权利要求
1.一种
锌冶炼阳极泥还原浸出制备高纯硫酸
锰的系统，其特征在于，包括：还原浸出槽、除铁反应器、板框压滤机或离心机、固定床反应器、
筛分机或沉降分离机、蒸发器和控制系统，所述还原浸出槽、除铁反应器、板框压滤机或离心机、固定床反应器、筛分机或沉降分离机和蒸发器经管路依次连通;
所述还原浸出槽设置有ORP计、pH计一和温度计一，还原浸出槽安装有还原剂加入管和蒸汽进气管一，所述还原剂加入管上安装有电动调节阀一，所述蒸汽进气管一上安装有电动调节阀二，ORP计、pH计一、温度计、电动调节阀一和电动调节阀二分别与控制系统电连接;
所述除铁反应器设置有pH计二、溶解氧仪和浊度计，所述除铁反应器安装有空气进气管，所述空气进气管上安装有电动调节阀三，所述除铁反应器经管路连接有螺旋
给料机，pH计二、溶解氧仪、浊度计、螺旋给料机和电动调节阀三分别与控制系统电连接;
所述固定床反应器设置有氯离子监测仪，所述筛分机或沉降分离机安装有银粉循环管路，所述固定床反应器、筛分机或沉降分离机和银粉循环管路依次循环连接，所述银粉循环管路上安装有电动调节阀四，所述氯离子监测仪和电动调节阀四分别与控制系统电连接;
所述蒸发器设置有激光粒度仪、密度计、温度计二和真空计，所述蒸发器安装有蒸汽进气管二，所述蒸汽进气管二上安装有电动调节阀五，所述蒸发器内设置有搅拌器，所述蒸发器经管路连接有
真空泵，所述激光粒度仪、密度计、温度计二、真空计、搅拌器、真空泵和电动调节阀五分别与控制系统电连接。
2.根据权利要求1所述一种锌冶炼阳极泥还原浸出制备高纯硫酸锰的工艺控制方法，其特征在于，所述控制系统为PLC控制系统，还包括SCADA系统上位机，所述PLC控制系统作为SCADA系统下位机与所述SCADA系统上位机通信连接。
3.一种锌冶炼阳极泥还原浸出制备高纯硫酸锰的方法，其特征在于，采用权利要求1或2所述锌冶炼阳极泥还原浸出制备高纯硫酸锰的系统，包括以下步骤：
(1)还原浸出：将锌冶炼阳极泥和还原剂通入还原浸出槽中搅拌进行还原反应，得到浸出液，还原剂的通入速率根据氧化还原电位值动态调节，控制浸出体系的氧化还原电位;
(2)除铁：将步骤(1)得到的浸出液通入除铁反应器，向浸出液中加入硫酸锰晶种作为沉淀载体，然后向浸出液中加入
锰矿石粉、碳酸锰或碳酸钙调节pH，通入空气或氧气搅拌进行氧化反应，得到反应液;
再将得到的反应液加入聚丙烯酰胺溶液慢速搅拌进行絮凝沉降;
最后采用板框压滤机或离心机进行固液分离，得到滤液;
(3)除氯：采用固定床反应器，内部填充银粉与惰性载体的混合物，将步骤(2)得到的滤液通过床层，滤液中的氯离子与银粉反应生成AgCl沉淀，床层定期反洗，反洗液经筛分或沉降回收银粉，得到料液;
(4)蒸发结晶：将得到料液步骤(3)得到的料液通入蒸发器进行搅拌真空蒸发结晶，当蒸发至固含量10%-15%时加入硫酸锰晶种，继续搅拌真空蒸发结晶，蒸发浓缩至固含量为40%-50%，得到硫酸锰晶体。
4.根据权利要求1所述一种锌冶炼阳极泥还原浸出制备高纯硫酸锰的方法，其特征在于，步骤(1)中，控制浸出体系的氧化还原电位为-200mV～0mV，反应温度为70-90℃，反应时间为2-4h，搅拌转速为150-300rpm，浸出体系中的初始液固比为(3-5):1mL/g。
5.根据权利要求1所述一种锌冶炼阳极泥还原浸出制备高纯硫酸锰的方法，其特征在于，步骤(1)中，还原剂为质量分数为20%-30%的亚硫酸钠溶液或二氧化硫气体。
