亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        硫酸錳水溶液中的凈化除鈣研究

        2023-02-04 02:40:12王澤江郭淑元張亞南路紹琰
        鹽科學(xué)與化工 2023年1期
        關(guān)鍵詞:體系

        張 輝,宋 達(dá),王澤江,郭淑元,張亞南,路紹琰,張 琦

        (自然資源部 天津海水淡化與綜合利用研究所,天津 300192)

        1 前言

        錳是一種重要的金屬元素,廣泛應(yīng)用于鋼、錳鐵、非鐵合金、干電池、油漆等諸多產(chǎn)品的生產(chǎn)中。我國(guó)的錳礦[1]礦石儲(chǔ)量大,位居世界前列,但存在品位低,物質(zhì)成分復(fù)雜,粒度細(xì),難選冶的問(wèn)題。這些問(wèn)題在一定程度上限制了錳礦的開(kāi)發(fā)和利用。隨著市場(chǎng)需求的日益增大,優(yōu)質(zhì)錳礦消耗量猛增,形成了高品位錳礦資源緊張,低品位錳礦資源利用率低的不利局面。因此,富錳礦和優(yōu)質(zhì)錳礦資源,已成為一種重要的戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源,被我國(guó)列為緊缺礦種。合理高效開(kāi)發(fā)利用低品位錳礦資源是解決錳礦資源短缺的重要途徑。

        對(duì)于低品位錳礦的處理利用,最關(guān)鍵的是其浸取和除雜工藝過(guò)程。其中浸出[2-9]方法有多種,根據(jù)其流程不同,可分為錳礦預(yù)還原浸出法和錳礦直接酸浸法。前者使用最多的是煤還焙燒—硫酸浸出法,而后者中兩礦加酸法最為常見(jiàn)。將錳礦、硫酸和還原劑反應(yīng),用水浸取,過(guò)濾濕渣后濃縮結(jié)晶可制備得到硫酸錳。該工藝為一步法浸出,省去了焙燒工序,工藝簡(jiǎn)單,是硫酸錳制備的主要方法。根據(jù)硫酸錳的不同用途,產(chǎn)品中雜質(zhì)含量有不同的要求,其中電池、醫(yī)藥、食品添加劑、飼料添加劑等級(jí)別硫酸錳對(duì)各種雜質(zhì)含量要求極其嚴(yán)格。因此對(duì)錳礦浸出液后的除雜[10-21]需要針對(duì)不同的雜質(zhì)采用不同的凈化方法。其中K+和Na+雜質(zhì)及重金屬雜質(zhì)的去除工藝成熟,去除效果明顯,相關(guān)工藝已成功地在工業(yè)中得到應(yīng)用。然而,作為錳礦浸出液中的主要伴生元素,鈣、鎂雜質(zhì)與錳性質(zhì)十分相近,其去除難度大,去除效果直接關(guān)系到產(chǎn)品的品質(zhì)?,F(xiàn)有鈣、鎂雜質(zhì)去除方法主要包括高溫結(jié)晶、化學(xué)沉淀、溶劑萃取等。其中高溫結(jié)晶法將分離溫度提高至140 ℃~170 ℃,能耗較高,且雜質(zhì)的排出高度依賴(lài)于浸取等前處理;化學(xué)沉淀法通過(guò)引入沉淀劑去除雜質(zhì),去除效果較好,但由于鈣、鎂與錳的性質(zhì)相近,去除過(guò)程中造成不可避免的錳損失,且沉淀劑殘留形成二次污染,影響硫酸錳純度;溶劑萃取法利用可逆絡(luò)合原理實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)的去除,該方法成本高且污染較大,尚未應(yīng)用至工業(yè)上。針對(duì)上述問(wèn)題,亟待開(kāi)發(fā)一種低能耗無(wú)添加劑的調(diào)控除雜工藝。

        文章主要對(duì)鈣雜質(zhì)去除進(jìn)行研究,通過(guò)考察不同溫度下,硫酸錳水溶液中硫酸及錳含量對(duì)鈣溶解度的影響規(guī)律,提出體系內(nèi)組分調(diào)控凈化除鈣方法,為錳礦酸浸液鈣雜質(zhì)的去除提供新思路。

