Vol.28 No.I 李浩然等：三相氯化法言集分离大洋多金属结核中有价金属 ·39· 探讨和实践总结，三相氧化的主要影响因素是：碱 锰配比、氧化温度、锰粉细度、通气量、矿浆浓度等 几个方面 2.1温度对Mn转化率的影响 制取锰酸钾的氧化反应需要在较高温度下才 1一空压机、空气或氧气钢瓶：2一电加热套：3一密闭压力釜： 能进行，如把锰粉与氢氧化钾的混合料置于空气 4一加料口：5一搅拌桨：6一搅拌机电机：7一测温热电偶：8- 搅拌机转速控制器：9一反应器温度控制仪 中若干天，并未发现有K2MnO4生成.当温度升 图】魅结核深度综合利用实验装置示意图 高到一定范围时，MnO2转化率增加. Fig.1 Schematic diagram of experimental facility for multipur- 反应条件1：碱锰的物质的量的比为45，空气 pose use of polymetallic modules 通入速率0.5m3.h1,锰结核粒度-200目，反应 液400mL·h1左右，根据反应器内液面变化情 时间5h.实验数据如图2(a)所示. 况，随时调整，以补充出气带水损失，反应过程中 从图中可以看出，无论是以滤液还是以滤饼 保持气体流量不变，用不锈钢管取样器取样，以 为基准进行计算，在此反应条件下，240℃时锰结 分析反应转化率随时间的变化.第一个1h内每 核中Mn的转化率较高.这可能是由于此反应为 l5min取样一次，以后每30min取样一次.实验 一放热反应，虽然温度升高有利于加快反应速率， 结束后，停止加热，冷却水停止通入，气量减少为 但反应时间过长可能导致反应逆向进行 0.1m3.h-1搅拌混合物料，滴加10%KOH1000 反应条件2：碱锰的物质的量的比为45，空气 mL,1000mL清水冲洗反应器.浆液与洗水混 通入速率0.5m3h1,锰结核粒度-200目，反应 合，冷却到80℃左右过滤，滤布用耐强酸碱涤仑 时间30min.实验数据及对反应影响如图2(b)所 布.过滤清液供下次实验使用.滤渣用10% 示 KOH溶液浆化洗涤，加热后过滤，滤渣再用热水 从图中可以看出，无论是以滤液还是以滤饼 浆化洗涤一次，滤饼呈红棕色，转化率低时呈暗棕 为基准进行计算，在此反应条件下，锰结核中Mn 色.滤饼烘干称重分析锰含量 的转化率随着温度的升高而增加，这可能是由于 取出的高温料样放入塑料瓶中，瓶外用自来 温度升高有利于加快反应速率，使反应进行的比 水冷却，防止塑料瓶烫坏.盖紧瓶盖，料样迅速凝 较完全 固.样品锰的分析采用硝酸铵一亚铁容量法测定 2.2反应时间对Mn转化率的形响 出单位质量凝固料样中可溶性锰量，包括初始 反应条件：诚锰的物质的量的比为45，空气 KOH溶液中的饱和可溶性锰与所加入MnO2氧 通入速率为0.5m3.h1,锰结核粒度为-200目， 化浸出转化成的可溶性锰量 反应温度为300℃.实验数据及对反应影响如图 2 结果与讨论 3所示. 从上图可以看出，在反应进行2h时反应的 锰结核的三相氧化反应为： 转化率达到最高.由于此反应是一个放热反应， 2MnO2 +4KOH+O2-+2K2MnO+2H2O. 反应的速度很快，因此在2h左右即可进行的较 影响氧化反应的因素是多方面的，经过理论 为完全.反应时间延长，转化率反而下降，说明有 100 (a) 70r (b) 吧 60 850 .60 第40 30 ★一滤液 一鲁一滤饼 204 ◆一滤液 b ★一滤饼 220240260280300320340360380 260 280 300 温度/℃ 温度/℃ 图2温度对Mn转化率的彩响.