6.根据权利要求1所述一种锌冶炼阳极泥还原浸出制备高纯硫酸锰的方法，其特征在于，步骤(2)中，硫酸锰晶种粒径≤10μm，硫酸锰晶种加入量为2g/L，然后向浸出液中加入锰矿石粉、碳酸锰或碳酸钙调节pH至3.5-4.5，控制反应温度为80-90℃，反应时间为1-2h，每L浸出液通入空气或氧气的流量为0.5L/min;
聚丙烯酰胺溶液的质量分数为0.1%-0.2%，每L反应液加入聚丙烯酰胺溶液的质量为1-5mg，搅拌转速为40-50rpm，搅拌时间为10-15min。
7.根据权利要求1所述一种锌冶炼阳极泥还原浸出制备高纯硫酸锰的工艺控制方法，其特征在于，步骤(2)中，锰矿石粉的粒度≤200目。
8.根据权利要求1所述一种锌冶炼阳极泥还原浸出制备高纯硫酸锰的方法，其特征在于，步骤(3)中，混合物中银粉的质量分数30%-50%，将步骤(2)得到的滤液以1-2BV/h的流速通过床层;银粉粒度≤100μm，投加量为滤液中氯离子质量的5-10倍。
9.根据权利要求1所述一种锌冶炼阳极泥还原浸出制备高纯硫酸锰的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述惰性载体为陶瓷球;筛分的筛孔≤50μm。
10.根据权利要求1所述一种锌冶炼阳极泥还原浸出制备高纯硫酸锰的方法，其特征在于，步骤(4)中，将得到料液步骤(3)得到的料液通入蒸发器进行搅拌真空蒸发结晶，蒸发温度为75-85℃，真空度为-0.06MPa～-0.08MPa，搅拌转速为50-100rpm，当蒸发至固含量10%-15%时加入粒径20-50μm的硫酸锰晶种，加入量为料液质量的0.5%-1.0%，继续搅拌真空蒸发结晶，蒸发浓缩至固含量为40%-50%，得到硫酸锰晶体。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及
有色金属冶金及
固废资源化利用技术领域，具体而言，涉及一种锌冶炼阳极泥还原浸出制备高纯硫酸锰的系统及方法。
背景技术
[0002]锌冶炼过程中，电积工序会产生大量阳极泥。该阳极泥中锰含量可达20%～40%(以MnO2计)，同时含有
铅、锌、银、铁等有价金属元素，是一种具有较高回收价值的二次资源。据统计，每生产1万吨
电解锌，约产生100～200吨阳极泥，若未加利用，不仅造成资源浪费，还可能因重金属浸出引发环境风险。
[0003]目前，工业上处理锌冶炼阳极泥的主流工艺为还原浸出—蒸发结晶法。2025年9月发布实施的团体标准《锌冶炼阳极泥还原浸出蒸发结晶制备工业级硫酸锰》(T/CIEP 0163-2025)对该工艺流程、主要装备、产品指标等进行了规范。该标准由中国工业环保促进会归口，呼伦贝尔驰宏矿业有限公司、福州大学、中南大学等单位共同起草。
[0004]与此同时，近年来围绕锌阳极泥资源化利用已涌现出多项专利技术。例如，云
锡文山锌铟冶炼有限公司于2025年8月获得的“锌冶炼含锰渣制备硫酸锰的生产线”专利(CN223184507U)，公开了一种采用高压釜进行还原浸出、配套脱杂和蒸发结晶的连续生产线方案。中南大学于2024年7月公开的“一种电解锌电积阳极泥制备
电池级硫酸锰的方法”(CN118343842A)，采用双膜三室电解槽在电流及离子交换膜作用下实现Mn2+与杂质的分离。
[0005]此外，河南豫光锌业有限公司于2024年12月授权的“一种短流程低成本制备电池级
硫酸镍的方法”(CN202411814345.2)，虽以氢氧化镍为原料，但其采用的“萃取杂质金属、不萃主金属”思路具有一定参考价值。
[0006]然而，现有技术仍存在以下问题：一是还原浸出过程对还原剂加入量的控制依赖人工经验，缺乏实时反馈机制，导致锰浸出率波动较大;二是浸出液中杂质元素(尤其是铁和氯)难以深度脱除至工业级标准;三是蒸发结晶过程控制单一，产品粒度分布宽、外观质量不稳定;四是过程监测手段落后，智能化水平低。
