单宁酸-硫酸体系浸出氧化锰矿中锰的研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2021-0526

摘要/Abstract

摘要：

为探究单宁酸作为还原剂在硫酸体系中浸出还原低品位软锰矿中锰的可行性，通过单因素实验考察了单宁酸用量、反应时间、反应温度、硫酸浓度等因素对锰浸出率的影响。基于单因素实验结果，通过响应曲面法对工艺参数进行了进一步优化。研究结果表明，在单宁酸用量为3倍理论量、反应时间为3 h、硫酸浓度为1.5 mol/L、反应温度为90 ℃条件下，锰矿中锰的浸出率达到90.86%。反应参数对锰浸出率的影响由大到小的顺序依次为反应温度、单宁酸用量、反应时间、硫酸浓度。该工艺具有锰浸出率较高、硫酸初始浓度低的特点。

关键词: 氧化锰矿, 单宁酸, 浸出还原, 响应曲面法

Abstract:

In order to explore the feasibility of leaching and reducing manganese form low?grade pyrolusite with tannic acid as reducing agent in sulfuric acid system，single factor experiment was used to study the effect of tannin acid dosage，reaction time，reaction temperature and sulfuric acid concentration on manganese leaching rate.Then the process parameters were further optimized by response surface method based on the single factor test results.The experimental results showed that the leaching rate of manganese could reach 90.86% under the conditions of the dosage of tannic acid of 3 times of the theoretical amount，the reaction time of 3 h，the concentration of sulfuric acid of 1.5 mol/L and the reaction temperature of 90 ℃.The order of reaction parameters affecting the leaching rate of manganese from large to small was as following：reaction temperature，tannic acid amount，reaction time，sulfuric acid concentration.This technology showed the characteristic of higher leaching efficiency and lower initial sulfuric acid concentration.

Key words: manganese dioxide ore, tannin acid, leaching and reducing, response surface method

中图分类号:

TQ137.12

卢友志,苏李敏,赵义. 单宁酸-硫酸体系浸出氧化锰矿中锰的研究[J]. 无机盐工业, 2022, 54(6): 84-89.

LU Youzhi,SU Limin,ZHAO Yi. Study on leaching of manganese from manganese dioxide ore with tannic acid?sulfuric acid system[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2022, 54(6): 84-89.

