[0001] 本发明涉及电解金属锰原料的除铁技术领域，具体为一种电解金属锰原料混投除铁工艺。

[0002] 电解金属锰作为众多重要工业领域不可或缺的关键原料，然而，用于生产的电解金属锰原料通常含有铁杂质，这严重影响了产品的纯度和性能，极大地限制了其在高端应用中的表现，为提高电解金属锰的生产量，混投可以充分利用各批次原料，避免因个别批次铁含量过高或过低而需要单独处理所增加的成本，因此需要通过测定，来计算各批次原料的铁含量，来提高除铁的效果。

[0003] 但是大部分的金属锰进行混投在除铁的过程中，难以对不同批次的原料进行分别测定铁含量，生产决策会变得盲目，无法准确判断何时需要调整除铁试剂的使用量，导致降低除铁效果和资源浪费的问题。

[0040] 下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0041] 请参阅附图1，本发明实施例提供一种电解金属锰原料混投除铁工艺，包括以下方法步骤：

[0042] S1：金属锰原料的预处理

[0043] 将不同批次开采的锰矿石分别破碎成颗粒，分开放置，并计算各批次锰矿石的质量；

[0044] S2：金属锰原料铁含量检测

[0045] 分别取各批次锰矿石样品加入置于锥形瓶中，再加入盐酸，加热使其完全溶解，之后加入氯化亚锡溶液，将三价铁还原为二价铁，且将未进行反应的氯化亚锡用氯化汞氧化除去得到样品溶液，通过加入硫磷混酸，硫磷混酸由硫酸和磷酸按比例混合而成，调节溶液的酸度，再加入二苯胺磺酸钠指示剂，重铬酸钾标准溶液进行滴定，直至溶液呈现稳定的紫红色为终点；

[0046] S3：计算铁含量

[0047]

[0048] 其中：

[0049] C是重铬酸钾标准溶液的浓度(mol/L)

[0050] V是重铬酸钾标准溶液消耗的体积(mL)

[0051] 56是铁的摩尔质量(g/mol)

[0052] m是电解金属锰原料样品的质量(g)

[0053] ω(Fe)是铁的含量(％)

[0054] 再通过

[0055] ω平均(Fe)为不同批次的金属锰原料铁含量的平均铁含量；

[0056] S4：溶液制备

[0057] 将S1所得的锰矿石原料混投至耐酸反应容器中，控制温度，加入硫酸溶液以及氯化铵进行酸浸，再进行搅拌混合；

[0058] S5：加入除铁试剂

[0059] 在S4所得的金属锰溶液加入除铁试剂进行搅拌，除铁试剂由锰粉组成，根据2Fe3++2+ 2+
Mn＝2Fe +Mn 化学计量关系，铁与锰的摩尔比为2：1则得出需要加入的锰粉的质量计算公式

[0060] 其中m总为电解金属锰原料样品的总质量

[0061] 55是锰的摩尔质量(g/mol)；

[0062] S6：沉淀生成以及沉淀分离

[0063] 缓慢滴加氢氧化钠溶液调节溶液的pH值，让二价铁离子以氢氧化亚铁沉淀的形式通过过滤从溶液中分离出来。

[0064] S1中不同批次的锰矿石破碎和研磨成颗粒至100目至200目之间，将超过200目大小的杂质进行过滤后排出。

[0065] 具体的，将不同批次的锰矿石破碎研磨大小均匀的颗粒，有效提高后续锰矿石颗粒反应面积，有利于后续的加工处理和化学反应的一致性。

[0066] S2中取各批次锰矿石颗粒0.5—1.0克，锥形瓶为250mL容量，加热温度为(40‑70℃)，盐酸溶液加入为20—30ml，其盐酸与水的体积比为1：1，氯化亚锡溶液浓度为50—60g/L，通过20滴/mL的滴管对锥形瓶进行滴加10‑20滴，在20‑25度的温度下放置2‑3分钟进行反应，氯化汞浓度约为7.4g/100ml，与氯化亚锡进行反应后得到样品溶液。

[0067] 具体的，需要测定各批次锰矿石中铁元素的含量可以各取0.5—1.0克含量的锰矿石颗粒进行检测，且通过锥形瓶能够直观地看到溶液体积的变化情况，有助于反应进程的判断和控制，而盐酸能够与金属锰原料样品发生化学反应，其具有较强的酸性，使样品中的铁等成分转化为离子状态进入溶液，而氯化亚锡可以将溶液中的三价铁离子还原为二价铁离子，而通过20‑25度的温度下放置2‑3分钟进行反应，可以确保还原反应充分进行，之后通过氯化汞可以将过量的氯化亚锡反应，从而消除其对后续样品溶液滴定测定的干扰，保证滴定结果的准确性。