[0007]具体地，通过对现有专利技术与行业标准的系统分析，现有技术在以下方面存在明显不足：
[0008]还原浸出过程控制粗放，浸出率不稳定：
团体标准T/CIEP 0163-2025虽对干燥热风温度(800℃～900℃)、干燥后物料水分(≤15%)等参数进行了规范，但未涉及还原浸出过程的动态控制方法。由于阳极泥中锰的价态分布、粒度组成、杂质含量等存在批次差异，固定参数的操作方式难以适应原料波动，导致锰浸出率在85%～95%之间波动。
[0009]铁杂质难以深度脱除，产品纯度受限：
现有技术如CN118343842A中，将滤液pH调节至中性并过滤以去除铁等杂质，但该方法难以将铁降至工业级硫酸锰标准(Fe≤0.004%)。CN202311546936.X公开的回收利用锌电积锰锌阳极泥方法中，采用还原剂还原脱硅，但主要针对脱硅而非深度除铁。铁沉淀过程易造成锰的共沉淀损失，且生成的Fe(OH)3沉淀呈胶体状态，沉降过滤性能差。
[0010]氯离子残留问题突出，影响产品品质：
现有专利技术中，鲜有针对氯离子深度去除的专门工艺。CN223184507U公开的生产线虽设置了脱杂处理反应槽，但未明确氯离子去除的具体技术手段。氯离子在蒸发结晶过程中不断富集，导致部分批次产品氯含量超标(标准要求Cl≤0.005%)，严重影响产品在下游领域的使用。
[0011]蒸发结晶过程控制单一，产品质量不稳定：
现有技术如CN223184507U采用蒸发器进行蒸发结晶和干燥，但对结晶过程的温度、真空度、搅拌速率等参数缺乏协同控制，产品粒度分布宽、易结块。CN118343842A采用电解法制备硫酸锰，工艺流程复杂、能耗较高。
[0012]过程监测手段落后，智能化水平低：
现有专利技术与行业标准普遍缺乏在线监测手段，关键工艺参数主要依赖人工取样离线检测，数据滞后严重，无法实现对生产过程的实时调控。团体标准T/CIEP 0163-2025虽要求“工艺控制过程应集成先进机械、仪表设备，实现过程自动控制”，但未给出具体的控制方法与参数设置。
[0013]因此，如何研发一种锌冶炼阳极泥还原浸出制备高纯硫酸锰的系统及方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
[0014]有鉴于此，本发明提供了一种锌冶炼阳极泥还原浸出制备高纯硫酸锰的系统及方法。
[0015]一种锌冶炼阳极泥还原浸出制备高纯硫酸锰的系统，包括：还原浸出槽、除铁反应器、板框压滤机或离心机、固定床反应器、筛分机或沉降分离机、蒸发器和控制系统，所述还原浸出槽、除铁反应器、板框压滤机或离心机、固定床反应器、筛分机或沉降分离机和蒸发器经管路依次连通;
所述还原浸出槽设置有ORP计、pH计一和温度计一，还原浸出槽安装有还原剂加入管和蒸汽进气管一，所述还原剂加入管上安装有电动调节阀一，所述蒸汽进气管一上安装有电动调节阀二，ORP计、pH计一、温度计、电动调节阀一和电动调节阀二分别与控制系统电连接;
所述除铁反应器设置有pH计二、溶解氧仪和浊度计，所述除铁反应器安装有空气进气管，所述空气进气管上安装有电动调节阀三，所述除铁反应器经管路连接有螺旋给料机，pH计二、溶解氧仪、浊度计、螺旋给料机和电动调节阀三分别与控制系统电连接;
所述固定床反应器设置有氯离子监测仪，所述筛分机或沉降分离机安装有银粉循环管路，所述固定床反应器、筛分机或沉降分离机和银粉循环管路依次循环连接，所述银粉循环管路上安装有电动调节阀四，所述氯离子监测仪和电动调节阀四分别与控制系统电连接;