        2 實(shí)驗(yàn)部分

        2.1 實(shí)驗(yàn)原料與儀器

        實(shí)驗(yàn)所用原料濃硫酸、硫酸鈣、硫酸錳試劑購(gòu)于天津光復(fù)試劑有限公司,其中硫酸鈣及硫酸錳的純度大于99%;濃硫酸純度為98%,試劑無(wú)進(jìn)一步純化處理;實(shí)驗(yàn)所用水為蒸餾水。

        實(shí)驗(yàn)所用儀器主要有:FP51-SL型加熱制冷循環(huán)浴槽;SHB-D(Ⅲ)型循環(huán)水真空泵;DH-101型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱;電子天平(可讀性0.1 mg);Ultima Expert型電感耦合等離子光譜發(fā)生儀。

        2.2 實(shí)驗(yàn)方案

        2.2.1 硫酸錳溶液中硫酸鈣溶解度測(cè)定

        采用靜態(tài)法測(cè)定硫酸鈣在不同硫酸錳體系中的溶解度。在一定溫度下,配制一系列不同濃度的硫酸錳溶液,向其中加入過(guò)量硫酸鈣,恒溫?cái)嚢? h后,靜置,取上層清液,使用0.2 μm的過(guò)濾膜過(guò)濾至表面皿中,稱(chēng)重并干燥至重量不再變化,稱(chēng)重記錄。取下層沉淀,過(guò)濾后濕渣進(jìn)行XRD分析。

        2.2.2 鈣雜質(zhì)去除實(shí)驗(yàn)

        研究參照南方錳業(yè)集團(tuán)大新錳礦分公司低品位錳礦浸取液成分,配制相應(yīng)硫酸錳溶液(錳含量100 g/kg,鈣含量475 mg/kg,硫酸含量0.1 g/kg),進(jìn)行凈化除鈣工藝研究。除雜母液中Mn2+、Ca2+含量使用電感耦合等離子光譜發(fā)生儀測(cè)定。

        3 結(jié)果與討論

        3.1 硫酸錳溶液中硫酸鈣溶解度

        研究考察了錳含量分別為0 moL/kg、0.45 moL/kg、0.91 moL/kg、1.82 moL/kg的硫酸錳體系內(nèi),當(dāng)錳濃度一定時(shí),體系內(nèi)加入不同含量硫酸(0.102 moL/kg、0.051 moL/kg、0.010 moL/kg、0.001 moL/kg)對(duì)鈣溶解度的影響,相應(yīng)的鈣的溶解度數(shù)據(jù)見(jiàn)圖1。

        T/KC(Ca)/(g·100g-1)0.1000.0950.0900.0850.0800.0750.0700.0650.0600.0550.0500.0450.0400.035300310320330340350360(a)錳濃度:0mol·kg-10.102mol·kg-10.051mol·kg-10.010mol·kg-10.001mol·kg-1酸加入量:T/K300310320330340350360(b)錳濃度:0.45mol·kg-10.102mol·kg-10.051mol·kg-10.010mol·kg-10.001mol·kg-10.1000.0950.0900.0850.0800.0750.0700.0650.0600.0550.0500.0450.0400.035C(Ca)/(g·100g-1)酸加入量:T/K3003103203303403503600.1000.0950.0900.0850.0800.0750.0700.0650.0600.0550.0500.0450.0400.035C(Ca)/(g·100g-1)(c)錳濃度:0.91mol·kg-10.102mol·kg-10.051mol·kg-10.010mol·kg-10.001mol·kg-1酸加入量:0.1000.0950.0900.0850.0800.0750.0700.0650.0600.0550.0500.0450.0400.035C(Ca)/(g·100g-1)(d)錳濃度:1.82mol·kg-1T/K3003103203303403503600.102mol·kg-10.051mol·kg-10.010mol·kg-10.001mol·kg-1酸加入量:圖1 一定錳濃度下,硫酸添加量對(duì)鈣溶解度的影響Fig.1 Effect of added sulfuric acid on the solution of calcium at fixed manganese concentration as a function of temperatureC(Ca)/(g·100g-1)T/K3003103203303403503600.1000.0950.0900.0850.0800.0750.0700.0650.0600.0550.0500.0450.0400.035(a)酸加入量:0.102mol·kg-10mol·kg-10.45mol·kg-10.91mol·kg-11.82mol·kg-1錳濃度:錳濃度:0.1000.0950.0900.0850.0800.0750.0700.0650.0600.0550.0500.0450.0400.035T/K300310320330340350360C(Ca)/(g·100g-1)(b)酸加入量:0.051mol·kg-10mol·kg-10.45mol·kg-10.91mol·kg-11.82mol·kg-10.1000.0950.0900.0850.0800.0750.0700.0650.0600.0550.0500.0450.0400.035T/K300310320330340350360(c)酸加入量:0.010mol·kg-10mol·kg-10.45mol·kg-10.91mol·kg-11.82mol·kg-1C(Ca)/(g·100g-1)錳濃度:錳濃度:0.1000.0950.0900.0850.0800.0750.0700.0650.0600.0550.0500.0450.0400.035C(Ca)/(g·100g-1)T/K300310320330340350360(d)酸加入量:0.001mol·kg-10mol·kg-10.45mol·kg-10.91mol·kg-11.82mol·kg-1圖2 一定硫酸加入量下,錳濃度對(duì)鈣溶解度的影響Fig.2 Effect of manganese concentration on the solution of calcium at fixed added sulfuric acid as a function of temperature