[0068] S2中硫磷混酸由100—150mL硫酸与600—700mL混合冷却后，再加入100—150mL磷酸搅拌后得到，而二苯胺磺酸钠为显色剂滴加样品溶液内3‑4滴，所述重铬酸钾标准溶液由重铬酸钾和水组成，其浓度为0.05mo l/L。

[0069] 具体的，硫磷混酸可以调节溶液的酸度，提高重铬酸钾的氧化能力以及保证铁的氧化反应顺利进行，而二苯胺磺酸钠在滴定过程为指示剂，在随着重铬酸钾标准溶液的滴入，可以将二价铁离子逐渐被氧化为三价铁离子，当接近滴定终点时，溶液中过量的重铬酸钾会将二苯胺磺酸钠氧化，使其变为紫红色，从而指示滴定达到终点。

[0070] S3中通过重铬酸钾标准溶液的滴定体积V，计算各批次金属锰原料样品中铁含量，进而计算不同批次的金属锰原料铁含量的平均铁含量。

[0071] 具体的，在指示滴定达到终点时，通过观察重铬酸钾滴定前与滴定后之间锥形瓶中的刻度变化，可以判断重铬酸钾标准溶液的体积V，来测得不同批次的金属锰原料铁含量的平均铁含量，从而选择定量与混投的锰矿石颗粒所需的锰粉进行反应，避免锰粉的过度与过少的放置。

[0072] S4中耐酸反应容器由聚四氟乙烯制成，其控制温度至80‑90℃，同时其内部配备搅拌装置，硫酸溶液浓度为2—4mo l/L，氯化铵溶液的浓度在1—3mo l/L。

[0073] 具体的，聚四氟乙烯制成的耐酸反应容器具有优异的耐腐蚀性，保证在化学反应以及高温过程中容器不会被腐蚀损坏，硫酸溶液可以与锰矿石中的锰氧化物发生化学反应，转化为可溶的锰离子，且氯化铵溶液与硫酸协同作用，增强对锰矿石的溶解能力，提高浸出效果，同时80‑90℃温度和搅拌可以增加分子的热运动，加快化学反应的进行，提高锰矿石中锰的浸出效率。

[0074] S5中通过计算公式向耐酸反应容器内加入定量锰粉，所述锰粉将三价铁离子还原为二价铁离子。

[0075] 具体的，通过各批次金属锰原料铁含量所混投的平均铁含量，而加入定量锰粉，避免锰粉的过量放入导致浪费，以及过少导致除铁不全，锰粉具有较强氧化性的三价铁离子转化为氧化性较弱的二价铁离子，改变溶液中铁离子的化学性质。

[0076] S6中氢氧化钠溶液为1—5mo l/L，通过控制耐酸反应容器中ph值维持在7‑9之间。

[0077] 具体的，滴加氢氧化钠溶液来调节溶液的pH值，使二价铁离子形成氢氧化亚铁沉淀，实现铁离子与溶液的分离，便于后续电解金属锰时的纯净性。

[0078] 下面结合具体的实施例进行介绍：

[0079] 实施例一

[0080] S1中：取将不同批次开采的锰矿石分别破碎成颗粒至100目，分开放置，并计算各批次锰矿石的质量；

[0081] S2中：取各批次锰矿石粒0.5g分别放置在锥形瓶内进行测定，向锥形瓶内加入20ml体积比为1：1的盐酸溶液，在40℃的温度下加热，使样品完全溶解，之后再次滴加浓度为50g/L的氯化亚锡溶液直至将溶液中的三价铁离子导致的黄色完全褪去时，继续滴加2滴，在20℃的温度下静止2分钟确定溶液颜色没有再发生变化，使其过量，之后通过持续滴加10ml的氯化汞饱和溶液，并摇动后，若白色丝状沉淀不再继续增加，得到样品溶液[0082] S2中：之后加入20ml的硫磷混酸进行摇匀，再加入二苯胺磺酸钠指示剂3滴，之后立刻通过重铬酸钾标准溶液进行滴定，同时摇动锥形瓶，直至溶液呈现稳定的紫红色为终点，记录所消耗的重铬酸钾的溶液体积。