所述蒸发器设置有激光粒度仪、密度计、温度计二和真空计，所述蒸发器安装有蒸汽进气管二，所述蒸汽进气管二上安装有电动调节阀五，所述蒸发器内设置有搅拌器，所述蒸发器经管路连接有真空泵，所述激光粒度仪、密度计、温度计二、真空计、搅拌器、真空泵和电动调节阀五分别与控制系统电连接。
[0016]进一步，所述控制系统为PLC控制系统，还包括SCADA系统上位机，所述PLC控制系统作为SCADA系统下位机与所述SCADA系统上位机通信连接。
[0017]采用上述进一步技术方案的有益效果：各监测仪表通过RS485或4-20mA信号接入PLC控制系统，PLC控制系统根据预设控制逻辑输出信号至各执行机构，SCADA系统上位机实现数据集中监控、历史趋势分析和报警管理，提高过程控制的实时性与可追溯性。
[0018]本发明还提供一种锌冶炼阳极泥还原浸出制备高纯硫酸锰的方法，采用所述锌冶炼阳极泥还原浸出制备高纯硫酸锰的系统，包括以下步骤：
(1)还原浸出：将锌冶炼阳极泥和还原剂通入还原浸出槽中搅拌进行还原反应，得到浸出液，还原剂的通入速率根据氧化还原电位值动态调节，控制浸出体系的氧化还原电位;
(2)除铁：将步骤(1)得到的浸出液通入除铁反应器，向浸出液中加入硫酸锰晶种作为沉淀载体，然后向浸出液中加入锰矿石粉、碳酸锰或碳酸钙调节pH，通入空气或氧气搅拌进行氧化反应，得到反应液;
再将得到的反应液加入聚丙烯酰胺溶液慢速搅拌进行絮凝沉降;
最后采用板框压滤机或离心机进行固液分离，得到滤液;
(3)除氯：采用固定床反应器，内部填充银粉与惰性载体的混合物，将步骤(2)得到的滤液通过床层，滤液中的氯离子与银粉反应生成AgCl沉淀，床层定期反洗，反洗液经筛分或沉降回收银粉，得到料液;
(4)蒸发结晶：将得到料液步骤(3)得到的料液通入蒸发器进行搅拌真空蒸发结晶，当蒸发至固含量10%-15%时加入硫酸锰晶种，继续搅拌真空蒸发结晶，蒸发浓缩至固含量为40%-50%，得到硫酸锰晶体。
[0019]进一步，步骤(1)中，控制浸出体系的氧化还原电位为-200mV～0mV，反应温度为70-90℃，优选80-85℃，反应时间为2-4h，优选3h，搅拌转速为150-300rpm，浸出体系中的初始液固比为(3-5):1mL/g。
[0020]采用上述进一步技术方案的有益效果：在酸性条件下，MnO2与还原剂反应生成Mn2+，体系氧化还原电位随反应进程逐渐降低。通过ORP计实时监测浆料电位，将其作为还原剂加入量的控制信号。当实测电位高于目标上限(0mV)时，自动增加还原剂加入速率;当实测电位低于目标下限(-200mV)时，自动减少还原剂加入速率;当电位稳定在目标区间内且波动小于±20mV超过30min时，判定反应完成。
[0021]进一步，步骤(1)中，还原剂为质量分数为20%-30%的亚硫酸钠溶液或二氧化硫气体。
[0022]采用上述进一步技术方案的有益效果：亚硫酸钠溶液易于计量输送，二氧化硫气体还原效率高且不引入其他金属离子，均可实现ORP反馈控制。
[0023]进一步，步骤(2)中，硫酸锰晶种加入量为2g/L，然后向浸出液中加入锰矿石粉、碳酸锰或碳酸钙调节pH至3.5-4.5，控制反应温度为80-90℃，反应时间为1-2h，每L浸出液通入空气或氧气的流量为0.5L/min;
聚丙烯酰胺溶液的质量分数为0.1%-0.2%，每L反应液加入聚丙烯酰胺溶液的质量为1-5mg，搅拌转速为40-50rpm，搅拌时间为10-15min。
[0024]采用上述进一步技术方案的有益效果：锰矿石粉粒度≤200目可加快溶解速度，提高pH调节的响应灵敏度。