        硫酸加入量分別為0.102 moL/kg、0.051 moL/kg、0.010 moL/kg、0.001 moL/kg的溶液中,當(dāng)硫酸加入量一定時(shí),體系內(nèi)不同錳含量(0 moL/kg、0.45 moL/kg、0.91 moL/kg、1.82 moL/kg)對(duì)鈣溶解度的影響見(jiàn)圖2。

        由圖1(a)可知,當(dāng)體系內(nèi)不存在錳時(shí),硫酸加入量對(duì)鈣溶解度影響最為顯著。硫酸的加入可增大鈣的溶解度,且硫酸加入量越大,溫度越高,溶解度增大越多。該溶解現(xiàn)象可通過(guò)硫酸鈣及硫酸溶解平衡過(guò)程得到解釋?zhuān)河捎诹蛩岬娜芙膺^(guò)程為放熱過(guò)程,溫度升高溶解平衡方程(2)向左移動(dòng),體系內(nèi)硫酸根減少,促進(jìn)了溶解平衡方程(1)向右移動(dòng),因此,鈣的溶解度增加。

        (1)

        (2)

        由圖1(b)可知,體系內(nèi)錳含量為0.45 mol/kg時(shí),鈣的溶解度仍然隨硫酸加入量及溫度的升高而增大,但增長(zhǎng)幅度較圖1(a)有所降低,即錳的加入抑制了鈣的溶解,該現(xiàn)象可歸結(jié)于同離子效應(yīng)。該現(xiàn)象在圖1(c)、圖1(d)、圖2(a)和圖2(b)中更加明顯,當(dāng)體系內(nèi)錳含量為0.91 moL/kg及1.82 moL/kg時(shí),溫度低于323.15 K時(shí),體系內(nèi)硫酸溶解程度高,溶解平衡方程(2)向右移動(dòng),硫酸根含量高,溶解方程(1)向左移動(dòng),鈣溶解度較無(wú)酸體系降低,當(dāng)溫度高于323.15 K時(shí),高溫抑制了溶解平衡(2)的分解,因此,又促進(jìn)了鈣的溶解。然而,由于同離子效應(yīng),錳含量的增高抑制了鈣溶解度的增大幅度。

        3.2 硫酸錳溶液中凈化除鈣工藝

        由上述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析可知,體系內(nèi)影響鈣溶解度的主要因素為溫度、酸含量、錳含量。由于浸礦工藝中酸用量基本確定,研究主要考察降溫和溶解硫酸錳對(duì)硫酸錳溶液中鈣雜質(zhì)含量的影響,實(shí)驗(yàn)初始溫度設(shè)為40 ℃,將適量硫酸錳加入溶液中溶解至終點(diǎn)濃度,再降溫至冷卻終點(diǎn)溫度,過(guò)濾,測(cè)定除雜母液組成,結(jié)果見(jiàn)表1。

