[发明专利]一种高纯度高锰酸钾和二氧化锰的生产工艺及二氧化碳反应塔

说明书

技术领域

本发明涉及一种高锰酸钾或二氧化锰的生产工艺以及二氧化碳反应设备，特别是涉及一种高纯度高锰酸钾或二氧化锰的生产工艺。也涉及一种二氧化碳反应塔。属于有色金属冶炼及工业废渣利用技术领域。

背景技术

目前生产高纯度高锰酸钾的生产方法主要是利用依靠电解工艺，即在熔融状态下的氢氧化钾中加入高品位的二氧化锰矿制取锰酸钾，然后利用锰酸钾溶液配置电解液电解生产出高锰酸钾，缺点是：1、投资规模大，年产万吨生产厂耗资1亿以上；2、污染危害大，因为必须苛化除尽碳酸钾才能电解，每吨产品投石灰排出3吨以上红渣；碱性大，可溶性盐多，污染大，生产成本高；3、能耗大，每吨产品仅电解一道工序耗电2000度；4、资源钾锰投入量的1/3残留在渣中，根本无法利用。5、制得高锰酸钾的纯度较低，且高锰酸钾中氯离子和酸根离子含量较高，难以达到一级品的要求。目前，在化学实验中多采用固体碱熔氧化法制备高锰酸钾即：

3MnO₂＋KClO₃＋6KOH                                               3K₂MnO₄＋KCl＋3H₂O

3K₂MnO₄＋2CO₂＝2KMnO₄＋MnO₂↓＋2K₂CO₃

加热、浓缩、结晶、抽滤、烘干得KMnO₄晶体。

上述取二氧化锰、氢氧化钾和含氯氧化剂如氯酸钾经熔融反应制得锰酸钾和氯化钾，再向锰酸钾水溶液通入二氧化碳气体得到高锰酸钾的方法存在以下的缺陷：一是氧化剂携带的氯离子容易混在高锰酸钾成品中，难以分离；在酸性条件下向锰酸钾水溶液通入二氧化碳气体的歧化反应过程中有酸根离子，导致高锰酸钾成品中酸根离子含量超标，增加了提纯的难度和成本，高锰酸钾的品质难以保证。二是向锰酸钾水溶液通入二氧化碳气体没有专用的设备，锰酸钾的水解过程时间长，反应过程不够稳定，操作不便，效率低，同时二氧化碳用量及排放量大，不符合低碳经济的要求。三是制备高锰酸钾的副产物未能得到充分利用，生产成本较高，易产生三废排放，造成环境污染，无法用于工业化生产。

发明内容

本发明的第一个目的是克服现有高锰酸钾生产工艺中，成品纯度较低，能耗及成本高，生产过程复杂，资源利用率低和对环境污染较大的缺陷和不足，提供一种能耗和成本低、环保、节能、操作方便，符合低碳经济要求的高纯度高锰酸钾和二氧化锰生产工艺；该工艺在生产高锰酸钾的同时联产出高纯度的二氧化锰产品，且基本无三废排放。

本发明的第二个目的是克服现有锰酸钾水解反应操作不便，二氧化碳难以充分利用的缺陷和不足，提供一种结构简单，反应效果好，基本无碳排放或碳排放小和使用成本低的二氧化碳反应塔。

本发明实现第一个目的的技术解决方案是：一种高纯度高锰酸钾及二氧化锰的生产工艺，包括以下步骤：

A.制备锰酸钾溶液  

A1.将含二氧化锰原料粉碎至60～150目，得到含二氧化锰原料粉，按含二氧化锰原料粉中二氧化锰与氢氧化钾摩尔比1：2～2.4的比例加入氢氧化钾并加热至熔融状态，将熔融状态的氢氧化钾与含二氧化锰原料粉炒拌成颗粒状，颗粒状物自然冷却后粉碎成80～150目的粉状物；

A2.将粉状物在120℃～240℃温度下氧化焙炒8～12小时生成锰酸钾粉；

A3.将水或氢氧化钾水溶液与锰酸钾粉按液料重量比3～4：1的比例配制成混合溶液，保持混合溶液pH值为13～14，在10℃～100℃温度下搅拌混合溶液30分钟～12小时或至锰酸钾全部溶解，沉淀或过滤，取上清液或过滤液即为锰酸钾初液；

A4.过滤锰酸钾初液，得到锰酸钾溶液；

B.歧化反应

向所述的锰酸钾溶液中通入二氧化碳气体，当溶液中的锰酸钾含量小于3g/L且溶液的pH值≥8.5时，反应完成；

C.过滤分离

过滤歧化反应后的溶液，分离出水合二氧化锰，并得到含有高锰酸钾和碳酸钾的余液，用水清洗水合二氧化锰，并在200℃下脱水，干燥，得到高纯度二氧化锰；

D.析晶分离

蒸发所述的步骤C中所述的余液直到液面有晶衣膜出现时，将余液放置冷却至常温，过滤余液分别得到高锰酸钾结晶粗品和碳酸钾溶液。

本发明进一步包括以下步骤：

E. 高锰酸钾结晶粗品提纯