[0025]进一步，步骤(3)中，混合物中银粉的质量分数30%-50%，将步骤(2)得到的滤液以1-2BV/h的流速通过床层;银粉粒度≤100μm，投加量为滤液中氯离子质量的5-10倍。
[0026]采用上述进一步技术方案的有益效果：在含氯溶液中加入银粉，氯离子与银反应生成难溶的氯化银沉淀：Ag+Cl-→AgCl↓。反应过程中银粉表面起催化作用，加速反应进行。银粉粒度≤100μm增大比表面积，提高反应活性;银粉投加量为氯离子质量5-10倍可确保氯离子去除率≥90%，同时控制银粉成本。
[0027]进一步，步骤(3)中，所述惰性载体为陶瓷球;筛分的筛孔≤50μm。
[0028]采用上述进一步技术方案的有益效果：陶瓷球化学性质稳定、机械强度高，作为银粉载体可防止床层压实，延长固定床运行周期。筛孔≤50μm可有效截留银粉颗粒，减少银粉流失，降低运行成本。
[0029]进一步，步骤(4)中，将得到料液步骤(3)得到的料液通入蒸发器进行搅拌真空蒸发结晶，蒸发温度为75-85℃，真空度为-0.06MPa～-0.08MPa，搅拌转速为50-100rpm，当蒸发至固含量10%-15%时加入粒径20-50μm的硫酸锰晶种，加入量为料液质量的0.5%-1.0%，继续搅拌真空蒸发结晶，蒸发浓缩至固含量为40%-50%，得到硫酸锰晶体。
[0030]采用上述进一步技术方案的有益效果：温度控制：通过蒸汽阀门开度与温度
传感器联动;
真空度控制：通过真空泵变频调节与真空度传感器联动;
粒度控制：当粒度监测显示D50低于150μm时，适当降低搅拌转速;当D50高于300μm时，适当增加搅拌转速。
[0031]本发明的有益效果：
本发明高效提取锰资源：通过还原浸出过程的动态调控，提高锰浸出率并降低波动，实现阳极泥中锰资源的高效回收，回收率可达96%以上。
[0032]深度脱除杂质元素：针对铁、氯等关键杂质，分别引入选择性除铁工序和强化除氯工序，使产品中铁含量≤0.002%、氯含量≤0.003%，优于工业级硫酸锰标准要求。
[0033]提升产品结晶质量：通过蒸发结晶过程的多参数协同控制与晶种调控技术，获得粒度均匀(150μm～300μm)、外观洁白、流动性好的硫酸锰晶体。
[0034]实现过程智能控制：建立关键工序在线监测与反馈控制体系，实现工艺参数的自动调节，降低人工干预，提高生产稳定性与一致性。
[0035]推动固废资源化利用：为锌冶炼企业提供一种清洁、高效、经济的阳极泥处理方案，减少
危废处置压力，实现有价金属的综合回收。
[0036]本发明的技术要点主要包括以下五个方面，各单元之间协同配合，构成一套完整的工艺控制方法。与现有技术相比，本发明的创新性体现在：首次将ORP反馈控制应用于锌阳极泥还原浸出过程;首次提出银粉催化除氯与循环再生技术;首次实现结晶过程晶种调控与多参数协同控制;首次建立基于工业互联网架构的在线监测与质量预测系统。
[0037]1.本采用该动态调控方法，锰浸出率可稳定在96%～98%，较传统人工控制方式提高3%～5%，且浸出率波动范围由±5%缩小至±1.5%。
[0038]2.本发明步骤(2)选择性除铁方法，与CN118343842A的区别：该专利采用双膜三室电解槽分离杂质，设备复杂、投资高。本发明采用氧化水解与絮凝强化相结合的方案，工艺流程简化。
[0039]技术效果：铁脱除率可达99.5%以上，滤液中铁含量≤0.002%;锰损失率控制在1.5%以下。
[0040]3.本发明步骤(3)氯离子去除方法，现有技术空白：目前尚无针对锌阳极泥浸出液深度除氯的专利技术。本发明首次提出银粉催化沉淀法。
