關于從沉鋅后液中萃取錳的方法的探討

楊啟光 楊海濱

云南祥云飛龍再生科技股份有限公司 云南 祥云 672100

引言

因在鋅電積過程中新液——電積液體系中需要維持一定量的Mn2+離子的存在，才有利于電積的正常進行和陰陽極板的保護，就需補加一定量的Mn2+。而傳統工藝補錳可以直接用軟錳礦經過浸出凈化后進入新液中，用軟錳礦直接浸出凈化得到錳的總成本極其高，每生產一噸錳約成本為14772.81元。就目前我們公司的萃取工藝而言，電積過程所需的Mn2+離子則需長久補充，綜合幾種補錳的方法來看，最有效的一種方法是從溶液中萃取Mn2+——反萃后進入新液中，用此方法則大大降低了加工成本，在生產實際中我們有大量的Mn2+存在于鋅的浸出液中，該實驗的目的是能將此浸出液中的Mn2+回收后直接配入電積液中，達到降低生產成本和改善操作環境的目的。

1 試驗目的

用萃取劑（P204）回收萃取鋅萃余液中的Mn2+，在萃取反萃過程中其他可能會影響鋅電積的雜質帶入情況，同時考查NH4+的帶入情況，最終檢驗錳的反萃后液能否滿足鋅的電解要求[1]。

2 試驗原理和工藝

在鋅萃取后液——萃余液中經沉鋅后的溶液，將沉鋅后液經過鋅粉除鎘，經壓濾后作為萃取錳的原液，經過鋅粉除Cd后，后液Cd含量＜5mg/L；同時將除鐵后的有機相（鐵＜50mg/L）用碳酸氫銨水溶液（60g/L）進行皂化,碳酸氫銨水溶液返回配液循環使用，皂化后的有機相和原液混合萃取、分相，富有機相經電積廢液反萃可得含錳較高的反萃后液，反萃后液并入鋅系統萃取的反萃液，貧有機相返回皂化[2]。反應機理如下：

圖1 P204萃取Mn2+ 的工藝流程簡圖

3 條件試驗

3.1 貧有機相皂化

碳酸氫銨水溶液： NH4HCO3(NH4+≥17.1，H2O≤3.5)60g和1L水攪拌溶解至無沉淀。

貧有機相：除鐵后的貧有機相（P204288.49g/L），鐵含量＜50mg/L。

分別考查皂化后有機相的體積變化如下表：

表1 貧有機相的皂化

從上表可得出結論：有機相帶水率是指貧有機相皂化分相完成后有機相體積的膨脹率，在貧有機相皂化時，相比控制1.0～1.25之間是最佳值，既可很好的皂化有機相，又可將碳酸氫銨溶液盡可能少的帶進有機相中。

3.2 錳的萃取

原液：沉鋅后液經除鎘壓濾后的溶液。

有機相：是經60g/L碳酸氫銨皂化后的有機相，用表一試驗皂化后的有機相。

攪拌混合時間為：3 分鐘。

溫度為：28～32 ℃。

試驗見下表：

表2 錳的萃取試驗

從上表可得出結論：在萃取過程中，錳的萃取率的高低主要是根據有機相的皂化率的高低決定的，但在皂化時又不能將有機相無限皂化，因其帶水量太大，在萃取時碳酸氫銨溶液帶入萃余液中，在生產過程就需大量補加清水[3]。

4 流程試驗

4.1 工藝控制條件

4.1.1 碳酸氫銨溶液：60g/L，循環補加，NH4+濃度為14g/L，皂化后水相PH6.0～6.5。

4.1.2 有機相皂化相比1～1.2之間。

4.1.3 萃取相比根據原液錳含量及萃余液錳含量來確定相比，監控萃余液pH值在4.0～4.5之間為萃取錳的最佳值。

4.1.4 反萃相比O/A ：4。

4.2 流程試驗（萃取富有機相未深度分相）

4.2.1 流程試驗一。

皂化有機相相比：O/A=1.21，皂化前水相PH=7.0，皂化后水相PH=6.0，混合攪拌時間為5.7分鐘，皂化分相時間為5分鐘。

萃取相比：O/A=1.23，萃取溫度：26℃，萃余液PH=4.0，混合攪拌時間為5.7分鐘，分相時間為30秒。

反萃相比：O/A=4.93。

流量：有機相148ml/分、碳酸氫銨122 ml/分、原液120 ml/分、反萃液30 ml/分。

4.2.2 流程試驗二。

皂化有機相相比：O/A=1.29，皂化前水相PH=7.5，皂化后水相PH=6.5。

萃取相比：O/A=1.32，萃取溫度：28℃，萃余液PH=5.0。

反萃相比：O/A=4.4。

流量：有機相154ml/分、碳酸氫銨119 ml/分、原液116ml/分、反萃液35 ml/分。

在萃取反萃過程中，反萃后液離子濃度NH4+、Cd2+、Cu2+、Co、Ca、Mg、F、 Cl 均有增加趨勢，而且在萃取時萃余液pH值越高帶入的雜質越多，即錳的萃取率越高，帶入反萃后液的雜質越多。

5 結束語

5.1 效益分析

5.1.1 碳酸錳浸出凈化的成本：制得1噸Mn2+。

5.1.2 萃取錳的成本：制得1噸金屬Mn2+。以皂化有機相相比為1，其錳的萃取率為75%，18 g 碳酸氫銨能萃取5.047g Mn2+，即萃1噸錳需碳酸氫銨3.56噸，而碳酸氫銨僅796元/T，忽略人工資和電費不計，除鎘耗用的鋅粉因沉鋅后液進鉀鹽車間蒸餾鍋前也需除鎘，鋅粉耗用也可忽略，則生產1噸Mn2+僅需2833.76元。以2015年共耗用碳酸錳1325.850T 等于464.07T Mn2+需費用6855628.33元，而采用萃取僅需1315063.00元，可節約成本5540565.33元。

5.2 結論

嚴格控制好工藝操作條件，得到的錳反萃后液，雖然雜質略高一點，但經過稀釋至鋅的反萃后液中，完全能滿足鋅電解的要求。

從經濟角度考慮，錳萃取（僅計碳酸錳浸出及凈化，其余如碳酸鍶耗用量的增加未計算在內）每年至少可以節約554萬元。