图/表 10

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参考文献 12

1	刘其静.单宁酸鞣制对牛心包材料的改性研究［D］.武汉：华中农业大学，2019.
	LIU Qijing.Study on modification of bovine pericardium material with tannic acid［D］.Wuhan：Huazhong Agricultural University，2019.
2	孔维悦，汪国庆，万逸，等.单宁酸/醇溶性壳聚糖复合材料的制备及其生物性能［J］.腐蚀与防护，2021，42（6）：38-43，67.
	KONG Weiyue， WANG Guoqing， WAN Yi，et al.Preparation and biological properties of tannic acid/alcohol-soluble chitosan compound［J］.Corrosion & Protection，2021，42（6）：38-43，67.
3	严浩钊，周新华，周红军.单宁酸合成功能材料的研究进展［J］.仲恺农业工程学院学报，2021，34（2）：64-71.
	YAN Haozhao， ZHOU Xinhua， ZHOU Hongjun.Research progress of tannic acid synthetic functional materials［J］.Journal of Zhongkai University of Agriculture and Engineering，2021，34（2）：64-71
4	邵延林，陈国木，潘明熙，等.聚合氯化铝去除浸出液中单宁酸的影响因素及机理［J］.有色金属工程，2021，11（6）：49-58.
	SHAO Yanlin， CHEN Guomu， PAN Mingxi，et al.Influencing factors and mechanism of polyaluminum chloride to removing tannic acid in leaching solution［J］.Nonferrous Metals Engineering，2021，11（6）：49-58.
5	卢友志，黄润均，王军正.低品位软锰矿无机还原浸出研究进展［J］.湿法冶金，2019，38（6）：427-431.
	LU Youzhi， HUANG Runjun， WANG Junzheng.Research progress on reductive leaching of low grade pyrolusite by inorganic substance［J］.Hydrometallurgy of China，2019，38（6）：427-431.
6	SINHA M K， PURCELL W.Reducing agents in the leaching of manganese ores：A comprehensive review［J］.Hydrometallurgy，2019，187：168-186.
7	卢友志，卢国贤，明宪权，等.有机物还原氧化锰工艺研究进展［J］.湿法冶金，2015，34（1）：1-5.
	LU Youzhi， LU Guoxian， MING Xianquan，et al.Research advances of reduction of manganese oxide ore by organic matter［J］.Hydrometallurgy of China，2015，34（1）：1-5.
8	张亚辉，栾和林，姚文，等.苯酚或苯胺还原浸出大洋锰结核的机理研究与验证［J］.矿冶，1997，6（1）：52-58.
	ZHANG Yahui， LUAN Helin， YAO Wen，et al.Research and verification on reduction leaching mechanism of ocean manganese nodules with aniline or phenol［J］.Mining and Metallurgy，1997，6（1）：52-58.
9	FURLANI G， PAGNANELLI F， TORO L.Reductive acid leaching of manganese dioxide with glucose：Identification of oxidation derivatives of glucose［J］.Hydrometallurgy，2006，81（3/4）：234-240.
10	冯雅丽，康金星，李浩然，等.焦化废水还原浸出软锰矿动力学［J］.中国有色金属学报，2017，27（5）：1051-1060.
	FENG Yali， KANG Jinxing， LI Haoran，et al.Leaching kinetics of pyrolusite ores using coking wastewater as reductant［J］.The Chinese Journal of Nonferrous Metals，2017，27（5）：1051-1060.
11	王雨红，雷作敏，屈欣轲，等.葡萄糖在氧化锰矿浸出过程中的分解动力学［J］.中国有色金属学报，2016，26（6）：1303-1310.
	WANG Yuhong， LEI Zuomin， QU Xinke，et al.Oxidative breakdown kinetics of glucose in process of leaching mangaese oxide ore［J］.The Chinese Journal of Nonferrous Metals，2016，26（6）：1303-1310.
12	粟海锋，崔嵬，孙英云，等.废糖蜜-硫酸溶液中软锰矿的浸出动力学［J］.过程工程学报，2010，10（3）：542-547.
	SU Haifeng， CUI Wei， SUN Yingyun，et al.Leaching kinetics of pyrolusite using cane molasses as reductant in sulfuric acid solution［J］.The Chinese Journal of Process Engineering，2010，10（3）：542-547.

序号	A 硫酸浓度/ （mol?L^-1）	B 单宁酸用量/倍	C 浸出时间/ h	D 反应温度/ ℃	Y 浸出率/ %
1	1.5	2.0	2.0	90	67.101 8
2	2.5	3.0	2.0	90	78.851 1
3	1.5	3.0	3.0	70	67.415 1
4	2.0	2.5	2.5	80	69.086 2
5	2.0	2.5	3.5	80	71.697 1
6	2.0	1.5	2.5	80	60.835 5
7	2.5	2.0	2.0	80	71.540 4
8	1.0	2.5	2.5	80	70.130 5
9	2.0	2.5	2.5	80	68.877 3
10	2.0	2.5	2.5	80	70.913 8
11	2.5	2.0	3.0	90	77.180 2
12	2.0	2.5	2.5	100	86.788 5
13	2.0	2.5	2.5	80	71.122 7
14	1.5	3.0	3.0	90	92.890 2
15	2.5	3.0	3.0	70	53.524 8
16	2.0	3.5	2.5	80	80.313 3
17	2.0	2.5	2.5	80	70.235 0
18	2.0	2.5	2.5	80	70.548 3
19	2.5	3.0	3.0	90	78.329 0
20	1.5	2.0	3.0	70	52.271 5
21	1.5	2.0	3.0	90	66.945 2
22	2.0	2.5	2.5	60	48.407 3
23	2.0	2.5	1.5	80	64.386 4
24	2.5	2.0	2.0	70	50.443 9
25	1.5	3.0	2.0	70	60.626 6
26	1.5	3.0	2.0	90	82.402 1
27	3.0	2.5	2.5	80	68.877 3
28	1.5	2.0	2.0	70	43.864 2
29	2.5	2.0	3.0	70	58.485 6
30	2.5	3.0	2.0	70	57.702 3

