锰用途广泛，是农业上重要的微量元素。在畜牧业和饲料工业中，经常在饲料中添加适量硫酸锰。硫酸锰还广泛应用于医药、食品、农药、造纸和催化剂工业。随着科学技术的不断进步，其用量和应用领域将不断扩大。硫酸锰是碱性锰盐，只有含有一个结晶水的硫酸锰才具有相对稳定的物理性质。除了试剂级和有特殊要求的含有4 ~ 5个结晶水的产品，几乎所有的工厂都生产含有一个结晶水的产品。随着高品位锰资源的枯竭，传统的蒸发浓缩生产工艺已难以满足硫酸锰产品的生产需求。因此，研究、开发和应用硫酸锰生产新技术尤为必要。

一.测试部分

(1)原材料

软锰矿、黝铜矿、菱锰矿和黄铁矿的化学分析及矿粉粒度见表1和表2。钛业废酸:ρ(h2so 4)= 168毫升，ρ(feso 4)= 118毫升。浓硫酸:W (H2SO4) = 96%。

表1软锰矿、黝铜矿和菱锰矿的化学分析结果%

注:1)广西桂平软锰矿物相分析结果:W (MnO2) = 30.02%，W (Mn2O3) = 2.25%，W(MNC O3)= 0.88%；2)广西灵山太平黝铜矿的物相分析

结果:氧化锰含量为29.5%，氧化锰含量为3.01%，碳酸锰含量为0.5%；3)广西大新菱锰矿:w(MnCO3)=39.58%。

表2广西德保硫铁矿化学分析结果%

㈡主要设备

浸锰槽φ1000mm×1200mm；BMS 6/450-U压滤机；BAS 6/400-N不锈钢压滤机(过滤压力1MPa，过滤温度-5 ~ 200℃)；Ys-100l高压釜；22-4电热恒温干燥箱。

(3)工艺流程

软锰矿或黝铜矿制备硫酸锰的工艺流程见图1。菱锰矿制硫酸锰的工艺流程见图2。

软锰矿或黝铜矿制取硫酸锰的工艺流程示意图。

图2菱锰矿制备硫酸锰的工艺流程示意图

(4)原则

根据硫酸锰超过100℃溶解度急剧下降的原理，通过预浓缩、除杂、高压釜结晶提纯生产硫酸锰产品。硫酸锰的溶解度曲线如图3所示。

图3硫酸锰溶解度曲线

二。结果和讨论

(1)压力釜结晶和预浓缩

将上述三种锰矿制备的合格中性溶液用压力釜进行预浓缩和净化，中性溶液质量见表3。将100L中性溶液注入高压釜中，并用压力为1.5 MPa的蒸汽间接加热。当釜内温度升至190 ~ 195℃时，釜内压力达到1.3~1.4 MPa，保压10 ~ 15 min。部分上清液通过取样排水阀排出，达到预浓缩和初步净化的目的。结果如表4所示。然后通过减压阀释放压力，将预浓缩后的物料通过出料阀排入冷却溶解罐，冷却溶解后静置陈化，达到二次净化的目的。结果如表5所示。从表4和表5的结果可以看出，高压釜结晶预浓缩的效果非常理想。它是关键工艺流程的选择和终点温度的控制。

表3中性液体质量分析结果g/L

表4高压釜排出上清液的分析结果

注:站立时间为12分钟。

表5预浓缩液在压力釜中冷却、溶解、静置、陈化和纯化的分析结果

(2)硫酸锰产品在高压釜中结晶

将净化后的预浓缩液注入压力釜，当釜内温度升至190 ~ 195℃时，釜内压力可达1.3~1.4 MPa。在这种状态下静置8 ~ 10分钟，部分上清液将通过取样排水阀排出，再通过排出阀排入板框压滤机进行固液分离。结果如表6所示。干燥后，对产品进行测试和分析，结果如表7所示。从表6和表7可以看出，在高压釜中结晶的硫酸锰结晶率高，质量稳定可靠。这个过程控制的关键是每个水壶的生产时间。时间过长，产品含铁量增加，产品外观颜色变黄。

表6高压釜中结晶硫酸锰研究结果

注:1#、2#为二矿加酸预浓溶液；3#和4#是预浓缩的菱锰矿溶液。

表7硫酸锰产品的检测结果%

注:1)外观颜色为鲜艳的浅玫瑰色；2)硫酸锰指硫酸锰H2O。

三。结论

1)高压釜结晶法生产硫酸锰具有单位设备生产效率高、能耗低、回收率高的优点。2)技术先进，工艺可靠，运行稳定，质量高，为我国丰富的低品位锰矿资源的综合利用开辟了一条新途径，具有极高的社会效益和经济效益。3)以此生产工艺为基础，可进一步开发出w(Mn)≥45.5%的高纯合成碳酸锰、w(MnO)≥98%的高纯四氧化三锰和W (MnO _ 2) ≥ 93.5%的高纯电解二氧化锰。4)高压釜结晶生产硫酸锰是硫酸锰的弱酸性溶液在压力体系中的物理化学反应过程。设备系统的材质和质量要求严格，系统中的设备管道配置要科学合理，否则会影响系统的正常安全运行。5)原材料的理化特性决定了生产工艺和技术参数。