第10卷第3期 2010年6月
过程工程学报
The Chinese Journal of Process Engineering
废糖蜜-硫酸溶液中软锰矿的浸出动力学
粟海锋，崔寇，孙英云，吕小艳，文衍宣
(1.广西大学化学化工学院，广西南宁530004；2.广西大学教务处，广西南宁530004)
Vol.10 No.3 June2010
摘要：用收缩芯模型研究了硫酸介质中废糖蜜还原浸出软锰矿的动力学，考察了软锰矿粒度、反应温度、浸出时间、硫酸浓度和废糖蜜浓度对锰浸出速率的影响。结果表明，提高反应温度、硫酸浓度、废糖蜜浓度和减小软锰矿颗粒的初始平均半径，均可提高锰的没出速率，废糖蜜还原浸出软锂矿属界面化学反应控制，表观活化能为45.6kJ/mol，硫
酸和废糖蜜的反应级数分别为0.52及0.28. 关键词：软锰矿；废糖蜜：浸出；动力学
中图分类号：TQ115;TF792 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009606X(2010)03-054206
于废糖蜜成分复杂，含蔗糖、还原糖、胶体及色素等物质，构成了由多种还原剂组成的反应体系，因此该过程
多年来，软锰矿直接还原浸出工艺的研究主要集中在使用无机还原剂，其特点是价廉易得.但在生产上存在渣量大、带入杂质多的缺点，如硫铁矿；或浸出液过滤困难，如硫酸亚铁国]；或副反应多，如SO,3，因此，人们试图寻找有机物替代无机还原剂.研究表明，在酸性介质中使用醇类[围]、酚类及芳胺类[}]、草酸[6]、蔗糖(7]、葡萄糖89)等有机物作还原剂，反应条件温和，锰的浸出率高，且不会带入无机杂质，所制产品纯度较高.但有机还原剂价格较高，从而限制了其在工业上的推广应用废糖蜜是制糖过程的副产物，含有丰富的糖类等有机物，利用废糖蜜直接还原软锰矿浸出锰的条件温和、工艺简单，锰浸出率高达95%以上[10]，是一种来源丰富、无毒、价格低的生物质还原剂
目前，软锰矿直接还原浸出过程的机理研究主要集
中在无机还原剂方面，对于有机物还原浸出软锰矿机理的研究报道不多，且主要集中在单一有机物.如Furlani 等[9研究了葡萄糖还原浸出纯MnO2和锰矿的过程，并鉴别了葡萄糖被氧化的产物.Beolchini等[7]认为燕糖浸出锰矿属界面反应控制，其浸出动力学可用变活化能的缩芯模型描述.Momade等[]研究了甲醇还原浸出二氧化锰矿物的动力学，认为反应在前面30min由甲醇的外扩散控制，30min后为产物层扩散控制.Veglio等[12] 采用改进的缩芯模型研究了在硫酸介质中乳糖还原浸出锰铲的动力学，获得了不同锰矿粒度下的动力学参数张亚辉等(5)对苯胺还原浸出大洋锰结核的机理进行了研究与验证
然而，对于使用废糖蜜浸出软锰矿的反应过程，由
是一个多组分相互作用的液-固相反应过程，目前还未见废糖密浸出软锰矿动力学的研究报道，且单一有机物浸出软锰矿动力学的研究结果[5,7,9112]也不能直接用于多种还原剂共同作用的浸出过程
由于软链矿与废糖蜜中有机还原剂反应的最主要氧化产物是CO,0)，因此，本工作采用COD(化学耗氧量)表示废糖蜜中多种还原性有机物的还原能力，将废糖蜜中多种有机物相互作用浸出软锰矿的复杂过程简化为具有相同还原能力的单一组分的还原浸出过程，并用收缩芯模型研究了该过程的浸出动力学，确定了控制步骤和活化能，得到了描述浸出过程的动力学方程，研究结果可为该工艺的开发提供参考。
2实验 2.1原料与试剂
实验所用软锰矿取自广西八一锰矿，主要化学成分
见表1.软锰矿的矿物学分析表明，主要金属矿物为软锰矿(MnO2)和赤铁矿(FeO)，脉石矿物主要是二氧化硅(SiO2)和高岭石[AlSizOs(OH)4].软锰矿样品经破碎、研磨和筛分，得到颗粒粒径分别为0.109~0.140，0.075~ 0.096, 0.061~0.075, 0.048~0.055和0.038~0.045mm的5 种矿样，其初始平均半径分别为0.065，0.043，0.034 0.026和0.021mm.所用硫酸为分析纯.废糖蜜取自广西置山糖厂，含37.31%熏糖，4.12%转化需和7.52%胶
体物质，废糖蜜的COD值为0.78/g 2.2实验装置和分析仪器
浸出动力学实验装置见图1.浸出实验在1000mL
收稿日期：201003-02，修回日期：2010-04-16
基金项目：国家白然科学基金资助项目(编号：20866001)：广西自然科学基金资助项目(编号：桂科自0832035)
作者简介：票海锋(1963-），男，广西梧州市人，博士，教授，主要研究方向为化工工艺、材料化学工程：文衍宣，通讯联系人，Tel:0771-3233718，
E-mail; wenyanxuan@vip.163.com
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