[0041]工艺原理：在含氯溶液中加入银粉，氯离子与银反应生成难溶的氯化银沉淀：Ag+Cl-→AgCl↓。反应过程中银粉表面起催化作用，加速反应进行。
[0042]技术效果：氯离子去除率可达90%以上，处理后溶液中氯含量≤0.003%;银粉循环使用10次以上仍保持良好活性。
[0043]4.本发明步骤(4)蒸发结晶过程多参数协同控制，与CN223184507U的区别：该专利仅公开了蒸发器作为结晶设备，未涉及多参数协同控制。本发明引入晶种调控技术与多参数联动控制。
[0044]控制逻辑：粒度控制：当粒度监测显示D50低于150μm时，适当降低搅拌转速;当D50高于300μm时，适当增加搅拌转速。
[0045]技术效果：硫酸锰晶体粒度集中在150μm～300μm(占比≥85%)，晶体形态规则，产品流动性好，不结块。
[0046]5.过程质量在线监测与反馈控制：与T/CIEP 0163-2025的区别：该标准虽提出“实现过程自动控制、管理数字化传递”，但未给出具体技术方案。本发明建立了完整的在线监测与控制体系。
[0047]综上，本发明首次将ORP反馈控制应用于锌阳极泥还原浸出：实现还原剂的精准加入，浸出率稳定在96%以上。首次提出银粉催化除氯与循环再生技术：氯去除率≥90%，银粉循环使用，成本可控。首次实现结晶过程晶种调控与多参数协同控制：产品粒度集中度≥85%，外观品质显著提升。首次建立基于工业互联网架构的在线监测与质量预测系统：一次合格率提升至96%以上。锰浸出率：96%-98%(较传统工艺提高3%-5%);铁含量：≤0.002%(优于标准≤0.004%);氯含量：≤0.003%(优于标准≤0.005%);产品粒度：150μm-300μm占比≥85%;一次合格率：≥96%(较传统工艺提高11个百分点);综合生产成本：降低约150-200元/吨硫酸锰。
附图说明
[0048]图1为本发明锌冶炼阳极泥还原浸出制备高纯硫酸锰的系统的结构示意图。
[0049]图2为本发明还原浸出槽的结构示意图。
[0050]图3为本发明除铁反应器的结构示意图。
[0051]图4为本发明固定床反应器、筛分机或沉降分离机的结构示意图。
[0052]图5为本发明蒸发器的结构示意图。
具体实施方式
[0053]下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0054]锌冶炼阳极泥还原浸出制备高纯硫酸锰的系统，包括：还原浸出槽、除铁反应器、板框压滤机或离心机、固定床反应器、筛分机或沉降分离机、蒸发器和控制系统，还原浸出槽、除铁反应器、板框压滤机或离心机、固定床反应器、筛分机或沉降分离机和蒸发器经管路依次连通;
还原浸出槽设置有ORP计、pH计一和温度计一，还原浸出槽安装有还原剂加入管和蒸汽进气管一，还原剂加入管上安装有电动调节阀一，蒸汽进气管一上安装有电动调节阀二，ORP计、pH计一、温度计、电动调节阀一和电动调节阀二分别与控制系统电连接;
除铁反应器设置有pH计二、溶解氧仪和浊度计，除铁反应器安装有空气进气管，空气进气管上安装有电动调节阀三，除铁反应器经管路连接有螺旋给料机，pH计二、溶解氧仪、浊度计、螺旋给料机和电动调节阀三分别与控制系统电连接;
固定床反应器设置有氯离子监测仪，筛分机或沉降分离机安装有银粉循环管路，固定床反应器、筛分机或沉降分离机和银粉循环管路依次循环连接，银粉循环管路上安装有电动调节阀四，氯离子监测仪和电动调节阀四分别与控制系统电连接;
蒸发器设置有激光粒度仪、密度计、温度计二和真空计，蒸发器安装有蒸汽进气管二，蒸汽进气管二上安装有电动调节阀五，蒸发器内设置有搅拌器，蒸发器经管路连接有真空泵，激光粒度仪、密度计、温度计二、真空计、搅拌器、真空泵和电动调节阀五分别与控制系统电连接。
