、第一次提取將電解錳廢渣經(jīng)過(guò)傳送帶輸送到提取罐中，加入200C的水，渣與水的質(zhì)量比為1:1，開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/分鐘，提取40分鐘，關(guān)閉攪拌機(jī)；②第二次提取往第一次提取過(guò)濾后的提取罐加入20°C的水，渣與水的質(zhì)量比為I :0. 5，開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/分鐘，提取40分鐘，關(guān)閉攪拌機(jī)；③第三次提取往第二次提取過(guò)濾后的提取罐加入20°C的水，渣與水的質(zhì)量比為1:2，開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/分鐘，提·取40分鐘，關(guān)閉攪拌機(jī)。步驟(2)過(guò)濾將第一次提取和第二次提取所得的提取液經(jīng)過(guò)板框壓濾，工作壓力為O. 5 6kg/m2，濾液合并貯存在濾液貯罐中，測(cè)得提取液錳離子濃度為3135mg/L ;將第三次提取所得的提取液經(jīng)過(guò)板框壓濾，濾液貯存在提取溶劑貯罐中，作為下次提取用的水。步驟(3)凈化將步驟(2)過(guò)濾貯存在濾液貯罐中所得的提取濾液經(jīng)過(guò)微濾膜過(guò)濾系統(tǒng)凈化，即得凈化提取液；所述的微濾膜過(guò)濾的膜組件為平板、管式或卷式的一種，孔徑為O. I O. 2微米的微濾膜。步驟(4)濃縮將步驟(3)凈化所得的凈化提取液經(jīng)過(guò)電容吸附濃縮成38 42g/L的硫酸錳電解液；所述電容吸附濃縮為在直流電壓為llOV/m 2X106V/m。實(shí)施例2
從某電解錳廢渣回收錳，其硫酸錳的回收步驟如下
步驟(I)提?、?、第一次提取將電解錳廢渣經(jīng)過(guò)傳送帶輸送到提取罐中，加入85°C的水，渣與水的質(zhì)量比為I :2，開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘，提取20分鐘，關(guān)閉攪拌機(jī)；②第二次提取往第一次提取過(guò)濾后的提取罐加入85°C的水，渣與水的質(zhì)量比為I :1，開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘，提取20分鐘，關(guān)閉攪拌機(jī)；③第三次提取往第二次提取過(guò)濾后的提取罐加入85°C的水，渣與水的質(zhì)量比為I : I，開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘，提取40分鐘，關(guān)閉攪拌機(jī)。步驟(2)過(guò)濾將第一次提取和第二次提取所得的提取液經(jīng)過(guò)帶式壓濾機(jī)壓濾，工作壓力為O. 5 6kg/m2，濾液合并貯存在濾液貯罐中，測(cè)得提取液錳離子濃度為2964mg/L ;將第三次提取所得的提取液經(jīng)過(guò)帶式壓濾機(jī)壓濾，濾液貯存在提取溶劑貯罐中，作為下次提取用的水。步驟(3)凈化將步驟(2)過(guò)濾貯存在濾液貯罐中所得的提取濾液經(jīng)過(guò)超濾膜過(guò)濾系統(tǒng)凈化，即得凈化提取液；所述的凈化所述的超濾膜過(guò)濾的膜組件為平板、管式或卷式的一種，超濾膜的膜材料的截留分子量為1000 2000MWC0，進(jìn)壓為3. O 12. Obar,出壓
2.O 11. O bar，壓差 I. O 2. O bar，溫度為 20 45 。步驟(4)濃縮將步驟(3)凈化所得的凈化提取液經(jīng)過(guò)電容吸附濃縮成38 42g/L的硫酸錳電解液；所述電容吸附濃縮為在直流電壓為llOV/m 2X106V/m。實(shí)施例3從某電解錳廢渣回收錳，其硫酸錳的回收步驟如下
步驟(I)提取與實(shí)施例I或?qū)嵤├齀相同。步驟(2)過(guò)濾將提取所得的提取液經(jīng)過(guò)過(guò)濾，得濾液和濾渣；所述過(guò)濾為離心過(guò)濾，離心過(guò)濾的轉(zhuǎn)速為800 5000轉(zhuǎn)/分鐘，最佳轉(zhuǎn)速為1200 2000轉(zhuǎn)/分鐘，溫度為常溫。
步驟(3 )凈化與實(shí)施例I或?qū)嵤├齀相同。步驟(4)濃縮將步驟(3)凈化所得的凈化提取液經(jīng)過(guò)電容吸附濃縮成38 42g/L的硫酸錳電解液；所述電容吸附濃縮的直流電壓為llOV/m 2X106V/m。
