《二氧化硫還原浸出高鐵氧化錳礦分離錳、鐵的機理研究》是依託四川大學，由孫維義擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：二氧化硫還原浸出高鐵氧化錳礦分離錳、鐵的機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：孫維義
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對錳、鐵難以分離這一制約高鐵氧化錳礦資源化利用的關鍵問題，基於二氧化硫對氧化錳礦中二氧化錳選擇性浸出的特性，提出二氧化硫濕法浸出高鐵氧化錳礦，以回收硫酸錳溶液和富鐵尾渣的形式達到錳鐵分離的目的。首先通過實驗確定高鐵氧化錳礦中錳、鐵的存在形態，進而根據Mn-Fe-SO2-H2O體系的E-pH圖對體系進行熱力學分析，通過實驗測定反應體系中鐵、錳、硫的濃度及礦渣中錳、鐵的存在形態，確定液相反應的機理；通過考察液相中二氧化硫濃度、溫度、pH、粒徑對錳、鐵浸出速率的影響，確定錳、鐵浸出的動力學方程，結合礦渣表面物相分析，從反應速率和浸出過程兩方面討論錳、鐵浸出率的關係；最終考察體系反應溫度、酸度、漿液攪拌強度、氣體中二氧化硫及氧氣濃度等工藝參數對二氧化硫吸收率及錳、鐵浸出率的影響，找到提高二氧化硫利用率和錳浸出率、抑制鐵浸出率的措施，為高鐵氧化錳礦的資源化利用提供理論依據。
結題摘要
我國是錳、鐵資源消耗大國，但優質錳、鐵礦資源儲量不足，使我國成為錳鐵礦資源進口大國。然而，我國儲量豐富的低品位氧化錳礦中由於含鐵量高，且鐵和錳的地球化學行為相似，在礦產資源中密切共生，難以有效分離，致使我國大量的高鐵錳礦尚未得到有效開發利用。針對錳、鐵難以分離這一制約高鐵氧化錳礦資源化利用的關鍵問題，基於二氧化硫對氧化錳礦中二氧化錳選擇性浸出的特性，本課題利用二氧化硫濕法浸出高鐵氧化錳礦，以回收硫酸錳溶液和富鐵尾渣的形式達到錳鐵分離的目的。在機理研究方面，本課題首先對7種錳礦中錳、鐵的物相形態進行分析，發現高鐵氧化錳礦中的錳主要以MnO2的形式存在，鐵多以Fe2O3和FeOOH的形式存在，進而根據Mn-Fe-SO2-H2O體系的E-pH圖對體系進行熱力學分析，得到錳鐵分離的可行性和優勢分離區域，最後通過實驗研究了反應前後液相及礦渣中錳、鐵的存在形態，確定了液相反應的過程；在浸出動力學特性方面，首先考察攪拌轉速對錳、鐵浸出速率的影響，確定在攪拌轉速為600 r/min的條件下可消除液相外擴散的影響，進而在此攪拌轉速下考察液相中反應時間、反應溫度、二氧化硫濃度和酸度對錳、鐵浸出速率的影響，並通過全因子實驗對以上四個因子對錳、鐵浸出率的重要性程度進行了評估，最後對錳、鐵浸出的動力學過程進行了分析，發現錳和鐵的浸出過程均符合內擴散控制模型，並得到相應的浸出動力學方程。在操作參數最佳化方面，考察了體系攪拌強度、反應溫度、礦漿液固比、二氧化硫濃度、氧氣濃度及礦粉粒徑等工藝參數對二氧化硫吸收率及錳、鐵浸出及分離效率的影響，在最佳化的操作參數組合下，達到了SO2的吸收率為96.73%，錳的浸出率為93.23%，鐵的浸出率為1.29%實驗結果，在確保二氧化硫和錳資源高效利用的情況下，抑制了鐵的浸出，有效實現了錳鐵的分離。本課題的研究成果為高鐵氧化錳礦的資源化利用提供理論依據，對於對緩解我國錳、鐵礦資源緊缺的矛盾、促進錳鐵行業的可持續發展具有重要意義。
