高压釜制备锰酸钾小型试验.pdf

有色金属(冶炼部分)2010年4期
高压釜制备锰酸钾小型试验
户少勇,王吉坤2
1.昆明理工大学材料与治金工程学院,昆明650093:2.云南冶金集团股份有限总公司,昆明650051)
摘要:通过理论分析,研究使用高压釜来制备锰酸钾,使用普通锰粉,进行实验找出最佳的碱锰比,控制
氧化反应的氧压及反应时间等,为将来进一步的半工业试验提供依据和支持。
关键词:高压;锰酸钾;转化率
中图分类号:TQ137文献标识码:A文章编号:1007-7545(2010)04-0052~03
The Small-scale Research for Autoclave Preparation
Manganese Acid Potassium
HU Shao-yong, WANG Ji-kun?
(1. Faculty of Material and Metallurgy Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, Chinas
2. Yunnan Metallurgy Group Co, Ltd, Kunming 650051, China)
Abstract: Through theory analysis, the autoclave is used to prepare manganese sour potassium with ordina
ry manganese powder as raw material, the best process parameters such as alkali manganese proportion
oxygen pressure, complex reaction time, etc. are carried out, for further half industrial test in the future
Keywords Autoclave; Manganese acid potassium; Conversion ratio
云南某高锰酸钾生产企业为化资源优势为生产分氧化反应及电位值见表1。
优勢提出了生产工艺改进方案,通过实验以“加压,
表1元素锰的一些电位
液相,低碱锰比”为特点进行新型的高压釜制备锰酸
Table 1 Some electric potential of the
钾工艺研究。
element manganes
目前通用的高锰酸钾生产方法是首先制备锰酸
反应
Eo/V
钾,然后通过进一步的电解氧化、结晶、干燥制取高
s)=Mn2+(aq)-+-2
Mn+(aq)=Mn3+(aq)+e
锰酸钾,因此锰酸钾的制备是生产高锰酸钾的关键Mn2+(an)+2H2O(I)=MnO2(s)+4Htag)+2e
环节。目前国内外常用的制备锰酸钾的方法主要有
Mno2(s)+ 4OH =Mno#"(ag)+2H2 O()+3e
e
固相法和液相法两种。固相法工艺成熟但生产周期
(aq)+4H2O(D)=Mno"(ag)+8H+(aq)+5e
长,效率低,条件恶劣,正在逐步淘汰;液相法成本MO2(S)+2H:OD=MO2-(mp+4H-(ap+26-2,26
低,效率高,环境友好成为行业内的技术发展方向。
Mn(s)+20H=Mn(OH) 2(s)+2e
Mn(OH)2($)+OH (aq)=Mn(OH) 3 (5)+
本实验研究也属于液相法范畴
Mn(OH)3 (s)+OH -(aq)=Mno2(s)+2H2 O(1)+e
0.10
Mn(OH)2 (s)+20H"(ag)=Mn(2 (s)+2H20(1)+ e
1工艺原理
Mn(OH)2(s)+6OH-(a9)=MnO"(ag)+4H2O(1)+5e~-0.34
Mn@2(s)+ 40H (ag)=Mnoa"(aq)+2H20(1)+ e
0.90
高压釜中锰粉的氧化反应是在液相、固相、气相
Mno2()+40H"(@)= Mno4]"(aq) +2H20(1)+ e
下的三相反应,为了提高锰粉转化率,获取好的实验
结果因此必须仔细分析MnO2的反应机理,锰的部
利用表1中的锰的电位可以整理出锰元素在碱
作者简介:户少勇(1982-),男,湖北裏樊人,硕土研究生
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性溶液中的电势图和氧化态图。
总的反应为:
碱性溶液中锰的电势图见图1
2 Mn0, + KOH+O2=2K2 Mno, +2H,2 O (5)
Mn Mo *03 Mn Mn M(OH), Mn( H),M
由于Mn(O2具有部分酸酐和碱酐的性质,表现
的酸性和碱性都很弱,因此对应的盐就很不稳定。
图碱性溶液中锰的电势图
由于碱性溶液中MnO2是最稳定的,因此制备锰酸
钾的关键在于提高MnO)2中锰的活化条件,即用高
Fig. 1 Potential profile of manganese
压金制备锰酸钾主要控制反应中的碱锰比、氧气的
in alkali liguor
压力、反应时间、反应温度及搅拌速率等条件。
在碱性溶液中Mn的氧化态图见图2。
2实验原料及设备
2.1实验原料
O kmn
试验用二氧化锰精矿来源于某厂锰矿,主要成
Mnoy
分为(%):MnO255.09、总Mn37.76、总Fe5.84、
SiO27.26、Al2O32.58。
Mnos-
Mn(OH)
KOH溶液的配制:将含92%KOH的苛性钾固
Mn(OH)
Mn
体溶于水,配制成质量浓度为50%的KOH溶液待
用
氧化数
釜料的配制:为了便于计算锰粉的转化率,使反
应物料具有可比性,每组实验称取100g锰粉,其中
图2在碱性溶液中Mn的氧化状态图
含MnO255.05g,再按其相应的碱锰比(摩尔比),
Fig 2 Oxidize state diagram of
称取相应的KO溶液配制成相应的实验釜料。如
manganese in alkali liquor
需加人引发剂,引发剂来自于建水锰矿自产锰酸钾
从图1可见,Mn(OH)。可以歧化为Mn(OH)2粗晶体,含锰酸钾质量浓度为46.1%,用量按3%
和MnO2。MnO,MnO2-和MnO2三点几乎在一(锰粉量十片碱量)称取。
条直线上,意味着歧化反应(1)的平衡常数近似等于2.2实验设备
。因此这三种氧化态在碱性溶液中能以相当的浓
FY一2型单室高压釜;FKM一A型精密控制
度而共存。在强碱中MnO;不歧化,因此可以通器;抽滤、分析、称量设备等。
过浓KOH溶液氧化MnO2制取K2MnO4。
3MN6+<2 Mn?++Mnt+
3实验结果及讨论
从图1可见以软锰矿为原料制取 K, Mno,即3.1碱锰比对转化率的影响
将十4价的锰逐步氧化为+6价的锰。高压釜加压
以纯氧做氧化剂的条件下,在温度240℃,加压
氧化制取锰酸钾的主要反应为分两步完成的。时间4h,金压1.2MPa,高压金搅拌速率450~750
第一步,在预先加入的和后米生成的锰酸钾的催化r/min,出料温度挖制在180℃以上