(a)反应时间5h;(b)反应时间30mn Fig.2 Influence of tempreture on the conversion rate of Mn.The reaction time is 5 h(a)and 30 min (b)李浩然等 三相舰化法富集分离大洋多金属结核中有价金属 一空压机 、 空气或氧气钢瓶 一 电加热套 一 密闭压 力釜 一加料 口 一搅拌桨 一搅拌机 电机 一测 温热 电偶 一 搅拌机转速控制器 一反应器温度控制仪 圈 锰结核深度综合利用实验装皿示意图 口旧 五 曰， 碘 川 叮 · 侧” 此 叹 即 抑 叼 韶 液 · 一 ‘ 左 右 ， 根 据 反 应 器 内液 面 变化 情 况 ， 随时调整 ， 以补 充 出气带水损失 反应过程 中 保持气体流 量 不变 用不 锈 钢 管 取 样 器 取样 ， 以 分析反应转化率随 时 间的变化 第 一 个 内每 取 样 一 次 ， 以 后 每 取样 一 次 实验 结束后 ， 停 止 加热 ， 冷却水停止通 入 ， 气量减少 为 · 一 ‘搅拌混 合物 料 ， 滴 加 ， 清水 冲洗 反 应 器 浆液 与 洗 水 混 合 ， 冷却到 ℃ 左右 过 滤 ， 滤 布用 耐 强 酸碱 涤仑 布 过 滤 清 液 供 下 次 实 验 使 用 滤 渣 用 溶液浆化洗 涤 ， 加热 后 过滤 ， 滤 渣 再用 热 水 浆化洗涤一次 ， 滤饼呈红棕色 ， 转化率低时呈暗棕 色 滤饼烘干 称重分析锰含量 取 出的高温 料样 放入 塑 料 瓶 中 ， 瓶 外 用 自来 水冷却 ， 防止塑 料瓶烫坏 盖 紧瓶盖 ， 料样迅速凝 固 样 品锰 的分析采 用硝 酸 铁 一 亚铁容量法 测 定 出单 位 质 量 凝 固 料 样 中可 溶 性 锰 量 ， 包 括 初 始 溶液 中的饱 和 可溶性锰与所 加入 氧 化浸 出转化成的可溶性锰量 结果与讨论 锰结核的三相氧化反应为 影响氧 化反应 的因素一是 多方面 的 经过 理论 探讨和 实践 总结 ， 三相氧化 的主要影 响 因素是 碱 锰配 比 、 氧化温度 、 锰粉细度 、 通气量 、 矿浆浓度等 几个方面 温度对 转化率的影响 制取锰酸钾的氧化反应需要在较高温度下才 能进行 ， 如把锰 粉与氢 氧化钾 的混 合料置 于 空气 中若干 天 ， 并未 发现 有 认 生成 当温度 升 高到 一定范 围时 ， 转化率增加 反应条件 碱锰的物质 的量的 比为 ， 空气 通入速率 衬 · 一 ’ ， 锰结核粒度 一 目 ， 反 应 时间 实验数据如 图 所示 从图中可 以看 出 ， 无 论是 以滤 液 还是 以 滤饼 为基准进行计算 ， 在此 反 应条件下 ， ℃ 时锰 结 核 中 的转化率较高 这 可能是 由于 此 反 应 为 一放热反 应 ， 虽然温度升高有利于加快反应速率 ， 但反 应 时间过长可能导致反 应逆 向进行 反 应条件 碱锰的物质的量 的 比为 ， 空气 通 入速率 耐 · 一 ’ ， 锰结核粒度 一 目 ， 反应 时间 实验数据及对反应影响如图 所 示 从 图 中可 以 看 出 ， 无 论是 以 滤 液 还是 以 滤 饼 为基 准进行计算 ， 在此反 应条件下 ， 锰结 核 中 的转化率随着温度的升高而增 加 这可能是 由于 温度升高有利于 加快 反 应速 率 ， 使反 应进行 的 比 较完全 反应时间对 转化率的影响 反应 条 件 碱锰 的物 质的量 的 比为 ， 空 气 通入速率为 · 一 ’ ， 锰结核粒 度为 一 目 ， 反应温度为 ℃ 实验数据及对 反 应 影 响如 图 所示 从上 图可 以 看 出 ， 在 反 应进 行 时反 应 的 转化率达到 最 高 由于 此 反 应是 一个 放热反 应 ， 反应 的速度很快 ， 因此 在 左 右 即 可 进行 的较 为完全 反 应时 间延长 ， 转化率反 而下降 ， 说 明有 、 ，了 产‘ 、 ， 苦︸ 僻牟撰碧芝口 洲 一司卜 门卜 滤液 滤饼 芝叨 哥水识 飞氦 一成 卜 ’ 匕 温度 ℃ 刊卜 奋 滤液 滤饼 温度 ℃ 图 沮度对 转化率的影响 反应时间 句 反应时间 恤 加 彻 坛 卜 助 回 】