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低品位氧化锰矿与电解锰结晶复盐低温熔盐协同处理回收锰、镁以及铵/氨基础研究

批准号:
52200183
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
20.0 万元
负责人:
何仕超
依托单位:
学科分类:
固废资源转化与安全处置
结题年份:
2024
批准年份:
2022
项目状态:
已结题
项目参与者:
何仕超

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
低品位氧化锰矿和电解锰结晶复盐 (简称结晶复盐) 作为电解金属锰行业重要的固体废弃物,采用堆存的方式处理,不仅占用大量土地,造成严重的环境污染,而且导致锰、镁以及铵/氨资源的严重浪费。针对这一现状,申请人在前期研究和调研的基础上,利用铵类低温熔盐对Mn高价氧化物的还原特性,提出了低品位氧化锰与结晶复盐低温熔盐协同处理回收Mn、Mg以及NH4+/NH3的技术方案。本项目拟对该方案的可行性开展基础研究,阐明低温熔盐反应过程中各组分的物相转化行为,明确协同处理的热力学和动力学特征,揭示低温熔盐还原机理,建立物相转化调控方式。以低温熔盐处理-水浸所得水溶液为基础,建立硫酸盐水溶液热力学体系,明确该体系中各元素沉淀分离的有效区间,选择性沉淀分离、回收Mn、Mg以及NH4+/NH3。该项目的有效开展,对于缓解我国锰矿资源紧缺,消除低品位氧化锰矿与结晶复盐造成的环境污染和资源浪费具有重要指导作用。
英文摘要
Both low-grade manganese oxide ore (LGMOO) and complex sulfate salts crystallised from the production process of electrolytic manganese metal (referred to as crystallised complex sulfate salts, CCSS) are important solid wastes in the electrolytic manganese metal industry. The disposal of them by stockpiling not only consumes considerable areas of land and results in significant environmental pollution, but also leads to a serious waste of manganese, magnesium and ammonium/ammonia resources. In order to solve this problem, on the basis of previous research and investigation, a new technical scheme is proposed for co-treatment of LGMOO and CCSS to recover Mn, Mg, and NH4+/NH3, according to the reduction properties of low-temperature molten salts with ammonium to high valence manganese oxides. In this project, the basic research on the feasibility of this scheme will be carried out, including to clarify the phase transformation behavior of each component during the low-temperature molten salt reaction, determine the thermodynamic and kinetic characteristics of the co-treatment, reveal the reduction mechanism of the low-temperature molten salt clarify the phase transformation, and establish the control method of the phase transformation. Based on the solution obtained from water leaching after low-temperature molten salt treatment, some thermodynamic systems of solutions will be established to define the effective interval of precipitation and separation of various elements in the systems, and finally the Mn, Mg, and NH4+/NH3 will be selectively precipitated and recovered. Those results obtained in this project will provide an important guidance to alleviate the resources shortage of manganese ore in our country, and eliminate the environmental pollution and resource waste caused by LGMOO and CCSS.
在中国,超过90%的锰矿资源为低品位氧化锰矿(简称,低锰矿),其难处理、利用率低源于传统技术造成的高能源消耗、高CO2排放。富矿资源消耗殆尽,有效利用低锰矿为满足锰需求提供了可能。电解锰工业废盐(简称,废盐),由含Mg、Mn、NH4+/NH3、Ca的硫酸盐复合结晶而成。这类废盐对水体、土壤造成潜在的环境威胁。. 以前期铵类熔盐还原研究为基础,本项目提出了以该废盐作为熔盐还原剂,低温熔盐协同处理低锰矿与废盐,并回收Mn、Mg、NH4+/NH3资源的技术方案。研究内容包括:低锰矿的矿物学特征;机械活化对熔盐反应的影响;熔盐反应过程中Mn、Fe的硫酸盐转化行为和特征;熔盐反应机理和动力学条件;熔盐反应产物中Fe的浸出行为;水浸渣的毒性特征;硫化铵脱除杂质离子的热力学和动力学条件;水浸液中Mn、Mg分离的热力学和动力学条件。.研究结果表明,复杂的矿物结构阻碍了低锰矿中Mn的有效提取;机械活化有助于熔盐选择性提Mn,Mn的硫酸盐转化率可达95.37%,Fe仅为2.61%。该熔盐反应过程分为两个阶段:NH3(g)脱除和Fe-Mn置换。水浸可将溶液中Fe降至0.83 mg/L,水浸渣的毒性浸出液满足GB 8976-1996。硫化铵可将水浸液中Al、Cd、Zn、Cu、Fe脱除至~ 0 mg/L,Co、Ni降至1 mg/L以下。水浸液中99.31%的Mn以MnCO3被选择性沉淀,99.93%的Mg以鸟粪石回收,NH4+/NH3以(NH4)2SO4结晶回收,处理1吨低锰矿可获得约7200元的收益。单独处理该废盐饱和溶液,97.49%的Mn以MnSO4·H2O回收,92.78%的Mg以4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O回收,处理1吨废盐可获得约2000元的收益。. 本研究探明了熔盐反应过程中Mn、Fe的硫酸盐转化规律,并为水溶液体系中Mn、Mg选择性分离提供了理论和实践基础。在实现低锰矿与废盐有效处理的同时,实现了其中Mn、Mg、NH4+/NH3资源的回收,为企业带来了经济效益。对于电解锰清洁化生产,工业废物处理具有重要意义,推广应用前景巨大。
硫酸铁废盐基低温熔盐处理低品位软锰矿选择性提锰基础研究
  • 批准号:
    2026JJ50199
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2026
  • 负责人:
    何仕超
  • 依托单位:
国内基金
海外基金