项目	均方和	自由度	均方	F	P
模型	3 626.16	14	259.01	31.18	<0.000 1
A	4.14	1	4.14	0.499 0	0.490 8
B	629.06	1	629.06	75.73	<0.000 1
C	100.61	1	100.61	12.11	0.003 4
D	2 555.98	1	2 555.98	307.72	<0.000 1
AB	243.38	1	243.38	29.30	<0.000 1
AC	17.13	1	17.13	2.06	0.171 6
AD	0.020 6	1	0.020 6	0.002 5	0.960 9
BC	5.46	1	5.46	0.6574	0.430 2
BD	15.03	1	15.03	1.81	0.198 5
CD	0.811 4	1	0.811 4	0.097 7	0.758 9
A²	10.13	1	10.13	1.22	0.286 9
B²	3.17	1	3.17	0.381 4	0.546 0
C²	25.97	1	25.97	3.13	0.097 3
D²	32.24	1	32.24	3.88	0.067 6

[1]	唐东武, 叶长文, 邓杰, 敖芳. 基于热力学分析与响应曲面法研究磷尾矿中钙镁浸出率[J]. 无机盐工业, 2024, 56(9): 98-106.
[2]	刘小文, 李俊, 周兆安, 毛谙章, 周爱青. 响应曲面法优化PAC深度净化高浓度硫酸钠溶液中F^-的研究[J]. 无机盐工业, 2024, 56(6): 67-72.
[3]	陈俊辉, 刘翔, 胡庆喜, 田榜鑫, 陈嘉乐. 烧结机头灰浸出提取高纯度氯化钾的研究[J]. 无机盐工业, 2024, 56(6): 102-108.
[4]	李春丽, 张焕焕, 程卓, 汤秀华, 张峰榛, 叶宇玲. NaVO₃-NH₄Cl-H₂O体系下NH₄VO₃溶析结晶工艺[J]. 无机盐工业, 2024, 56(5): 39-44.
[5]	章聪华, 颜文斌, 肖佳俊, 赵珂, 彭商权, 韦玉红. 响应面法优化酒石酸还原浸出电解锰阳极渣工艺[J]. 无机盐工业, 2023, 55(9): 106-113.
[6]	王颖南, 绳琳琳, 黄娟, 黄占斌. 燃煤炉渣吸附水中铅的性能研究[J]. 无机盐工业, 2023, 55(8): 109-115.
[7]	吴玉林, 吴俊虎, 杨秀山, 许德华, 张志业. 响应曲面法优化硝酸钙镁溶液脱钙工艺研究[J]. 无机盐工业, 2023, 55(6): 50-56.
[8]	张志强, 崔康平, 陈星, 李海洋. 响应曲面法优化碳热还原重铬酸钠制备超细氧化铬[J]. 无机盐工业, 2023, 55(10): 136-144.
[9]	方伟成,程星星,孙常荣. 响应曲面法优化污泥/粉煤灰复合陶粒滤料的制备[J]. 无机盐工业, 2022, 54(9): 119-125.
[10]	李亚林, 黄羽, 李东傲, 随曌一, 何海洋, 刘浩钊. 餐厨垃圾溶剂热法制备负载铁生物质炭[J]. 无机盐工业, 2022, 54(11): 96-103.
[11]	王矿宾,许胜霞,王永勤. 响应曲面法优化双氟磺酰亚胺锂提纯工艺研究[J]. 无机盐工业, 2020, 52(9): 62-65.
[12]	魏兰. 响应曲面法优化聚合硫生产工艺参数[J]. 无机盐工业, 2020, 52(9): 47-51.
[13]	刘佳;解田;邱树毅;胡宏;曾光. 响应曲面法优化磷石膏制备硫酸铵的工艺[J]. 无机盐工业, 2009, 0(5): 0-0.

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