锰渣的理化特性及煅烧特性
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锰元素高考考点知识点锰元素是化学元素周期表中的第25号元素,原子序数为25,原子量为54.94。
它是一种过渡金属,具有良好的导电性和热导性,在工业生产和日常生活中有着广泛的应用。
在高考化学考试中,对锰元素的相关知识点进行了深入的考察。
下面将就锰元素的性质、化合物以及其在生活和工业中的应用等方面进行阐述。
1. 锰元素的物理性质锰元素是一种固体,银白色,具有金属光泽。
它的熔点为1244摄氏度,沸点为1962摄氏度。
锰元素具有较高的电子亲和能力和较低的离子化能,因此容易形成离子化合物。
锰元素还有较好的导电性和热导性,因此在电子元器件制造和电力传输方面有着广泛的应用。
2. 锰元素的氧化态及化合物锰元素的最稳定的氧化态是+2和+7价。
其中,+2价锰元素多为均匀的淡粉红色,它广泛存在于锰矿石中。
+7价锰元素主要以高氧化态络合物的形式存在,如高锰酸钾(KMnO4),它是一种强氧化剂,可用于水质净化和有机化合物氧化等反应。
3. 锰元素的重要化合物锰元素形成的化合物在生活和工业中有着广泛的应用。
其中,二氧化锰(MnO2)是一种重要的催化剂,可用于电池、玻璃生产和有机合成等领域。
四氧化三锰(Mn3O4)是一种黑色的固体,具有磁性,可用于制造磁带和磁片等记录媒介。
高锰酸钾(KMnO4)是一种常用的消毒剂和漂白剂。
此外,锰元素还形成了许多其他种类的离子化合物,如锰酸盐和锰酸等,它们在化工、冶金和医药领域有着重要的应用。
4. 锰元素在生活中的应用锰元素在生活中有着广泛的应用。
首先,在食品加工和饲料添加剂中,锰元素被用作营养补充剂,可以预防和治疗一些与锰元素缺乏相关的疾病。
其次,在陶瓷、玻璃和钢铁制造等工业领域,锰元素作为合金元素被广泛使用,可增加合金的硬度和抗腐蚀性。
此外,锰元素还在医学领域用于放射性核素示踪和磁共振成像等技术中。
5. 锰元素在环境中的作用在环境中,锰元素对水体和土壤的污染问题备受关注。
一方面,由于高锰酸盐的使用和排放,水体中锰元素浓度过高会对水生生物造成毒害。
1、物质的理化常数CA7439-96-5 国标编号: 41506S:中文名称: 金属锰英文名称: Manganese powder别名: 锰粉;锰分子54.94分子式: Mn量:熔点: 1260℃ 沸点:1900℃密度: 相对密度(水=1)7.2蒸汽压: 1292℃溶解性: 易溶于酸稳定性: 稳定外观与性银灰色粉末状:危险标记: 8(易燃固体)用途: 用作锰的标准液制备,在引燃剂中作可燃物2.对环境的影响:一、健康危害侵入途径:吸入、食入。
健康危害:主要为慢性中毒,损害中枢神经系统。
主要表现为头痛、头晕、记忆减退、嗜睡、心动过速、多汗、两腿沉重、走路速度减慢、口吃、易激动等。
重者出现“锰性帕金森氏综合征”,特点为面部呆板,无力,情绪冷淡,语言含糊有清,四肢僵直,肌颤,走路前冲,后退极易跌倒,书写困难等。
二、毒理学资料及环境行为急性毒性:LD509000mg/kg(大鼠经口)致癌性:按RTECS标准为可疑致肿瘤物。
危险特性:粉体在受热、遇明火或接触氧化剂时会引起燃烧爆炸。
与氧化剂混合能形成有爆炸性的混合物。
遇水或酸能发生化学反应,放出易燃气体。
与氟、氯等能发生剧烈的化学反应。
燃烧(分解)产物:氧化锰。
3.现场应急监测方法:P,P`-四甲二胺基二苯甲烷试纸比色法《空气中有害物质的测定方法》,杭士平主编便携式比色计(水质)(意大利哈纳公司产品)4.实验室监测方法:火焰原子吸收分光光度法(GB11911-89,水质)高碘酸钾分光光度法(GB11906-89,水质)原子吸收法《固体废弃物试验分析评价手册》中国环境监测总站等译5.环境标准:6.应急处理处置方法:一、泄漏应急处理隔离泄漏污染区,周围设警告标志,切断火源。