權(quán)利要求
1.一種基于電容吸附濃縮的錳回收方法，其特征在于該方法包括以下步驟 (1)提取將電解錳渣在轉(zhuǎn)速為200 500轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌條件下用20 85°C水提取三次，每次提取時(shí)間為20 40分鐘，第一次渣與水的質(zhì)量比為I :0. 5 I :2，第二次渣與水的質(zhì)量比為I :0. 5 I :1，第三次渣與水的質(zhì)量比為I :1 I :2 ; (2)過(guò)濾將提取所得的提取液經(jīng)過(guò)過(guò)濾，得濾液和濾渣； (3)凈化將步驟(2)過(guò)濾所得的濾液經(jīng)微濾膜或超濾膜過(guò)濾得凈化提取液； (4)電容吸附濃縮將步驟(3)凈化所得的凈化提取液經(jīng)過(guò)電容吸附濃縮，得二價(jià)錳離子濃度為38 42g/L的硫酸錳電解液。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于電容吸附濃縮的錳回收方法，其特征在于步驟(I)所述的提取是以第三次提取所得的提取液和經(jīng)過(guò)步驟(4)濃縮分離所得的透析液作為第一次提取的溶劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于電容吸附濃縮的錳回收方法，其特征在于步驟(2)所述的過(guò)濾是將步驟(I)提取所得的提取液過(guò)濾；過(guò)濾為濾袋過(guò)濾、壓濾過(guò)濾或離心過(guò)濾的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的一種基于電容吸附濃縮的錳回收方法，其特征在于步驟(2)所述濾的離心過(guò)濾的轉(zhuǎn)速為800 5000轉(zhuǎn)/分鐘，最佳轉(zhuǎn)速為1200 2000轉(zhuǎn)/分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于電容吸附濃縮的錳回收方法，其特征在于步驟(3)所述的微濾膜過(guò)濾的膜組件為平板、管式或卷式的一種，孔徑為O. I O. 2微米的微濾膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于電容吸附濃縮的錳回收方法，其特征在于步驟(3)所述的超濾膜過(guò)濾的膜組件為平板、管式或卷式的一種，超濾膜的膜材料的截留分子量為1000 2000MWC0，進(jìn)壓為 3.0 12.0bar，mS2.0 11.0 bar，壓差 I. O 2. O bar，溫度為 20 45°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于電容吸附濃縮的錳回收方法，其特征在于步驟(4)所述電容吸附濃縮為在直流電壓為110V/m ^2X106V/m的條件下，將含2000 16000mg/L的硫酸錳提取液濃縮成38 42g/L的硫酸錳電解液。
全文摘要
一種基于電容吸附濃縮的錳回收方法，包括以下步驟(1)提取將電解錳渣在轉(zhuǎn)速為200～500轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌條件下用20～85℃水提取三次，每次提取時(shí)間為20～40分鐘，第一次渣與水的質(zhì)量比為10.5～12，第二次渣與水的質(zhì)量比為10.5～11，第三次渣與水的質(zhì)量比為11～12；(2)過(guò)濾將提取所得的提取液經(jīng)過(guò)過(guò)濾，得濾液和濾渣；(3)凈化將步驟(2)過(guò)濾所得的濾液經(jīng)微濾膜或超濾膜過(guò)濾得凈化提取液；(4)電容吸附濃縮將步驟(3)凈化所得的凈化提取液經(jīng)過(guò)電容吸附濃縮，得二價(jià)錳離子濃度為38～42g/L的硫酸錳電解液。本發(fā)明不僅可以從生產(chǎn)電解錳的廢渣中回收錳，而且也特別適合將低品位的錳礦中的錳進(jìn)行富集，生產(chǎn)錳產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C02F1/469GK102925708SQ201210453280
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者張世文, 寧鵬 申請(qǐng)人:波鷹(廈門(mén))科技有限公司