[0055]在一个实施例中，控制系统为PLC控制系统，还包括SCADA系统上位机，PLC控制系统作为SCADA系统下位机与SCADA系统上位机通信连接。
[0056]实施例1
采用本发明系统锌冶炼阳极泥还原浸出制备高纯硫酸锰的方法，包括以下步骤：
(1)还原浸出：将锌冶炼阳极泥和还原剂通入还原浸出槽中搅拌进行还原反应，得到浸出液，还原剂为二氧化硫气体，还原剂的通入速率根据氧化还原电位值动态调节，控制浸出体系的氧化还原电位为-150mV～-50mV(以Ag/AgCl为参比)，反应温度为85℃，反应时间为3h，搅拌转速为200rpm，浸出体系中的初始液固比为4:1mL/g;锰浸出率可达97.2%，亚硫酸盐残留量低;
(2)除铁：将步骤(1)得到的浸出液通入除铁反应器，向浸出液中加入粒径≤10μm硫酸锰晶种作为沉淀载体，加入量为2g/L，然后向浸出液中加入碳酸钙(≤200目)调节pH至4.2，通入空气搅拌进行氧化反应，得到反应液，控制反应温度为85℃，反应时间为90分钟，每L浸出液通入空气的流量为0.5L/min;再将得到的反应液加入质量分数为0.15%的聚丙烯酰胺溶液慢速搅拌进行絮凝沉降，每L反应液加入聚丙烯酰胺溶液的质量为3mg，搅拌转速为40rpm，搅拌时间为12min;
最后采用板框压滤机或离心机进行固液分离，得到滤液;铁脱除率99.4%，锰损失率1.2%;
(3)除氯：采用固定床反应器，内部填充粒度≤100μm银粉与惰性载体陶瓷球的混合物，银粉投加量为滤液中氯离子质量的8倍，混合物中银粉的质量分数35%，将步骤(2)得到的滤液以1.5BV/h的流速通过床层，滤液中的氯离子与银粉反应生成AgCl沉淀，床层定期反洗，反洗液经筛孔≤50μm筛分或沉降回收银粉，得到料液;该方式操作简便，银粉损耗率≤0.3%，氯离子去除率稳定在92%以上;
(4)蒸发结晶：将得到料液步骤(3)得到的料液通入蒸发器进行搅拌真空蒸发结晶，蒸发温度为80℃，真空度为-0.07MPa，搅拌转速为75rpm，当蒸发至固含量12%时加入粒径35μm的硫酸锰晶种，加入量为料液质量的0.8%，继续搅拌真空蒸发结晶，蒸发温度为80℃，真空度为-0.07MPa，搅拌转速为75rpm，蒸发浓缩至固含量为45%，得到硫酸锰晶体。
[0057]实施例2
采用本发明系统锌冶炼阳极泥还原浸出制备高纯硫酸锰的方法，包括以下步骤：
(1)还原浸出：将锌冶炼阳极泥和还原剂通入还原浸出槽中搅拌进行还原反应，得到浸出液，还原剂为质量分数20%的亚硫酸钠溶液，还原剂的通入速率根据氧化还原电位值动态调节，控制浸出体系的氧化还原电位为-200mV～-100mV(以Ag/AgCl为参比)，反应温度为70℃，反应时间为4h，搅拌转速为150rpm，浸出体系中的初始液固比为3:1mL/g;锰浸出率可达96.1%;
(2)除铁：将步骤(1)得到的浸出液通入除铁反应器，向浸出液中加入粒径≤10μm硫酸锰晶种作为沉淀载体，加入量为2g/L，然后向浸出液中加入碳酸钙(≤200目)调节pH至3.5，通入空气搅拌进行氧化反应，得到反应液，控制反应温度为80℃，反应时间为2h，每L浸出液通入空气的流量为0.5L/min;
再将得到的反应液加入质量分数为0.1%的聚丙烯酰胺溶液慢速搅拌进行絮凝沉降，每L反应液加入聚丙烯酰胺溶液的质量为1mg，搅拌转速为40rpm，搅拌时间为15min;
最后采用板框压滤机或离心机进行固液分离，得到滤液;铁脱除率99.6%，滤液铁含量0.0018%，锰损失率1.4%。
