一种利用锰尾矿和绿矾制备碳酸锰及铁基SCR催化剂的方法与流程

一种利用锰尾矿和绿矾制备碳酸锰及铁基scr催化剂的方法
技术领域
1.本发明属于固废资源化利用领域，主要涉及一种利用锰尾矿和绿矾制备碳酸锰及铁基scr催化剂的方法。


背景技术：

2.锰及其化合物，在国民经济发展中具有重要的战略地位，广泛应用于国防、钢铁、建材、化工以及农业等领域。随着工业技术的不断提升，锰矿产业的快速发展，对锰资源的需求量日益增加，带来的锰尾矿资源囤积问题日益加重。据统计，每生产1吨电解金属锰，需消耗7～8吨锰矿石，产生5～6吨锰渣。长期以来，锰尾矿作为锰生产过程中的废弃物，不能得到综合利用，即占用了大量的土地资源，造成了严重的环境污染，同时也造成了大量的资源浪费。因此，解决锰尾矿的综合利用迫在眉睫。
3.针对锰尾矿的锰元素资源化利用，学者进行了广泛研究。专利cn109354071b利用钛白废硫酸还原浸出锰尾矿，所得白色浸出渣的重金属指标达到国家硅藻土建材标准，可作硅藻土使用；对浸取液采用二(2-乙基己基)磷酸酯萃取，并用轻烧粉或氧化镁作为皂化剂皂化，然后对浸出液反萃取、除杂后结晶生产电池级硫酸锰盐。专利cn109399723b利用钛白粉生产出的废酸为辅料，添加mno2矿与fes2，生产出电解金属锰产品和硫酸铵产品获得成功，解决了钛白废酸造成的环境污染问题，生产的电解金属锰产品质量高，达到yb/t051—2003djmna高纯级产品标准。专利cn1724697a中公开了一种利用钛白废酸中的h2so4与fe
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为辅助材料，添加二氧化锰矿与硫铁矿制取电解金属锰。专利cn102220491a公开了一种采用酸浸法，以卧式多室高压浸出釜，不断向浸出釜输入蒸汽，实现从锰矿、锰尾矿及锰渣中回收锰的方法。然而，上述方法存在着采用的原料昂贵以及工序复杂的问题，一定程度上限制了锰尾矿的回收利用。因此，有必要寻求更加廉价的原料或更简单的操作工艺来满足锰尾矿的资源化利用。
4.绿矾(主要成分为feso4·
7h2o)是以钛铁矿为原料，经硫酸法生产钛白所排放的固体废弃物之一，每生产1吨钛白将副产约3.5吨绿矾。2020年，我国硫酸法钛白产量约为320万吨，排放的绿矾达1100万吨。其中，绿矾含有锰、钙、铝、镁、钛、锌等杂质，提纯工序复杂，成本较高。以绿矾热分解制酸，能耗较高，生产成本高于现有硫磺制酸。随着钛白粉行业的快速发展，绿矾的资源利用问题亟待解决。
5.基于上述，本发明利用锰尾矿与绿矾混合焙烧，提取并分离锰尾矿的锰元素进入溶液，浸出渣为氧化铁和二氧化硅，分别制备成碳酸锰和铁基scr催化剂。该工艺采用锰尾矿与绿矾混合焙烧浸出工艺，操作简单，生产成本低，易分离，实现了对锰尾矿与绿矾的回收利用，同时溶液中浸出的铁极少，净化工序大大简化。该工艺结合锰尾矿与绿矾自身特征，使固废资源化，具有经济效益显著，环境友好的特点。


