生物质还原浸出氧化锰矿石的动力学及其应用研究

摘要

随着电解锰行业的迅猛发展，碳酸锰矿的资源储量与矿石品位日益下降，严重的制约了电解锰行业的可持续发展，因此，高效、经济的利用氧化锰矿资源是解决我国锰资源短缺的关键。本文采用纤维素等生物质资源作为还原剂进行了氧化锰矿的还原浸出，研究了还原浸出工艺及其浸出动力学，对于促进电解锰行业的技术进步具有一定的意义。
　　分别以纤维素和木质素磺酸钙为还原剂，在硫酸溶液中还原浸出氧化锰矿，考察了搅拌转速、反应温度、还原剂用量、初始硫酸浓度和反应时间对锰浸出率的影响。采用未反应收缩核模型对浸出过程动力学数据进行拟合，结果表明，在纤维素作还原剂还原浸出氧化锰矿的过程中，随着反应的进行，浸出过程由混合控制转变为内扩散控制，表观活化能由46.487 kJ/mol转变为62.290 kJ/mol，硫酸浓度的大小对锰浸出率有较大的影响;木质素磺酸钙还原浸出氧化锰矿的浸出反应受内扩散控制，表观活化能为48.36 kJ/mol，木质素磺酸钙和硫酸的反应级数分别为1.30和1.73。
　　以竹木屑和废弃烟梗浸膏两种生物质为还原剂对湖南湘西氧化锰矿石进行还原浸出实验，考察了搅拌转速、反应温度、还原剂用量、硫酸浓度和时间等因素对锰浸出率的影响。结果表明，在优化的工艺条件下，氧化锰矿的锰浸出率均达到85％以上。将烟梗浸出氧化锰矿浆作为电解原液，采用扫描电子显微镜(SEM)与X-射线衍射(XRD)检测手段对阴极锰产品进行表征，结果表明，电解锰颗粒均匀，粒径在0.5μm左右，晶体排列紧密，阴极板锰片呈现表面平滑的银白色。