[0058](3)除氯：采用固定床反应器，内部填充粒度≤100μm银粉与惰性载体陶瓷球的混合物，银粉投加量为滤液中氯离子质量的5倍，混合物中银粉的质量分数30%，将步骤(2)得到的滤液以1BV/h的流速通过床层，滤液中的氯离子与银粉反应生成AgCl沉淀，床层定期反洗，反洗液经筛孔50μm筛分或沉降回收银粉，得到料液;氯去除率91.5%，处理后氯含量0.0029%。
[0059](4)蒸发结晶：将得到料液步骤(3)得到的料液通入蒸发器进行搅拌真空蒸发结晶，蒸发温度为75℃，真空度为-0.06MPa，搅拌转速为50rpm，当蒸发至固含量10%时加入粒径20μm的硫酸锰晶种，加入量为料液质量的0.5%，继续搅拌真空蒸发结晶，蒸发温度为75℃，真空度为-0.06MPa，搅拌转速为50rpm，蒸发浓缩至固含量为40%，得到硫酸锰晶体。产品粒度D50=165μm，150-300μm占比86%。
[0060]实施例3
采用本发明系统锌冶炼阳极泥还原浸出制备高纯硫酸锰的方法，包括以下步骤：
(1)还原浸出：将锌冶炼阳极泥和还原剂通入还原浸出槽中搅拌进行还原反应，得到浸出液，还原剂为二氧化硫气体，还原剂的通入速率根据氧化还原电位值动态调节，控制浸出体系的氧化还原电位为-100mV～0mV(以Ag/AgCl为参比)，反应温度为90℃，反应时间为2h，搅拌转速为300rpm，浸出体系中的初始液固比为5:1mL/g;锰浸出率可达97.8%，亚硫酸盐残留量低;
(2)除铁：将步骤(1)得到的浸出液通入除铁反应器，向浸出液中加入粒径≤10μm硫酸锰晶种作为沉淀载体，加入量为2g/L，然后向浸出液中加入碳酸钙(≤200目)调节pH至4.5，通入氧气搅拌进行氧化反应，得到反应液，控制反应温度为90℃，反应时间为1h，每L浸出液通入氧气的流量为0.5L/min;铁脱除率99.8%，滤液铁含量0.0012%，锰损失率1.1%;
再将得到的反应液加入质量分数为0.2%的聚丙烯酰胺溶液慢速搅拌进行絮凝沉降，每L反应液加入聚丙烯酰胺溶液的质量为5mg，搅拌转速为50rpm，搅拌时间为10min;
最后采用板框压滤机或离心机进行固液分离，得到滤液;
(3)除氯：采用固定床反应器，内部填充粒度≤100μm银粉与惰性载体陶瓷球的混合物，银粉投加量为滤液中氯离子质量的10倍，混合物中银粉的质量分数50%，将步骤(2)得到的滤液以2BV/h的流速通过床层，滤液中的氯离子与银粉反应生成AgCl沉淀，床层定期反洗，反洗液经筛孔≤50μm筛分或沉降回收银粉，得到料液;氯去除率93.2%，处理后氯含量0.0025%;
(4)蒸发结晶：将得到料液步骤(3)得到的料液通入蒸发器进行搅拌真空蒸发结晶，蒸发温度为85℃，真空度为-0.08MPa，搅拌转速为100rpm，当蒸发至固含量115%时加入粒径50μm的硫酸锰晶种，加入量为料液质量的1.0%，继续搅拌真空蒸发结晶，蒸发浓缩至固含量为50%，得到硫酸锰晶体。产品粒度D50=245μm，150-300μm占比88%。
[0061]银粉投加量为滤液中氯离子质量的5-10倍，当倍数低于5倍时氯去除率降至80%以下;高于10倍时去除率提升不明显而成本显著增加。
[0062]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
说明书附图(5)
声明：
“锌冶炼阳极泥还原浸出制备高纯硫酸锰的系统及方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：呼伦贝尔驰宏矿业有限公司
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