本發(fā)明涉及一種從鋼鐵廠釩渣、菱錳礦、薔薇輝石和硫錳礦中提取鐵和錳的方法，屬于資源化綜合利用領域。

背景技術(shù)：

錳在煉鋼過程中，是良好的脫氧劑和脫硫劑；在有色冶金工業(yè)中，以二氧化錳和高錳酸鉀的形式作為氧化劑；在合金生產(chǎn)中，用于生產(chǎn)鋁鎂錳合金。在自然界中，最常見的錳的氧化物有：軟錳礦(MnO₂)、硬錳礦(mMnO·MnO₂·nH₂O)、偏錳酸礦(MnO₂·nH₂O)、水錳礦(MnO₂·Mn(OH)₂)和褐錳礦(Mn₂O₃)等，MnO、Mn₂O₃、Mn₃O₄和MnO₂不溶于水，由于錳礦中的錳的價態(tài)一般為四價，因此，錳礦的濕法浸出主要是通過添加還原劑酸浸。隨著錳的需求量日益劇增，錳礦資源的貧乏正制約著我國錳系產(chǎn)品的生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展，因此，從低品位錳礦和二次資源中提取錳的研究成為當務之急。

中國每年產(chǎn)生40萬噸左右釩渣，釩渣中含有大量的有價金屬鐵和錳。釩渣中FeO含量為30-40wt.％,MnO含量為7.44-10.67wt.％。釩渣主要物相有：尖晶石相(釩鐵尖晶石、錳釩尖晶石和鈦鐵尖晶尖)、硅酸鹽相(錳鐵橄欖石)和金屬鐵相。鐵和錳主要以二價形式存在于釩錳尖晶石((Mn,Fe)V₂O₄)和錳鐵橄欖石((Mn,Fe)₂SiO₄)中?，F(xiàn)在工業(yè)上釩渣的綜合利用主要是焙燒提釩，在釩被氧化的同時，二價錳也被氧化為高價造成錳的提取需要添加還原劑。文獻報道通過硫酸浸出提取釩渣中的錳，錳的提取率為76.02％。釩渣作為含鐵和錳的二次資源，高效回收釩渣中的鐵錳是很有必要的。同時，錳對對線粒體有特殊的親和力、影響神經(jīng)突觸的傳導能力，釩渣中的錳若得不到有效回收，也會對環(huán)境造成危害。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是為了從固體中提取錳和鐵，具體而言，其應用于提取鋼鐵廠釩渣、菱錳礦、薔薇輝石和硫錳礦中鐵和錳，其包括以下步 驟：

1).將干燥鋼鐵廠釩渣、菱錳礦、薔薇輝石或硫錳礦粉、氯化鈉、氯化銨粉按一定比例混勻。將混合物放入氧化鋁坩堝中，將氧化鋁坩堝放入豎爐中，豎爐中通有高純氬氣，氬氣從豎爐底部進入，頂部出。將豎爐升溫到一定溫度，保溫一定時間，把固體粉從豎爐中取出，在空氣中自然冷卻。

2)將步驟1)中的氧化鋁坩堝中的混合物轉(zhuǎn)移到容器中，在其中加入溶液，溶液和混合物的體積/質(zhì)量比為5以上，將混合物溶液在室溫下放置5-100分鐘；

3)將步驟2)獲得的混合物溶液過濾，分離固液，得到含鐵、錳或錳和鐵混合的濾液和脫鐵、錳或錳和鐵混合后的濾渣。

其中步驟1)中加入的鋼鐵廠釩渣、菱錳礦、薔薇輝石或硫錳礦粉粒度在48-200微米之間。

其中步驟1)中氯化鈉是為了和NH₄Cl和MnCl₂形成低熔點的熔鹽，在氯化中不參與反應，可以從堿金屬氯化物或者堿土金屬氯化物中選擇一種或者多種氯化物，形成熔鹽。

其中步驟1)中氯化銨的加入使得鋼鐵廠釩渣、菱錳礦、薔薇輝石或硫錳礦粉中鐵、錳或錳和鐵提取可以進行，氯化鈉質(zhì)量占氯化鈉和氯化銨質(zhì)量的15％-60％。氯化銨與鋼鐵廠釩渣、菱錳礦、薔薇輝石或硫錳礦粉的質(zhì)量比大于1。