技术实现要素：

6.本发明针对锰尾矿资源化利用与钛白工业固废处理问题，提供一种利用锰尾矿和
绿矾制备碳酸锰及铁基scr催化剂的方法。
7.本发明所述利用锰尾矿和绿矾制备碳酸锰及铁基催化剂的方法，以锰尾矿和绿矾为原料，工艺步骤依次如下：
8.1、绿矾分解锰尾矿
9.将细磨至150μm以下的锰尾矿与绿矾均匀混合，控制锰尾矿与绿矾质量比为1:1～8；将混合料在500～900℃下焙烧30～240min，得到固体产物；
10.2、焙烧产物浸出
11.将步骤1得到的固体产物用去离子水在25～100℃下浸出，浸出时间为30～180min，液固质量比为1～8:1，浸出浆料经固液分离，得到含硫酸锰的浸出液和滤渣(主要成分为fe2o3、sio2)；
12.3、制备铁基scr催化剂
13.将步骤2得到的滤渣加入盐溶液(硝酸铈，硝酸铌，偏钒酸铵，硝酸钐)中，80℃水浴搅拌至完全蒸干后，置于鼓风干燥箱100℃真空干燥12h，得到铁基scr催化剂；
14.4、制备碳酸锰
15.向步骤2得到的滤液中加入缓慢加入氨水，去除杂质，向滤液加入适量(硫酸锰与碳酸铵的摩尔比为1:1～5)，浓度为1～5mol/l的碳酸铵溶液，收集沉淀产物并干燥，得到碳酸锰产品。
16.本发明与现有技术相比具有以下优点：(1)本工艺采用工业固废作为原料，实现了废物资源化利用；(2)本工艺反应条件温和；(3)本工艺使用固废绿矾，来源广泛，既减小了环境污染又节约了生产成本；(4)本发明工艺简单，操作方便，生产成本低，具有工业化应用前景。
附图说明
17.图1是摘要附图，且为本发明的工艺流程图
具体实施方式
18.下面结合实施例对本发明作详细说明，但是本发明的保护范围不仅限于下面的实施例。
19.表1：锰尾矿的化学成分(wt.％)
[0020][0021]
实施例一
[0022]
(1)将细磨至150μm以下的锰尾矿与绿矾混合均匀，且锰尾矿与绿矾质量比为1:1；将混合料在900℃下焙烧30min，得到固体产物；
[0023]
(2)将步骤1得到的固体产物用去离子水在25℃下磁力搅拌，浸出180min，液固质量比为1:1，经固液分离，得到含硫酸锰的浸出液和滤渣；
[0024]
(3)将步骤2得到的滤渣加入硝酸铈溶液中，80℃水浴搅拌至完全蒸干后，置于鼓风干燥箱100℃真空干燥12h，得到铁基scr催化剂；
[0025]
(4)向步骤2得到的滤液中加入缓慢加入氨水，过滤去除铝及铁离子，向滤液加入适量(硫酸锰与碳酸铵的摩尔比为1:1)、浓度为5mol/l的碳酸铵溶液，收集沉淀产品并干燥，得到碳酸锰产品。
[0026]
实施例二
[0027]
(1)将细磨至150μm以下的锰尾矿与绿矾混合均匀，且锰尾矿与绿矾质量比为1:3；将混合料在750℃下焙烧120min，得到固体产物；
[0028]
(2)将步骤1得到的固体产物用去离子水在50℃下磁力搅拌，浸出120min，液固质量比为3:1，经固液分离，得到含硫酸锰的浸出液和滤渣；
[0029]
(3)将步骤2得到的滤渣加入硝酸钐溶液中，80℃水浴搅拌至完全蒸干后，置于鼓风干燥箱100℃真空干燥12h，得到铁基scr催化剂；
[0030]
(4)向步骤2得到的滤液中加入缓慢加入氨水，过滤去除铝及铁离子，向滤液加入适量(硫酸锰与碳酸铵的摩尔比为1:3)，浓度为3mol/l的碳酸铵溶液，收集沉淀产品并干燥，得到碳酸锰产品。
[0031]
实施例三
[0032]
(1)将细磨至150μm以下的锰尾矿与绿矾混合均匀，且锰尾矿与绿矾质量比为1:5；将混合料在650℃下焙烧120min，得到固体产物；
[0033]
(2)将步骤1得到的固体产物用去离子水在80℃下磁力搅拌，浸出60min，液固质量比为6:1，经固液分离，得到含硫酸锰的浸出液和滤渣；
[0034]
(3)将步骤2得到的滤渣加入偏钒酸铵溶液中，80℃水浴搅拌至完全蒸干后，置于鼓风干燥箱100℃真空干燥12h，得到铁基scr催化剂；
[0035]
(4)向步骤2得到的滤液中加入缓慢加入氨水，过滤去除铝及铁离子，向滤液加入适量浓度(硫酸锰与碳酸铵的摩尔比为1:4)为2mol/l的碳酸铵溶液，收集沉淀产品并干燥，得到碳酸锰产品。
[0036]
实施例四
[0037]
(1)将细磨至150μm以下的锰尾矿与绿矾混合均匀，且锰尾矿与绿矾质量比为1:8；将混合料在500℃下焙烧240min，得到固体产物；
[0038]
(2)将步骤1得到的固体产物用去离子水在100℃下磁力搅拌，浸出30min，液固质量比为8:1，经固液分离，得到含硫酸锰的浸出液和滤渣；
[0039]
(3)将步骤2得到的滤渣加入硝酸铈与硝酸钐混合溶液中，80℃水浴搅拌至完全蒸干后，置于鼓风干燥箱100℃真空干燥12h，得到铁基scr催化剂；
[0040]
(4)向步骤2得到的滤液中加入缓慢加入氨水，过滤去除铝及铁离子，向滤液加入适量(硫酸锰与碳酸铵的摩尔比为1:5)，浓度为1mol/l的碳酸铵溶液，收集沉淀产品并干燥，得到碳酸锰产品。