钛白废酸与贫菱锰矿制备硫酸锰技术研究

摘要

钛白粉作为重要的化工原料之一，是应用最广、用量最大的一种无机白色颜料，其产量占世界白色颜料的80％，广泛应用于颜料、涂料、陶瓷、航空等领域。目前，钛白粉的生产方法有硫酸法、氯化法和盐酸法，我国主要采用硫酸法工艺。在硫酸法钛白生产中，H2SO4作为中间介质，它只参与反应而不进入最终产品，因此，硫酸法钛白粉生产过程中将产生大量的酸性废液。目前，我国对于钛白废酸的处理主要侧重污染治理研究，而忽略对其有用组分的综合利用，这与国外有较大的差距，也不符合我国的可持续发展战略，而我国的电解锰厂广泛采用以菱锰矿为原料经过硫酸浸出制取硫酸锰电解液，此过程需要消耗大量的硫酸。
　　 本课题针对上述问题，采用钛白废酸和贫菱锰矿为原料，通过酸浸法制备硫酸锰。但是由于原料中的铁含量较高，因此，硫酸锰浸取液中杂质铁含量也非常高，若采用传统的除铁方法，则会由于生成的Fe(OH)3胶体过多导致损失大量的Mn2+。针对这一情况，本文尝试把电渗析技术引入除铁工艺中以提高锰的收率。
　　 本论文首先通过实验证实：废酸中铁、二氧化钛、和H2SO4的含量分别为42.11g/L；40.32g/L；3.143mol/L。然后通过利用钛白废酸浸取贫菱锰矿实验研究得到在酸浸工艺中的最佳条件为：反应温度25℃、矿酸比1∶2.5、液固比3.5∶1以及浸取时间4h。此时浸取率可达82.9％。本论文还采用电渗析技术对硫酸锰浸取液进行初步除铁，结果表明：Mn2+和Fe2+，Mn2+和Fe3+的混合溶液的分离效果都不是很明显；但是用EDTA选择络合Fe3+时，当Fe3+与EDTA物质的量比为0.5∶1时，分离效果可达2.5∶1。
　　 利用硫酸法钛白粉厂产生的废酸来浸取贫菱锰矿，不仅解决了电解硫酸锰溶液生产成本高的问题，同时还做到资源的利用最大化，并且解决了大量的贫锰矿石和废弃锰矿石出路问题，具有极大的经济效益和社会效益，符合我国的可持续发展战略。

目录

文摘

英文文摘

声明

1序言

1.1硫酸锰概述

1.1.1硫酸锰的性质及用途

1.1.2硫酸锰的制备方法

1.2电渗析技术

1.2.1电渗析的发展简史，研究现状和发展趋势

1.2.2电渗析的应用概况

1.3离子交换膜

1.3.1离子交换膜的分类

1.3.2离子交换膜的制备

1.3.3离子交换膜的选择透过原理

1.3.4离子交换膜的性能

1.3.5离子交换膜的发展概况

1.4本论文的研究意义

1.5本论文的创新之处

1.6本论文的主要研究内容

2废酸中主要成分及其含量的测定

2.1引言

2.2仪器设备

2.3废酸中主要成分及其含量的测定

2.3.1废酸中铁含量的测定

2.3.2废酸中二氧化钛含量的测定

2.3.3废酸中硫酸含量的测定

2.4本章小结

3贫菱锰矿酸浸实验

3.1引言

3.2废酸浸取贫菱锰矿原理及热力学分析

3.3仪器设备与药品及实验原料

3.4分析方法

3.5贫菱锰矿浸取试验

3.5.1温度对浸取率的影响

3.5.2矿酸比对浸取率的影响

3.5.3液固比对浸取率的影响

3.5.4时间对浸取率的影响

3.6应用废酸与贫菱锰矿的效益分析

3.6.1环境保护

3.6.2资源有效利用

3.6.3经济效益

3.6.4工艺改进

3.7本章小结

4高铁硫酸锰溶液中铁的分离

4.1引言

4.2药品及仪器设备

4.3膜的制备

4.3.1琼脂膜的制备

4.3.2羧甲基纤维素膜的制备

4.4铁锰分离实验

4.4.1实验装置

4.4.2实验结果及分析

4.5羧甲基纤维素膜的表征

4.6本章小结

5结论与展望

致 谢

参考文献

附录作者在攻读硕士期间撰写和发表论文目录