        表1 硫酸錳溶液凈化除鈣實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.1 The result of calcium impurities removal in manganese sulfate solution

        由表1可知,降低溫度可降低含鈣硫酸錳溶液中鈣含量,且溫度越低,除鈣效果越好。此外,一定冷卻終點(diǎn)溫度下,增大體系內(nèi)錳濃度,除鈣母液中鈣濃度也明顯降低。冷卻前錳濃度大于130 g/kg時(shí),冷卻至30 ℃,硫酸錳溶液中鈣雜質(zhì)去除率可達(dá)38%以上,冷卻至20 ℃,鈣雜質(zhì)去除率可達(dá)40%以上。因此,降低溫度和增大錳含量都可以達(dá)到凈化除鈣的目的。

        4 結(jié)論

        文章對(duì)硫酸錳溶液中鈣溶解度進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)定,分別考察體系溫度、酸含量、錳含量對(duì)鈣溶解度的影響。依據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù),提出硫酸錳溶液中凈化除鈣方法,通過(guò)調(diào)控溫度及錳含量,模擬浸礦液中鈣雜質(zhì)的去除工藝,鈣雜質(zhì)去除率可達(dá)40%以上。研究提出的鈣雜質(zhì)去除方法條件溫和,未引入新雜質(zhì),為錳礦生產(chǎn)硫酸錳過(guò)程中的鈣雜質(zhì)去除提供了可行的方案。

        猜你喜歡
        體系
        TODGA-TBP-OK體系對(duì)Sr、Ba、Eu的萃取/反萃行為研究
        “三個(gè)體系”助力交通安全百日攻堅(jiān)戰(zhàn)
        杭州(2020年23期)2021-01-11 00:54:42
        構(gòu)建體系,舉一反三
        探索自由貿(mào)易賬戶體系創(chuàng)新應(yīng)用
        常熟:構(gòu)建新型分級(jí)診療體系
        如何建立長(zhǎng)期有效的培訓(xùn)體系
        E-MA-GMA改善PC/PBT共混體系相容性的研究
        “曲線運(yùn)動(dòng)”知識(shí)體系和方法指導(dǎo)
        加強(qiáng)立法工作 完善治理體系
        浙江人大(2014年1期)2014-03-20 16:19:53
        日本終身學(xué)習(xí)體系構(gòu)建的保障及其啟示
        亚洲av无码第一区二区三区| 精品国产爱在线观看| 久久亚洲av午夜福利精品西区| 国产丝袜美腿嫩模视频诱惑| 国产情侣一区二区三区| 国产麻豆md传媒视频| 国产精品嫩草影院午夜| 国产综合精品久久久久成人| 中文字幕日韩人妻在线| 91精品国自产拍老熟女露脸| 无码人妻丰满熟妇啪啪网站 | 帮老师解开蕾丝奶罩吸乳视频| 内射少妇36p九色| 精品国产91久久综合| 一区二区三区在线蜜桃| 亚洲av网一区二区三区成人| 国产熟妇疯狂4p交在线播放| 久久午夜伦鲁片免费无码| 欧美日本国产亚洲网站免费一区二区| 在线视频一区二区观看| 可免费观看的av毛片中日美韩| 亚洲欧洲精品无码av| 亚洲偷自拍另类图片二区| av毛片一区二区少妇颜射| 亚洲一区二区三区99| 午夜视频在线在免费| 久久国产亚洲高清观看5388| 青青草绿色华人播放在线视频 | 香蕉色香蕉在线视频| 五月天婷婷一区二区三区久久 | 欧美日韩中文国产一区发布| 国产一区二区精品在线观看| 人妻风韵犹存av中文字幕| 国产亚洲精品一区二区无| 内谢少妇xxxxx8老少交| 91精彩视频在线观看| 中日无码精品一区二区三区| 精品日韩在线观看视频| 亚洲精品少妇30p| 中文字幕爆乳julia女教师| av草草久久久久久久久久久|