[0083] S3中：通过 公式

[0084] 其中：

[0085] C是重铬酸钾标准溶液的浓度(mo l/L)

[0086] V是重铬酸钾标准溶液消耗的体积(mL)

[0087] 56是铁的摩尔质量(g/mo l)

[0088] m是电解金属锰原料样品的质量(g)

[0089] ω(Fe)是铁的含量(％)

[0090] 再通过

[0091] ω平均(Fe)为不同批次的金属锰原料铁含量的平均铁含量，计算出电解金属锰原料铁含量的平均铁含量。

[0092] S4中：将所有电解金属锰原料放置在耐酸反应容器中，其控制温度至80℃，进行搅拌，加入硫酸溶液可以与锰矿石中的锰氧化物发生化学反应，通过氯化铵溶液与硫酸协同作用，增强对锰矿石的溶解能力，提高浸出效果。

[0093] S5中：通过 计算出锰粉的总体需要的质量，来将耐酸反应容器中电解金属锰原料中三价铁离子转化为氧化性较弱的二价铁离子。

[0094] S6中：通过滴加5mo l/L氢氧化钠溶液控制ph值维持在7，使二价铁离子形成氢氧化亚铁沉淀，实现铁离子与溶液的分离。

[0095] 实施例二

[0096] S1中：取将不同批次开采的锰矿石分别破碎成颗粒至200目之间，分开放置，并计算各批次锰矿石的质量；

[0097] S2中：取各批次锰矿石粒1g分别放置在锥形瓶内进行测定，向锥形瓶内加入30ml体积比为1：1的盐酸溶液，在70℃的温度下加热，使样品完全溶解，之后再次滴加浓度为60g/L的氯化亚锡溶液直至将溶液中的三价铁离子导致的黄色完全褪去时，继续滴加2滴，在25℃的温度下静止3分钟确定溶液颜色没有再发生变化，使其过量，之后通过持续滴加
10ml的氯化汞饱和溶液，并摇动后，若白色丝状沉淀不再继续增加，得到样品溶液。

[0098] S2中：之后加入20ml的硫磷混酸进行摇匀，再加入二苯胺磺酸钠指示剂3滴，之后立刻通过重铬酸钾标准溶液进行滴定，同时摇动锥形瓶，直至溶液呈现稳定的紫红色为终点，记录所消耗的重铬酸钾的溶液体积。

[0099] S3中：通过 公式

[0100] 其中：

[0101] C是重铬酸钾标准溶液的浓度(mo l/L)

[0102] V是重铬酸钾标准溶液消耗的体积(mL)

[0103] 56是铁的摩尔质量(g/mo l)

[0104] m是电解金属锰原料样品的质量(g)

[0105] ω(Fe)是铁的含量(％)

[0106] 再通过

[0107] ω平均(Fe)为不同批次的金属锰原料铁含量的平均铁含量，计算出电解金属锰原料铁含量的平均铁含量。

[0108] S4中：将所有电解金属锰原料放置在耐酸反应容器中，其控制温度至90℃，进行搅拌，加入硫酸溶液可以与锰矿石中的锰氧化物发生化学反应，通过氯化铵溶液与硫酸协同作用，增强对锰矿石的溶解能力，提高浸出效果。

[0109] S5中：通过 计算出锰粉的总体需要的质量，来将耐酸反应容器中电解金属锰原料中三价铁离子转化为氧化性较弱的二价铁离子。

[0110] S6中：通过滴加5mo l/L氢氧化钠溶液控制ph值维持在9，使二价铁离子形成氢氧化亚铁沉淀，实现铁离子与溶液的分离。

[0111] 表一

[0112]   实施例一 实施例二
测定温度(℃) 40摄氏度 70摄氏度
除铁反应时间 较慢 较长
铁测定准确性 高 中
除铁后锰粉剩余量 低 较低
原料除铁后铁含量 低 较低

[0113] 其中在40℃时，盐酸的溶解速率相对较为平稳，能够减少锰元素的不必要氧化、某些复杂化合物的生成等，从而提高测定结果的准确性和可靠性的效果，而在70℃时，某些有机添加剂或杂质可能在高温下分解，产生干扰测定的物质，同时锰元素可能会被氧化为更高价态的锰离子，从而影响锰的测定和后续处理。

[0114] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。