其中步驟1)中豎爐升溫到500-1000℃。

其中步驟1)中豎爐保溫1-6h。

其中步驟2)中溶液為水、鹽酸溶液或硫酸溶液。

本發(fā)明特點如下：

(1)本發(fā)明找到了一種可以高效提取含鐵(二價)和錳(二價)固體中鐵和錳的方法。

NH₄Cl+1/4Fe₂SiO₄＝1/4SiO₂+1/2H₂O+1/2FeCl₂+NH₃

NH₄Cl+1/4Fe₂TiO₄＝1/4TiO₂+1/2H₂O+1/2FeCl₂+1/4NH₃

NH₄Cl+1/2FeCr₂O₄＝1/2Cr₂O₃+1/2H₂O+1/2FeCl₂+NH₃

NH₄Cl+1/2FeV₂O₄＝1/2V₂O₃+1/2H₂O+1/2FeCl₂+1/2NH₃

NH₄Cl+1/4Mn₂SiO₄＝1/4SiO₂+1/2H₂O+1/2MnCl₂+NH₃

NH₄Cl+1/4Mn₂TiO₄＝1/4TiO₂+1/2H₂O+1/2MnCl₂+NH₃

NH₄Cl+1/2MnV₂O₄＝1/2V₂O₃+1/2H₂O+1/2MnCl₂+1/2NH₃

2NH₄Cl+MnO＝2NH₃+H₂O+MnCl₂

(2)本方法用氯化鈉(NaCl)和氯化銨(NH₄Cl)混合物，氯化銨的質(zhì)量與釩渣的質(zhì)量比大于1。這和文獻釩渣中錳的硫酸浸出明顯不同；

(3)本方法反應溫度在500-1000℃，氯化銨在高溫下分解，低溫下從新形成氯化銨，氯化銨可以重復利用；

具體實施方式

此處所描述的具體實例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明，本領域技術(shù)人員應當理解，本發(fā)明的方法并不僅限于提取鋼鐵廠釩渣、菱錳礦、薔薇輝石或硫錳礦粉中鐵、錳或錳和鐵。

實施例1

將40克干燥鋼鐵廠釩渣粉(粒度為48-120微米，F(xiàn)eO含量為37wt.％,MnO含量為5.93wt.％)與10克氯化鈉粉和40克氯化銨粉機械混勻，放入坩堝中。將坩堝置于通有高純氬氣的豎爐中，升溫到800℃，保溫4h，保溫結(jié)束后，將氧化鋁坩堝從豎爐取出，將冷卻后的渣轉(zhuǎn)移到燒杯中，向燒杯中加溶液，將混合物溶液過濾，分離固液，得到含鐵和錳的濾液，脫鐵和錳的濾渣。根據(jù)下式計算鐵(錳)的提取率：

鐵的提取率＝(濾液中鐵的質(zhì)量/40克釩渣粉中鐵的質(zhì)量)×100，錳的提取率也用類似公式計算。

實施例2

將40克干燥鋼鐵廠釩渣粉(粒度為48-120微米，F(xiàn)eO含量為37wt.％,MnO含量為5.93wt.％。)與15克氯化鉀粉和50克氯化銨粉機械混勻，放入坩堝中。將坩堝置于通有高純氬氣的豎爐中，升溫到800℃，保溫4h，保溫結(jié)束后，將氧化鋁坩堝從豎爐取出，將冷卻后的渣轉(zhuǎn)移到燒杯中，向燒杯中加溶液，將混合物溶液過濾，分離固液，得到含鐵和錳的濾液，脫鐵和錳的濾渣。

實施例3

將40克干燥鋼鐵廠釩渣粉(粒度為48-120微米，F(xiàn)eO含量為37wt.％,MnO含量為5.93wt.％)與20克氯化鈉粉和60克氯化銨粉機械混勻，放入坩堝中。將坩堝置于通有高純氬氣的豎爐中，升溫到800℃，保溫4h，保溫結(jié)束后，將氧化鋁坩堝從豎爐取出，將冷卻后的渣轉(zhuǎn)移到燒杯中，向燒杯中加溶液，將混合物溶液過濾，分離固液，得到含鐵和錳的濾液，脫鐵和錳的濾渣。