建议应急处理人员戴好防毒面具,穿一般消防防护服。
避免扬尘,使用无火花工具收集于干燥净洁有盖的容器中,转移回收。
二、防护措施呼吸系统防护:可能接触其粉尘时,佩带防尘口罩。
必要时建议佩带防毒面具。
碳酸锰煅烧
碳酸锰煅烧是一种热处理过程,用于提取锰矿石中的锰元素。
在此
过程中,锰矿石经过一系列的处理,形成一种红色粉末,这种红色粉
末便是锰的化合物。
碳酸锰煅烧是非常重要的工业工艺,下面将从其
原理、过程及应用等方面进行详细介绍。
原理:
碳酸锰煅烧的原理是利用高温将锰矿石内的锰元素转化为锰的化合物。
在加热的过程中,锰矿石中的锰元素会与氧气发生反应,形成氧化锰。
氧化锰会进一步转化为锰酸钡,这个化合物就是在工业中所用的红色
粉末。
过程:
碳酸锰煅烧的过程一般分为三个步骤。
第一步是脱除水分,将锰矿石
放入煤气熔炉中煅烧,将其中的水分和挥发分剥离,为后续的煅烧做
好准备。
第二步是煅烧,温度一般在800-1000℃之间,将氧气注入熔
炉中,使得锰矿石中的锰元素逐渐转化为氧化锰。
第三步是淬火,将
煅烧后的物质冷却后取出,即得到锰酸钡。
应用:
碳酸锰煅烧是工业上提取锰元素的主要工艺之一。
锰元素广泛应用于
冶金、建筑、制药等行业中。
锰酸钡是制造干电池和瓷砖的重要原材料之一,也可以被用作制造钢铁的添加剂。
此外,锰元素还具有很好的催化作用,被广泛应用于催化剂的生产领域。
总之,碳酸锰煅烧是一项重要的工业工艺,它为锰资源的提取提供了便捷的手段。
锰元素在现代工业中应用广泛,它的重要性不容忽视。
碳酸锰煅烧的过程虽然看似简单,但是从原理到操作都需要经验和技能的积累,只有通过不断地实践和研究,才能不断改进和提高这项工艺。
新型建材0 引言我国电解锰产量占全球的98%以上,是世界电解锰生产、消费和出口大国[1,2]。
2008-2018年,这十年我国平均每年约生产125万吨电解锰渣。
据统计,我国每生产1吨电解锰,伴随着产生约9-11吨锰渣[3,4],即我国每年会产生约1250万吨锰渣。
锰渣是碳酸锰矿石经处理后的酸浸渣、硫化渣和阳极渣的混合体[5,6]。
锰渣的露天堆积占用了我国大量的土地资源,锰渣中的重金属随雨水也对我国土壤及水资源造成了严重的污染。
因此如何将锰渣变废为宝、利用起来,对我国环境、国民经济有着重要的意义。
本文对锰渣物理化学性能进行了分析,就其作为混合材应用于水泥生产中进行了研究。
1 原材料与试验方法1.1 原材料1.1.1 锰渣本研究所用到的锰渣为经约1200℃煅烧处理后的锰渣,颜色为灰色,粒径约小于15mm,多为粉料。
表1为锰渣的物理性能分析结果。
锰渣的含水率为0.2%,密度为3.1g/cm3。
80μm标准筛筛余为5%,比表面积为400m2/kg。
表1 锰渣的物理性能原材料物理性能形貌描述含水率/%密度/(g/cm3)球磨后细度(80μm筛余/%)锰渣块状+粉体0.2 3.1 5.0图1为锰渣XRD分析结果,可见锰渣中含有的主要矿物为C3S、C2S、CaSO4和SiO2。
表2为原材料的化学分析测试结果。
可见锰渣中主要化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO,其中Cl-含量为0.01%、K2O含量为0.23%、Na2O含量为0.11%,含量均较低。
图1 锰渣XRD衍射结果表2 锰渣化学成分分析结果原材料化学组成/%烧失量SiO2Al2O3Fe2O3T iO2CaO MgO SO3Cl-K2O Na2O 锰渣 1.8730.4612.53 5.970.3336.99 3.88 6.990.010.230.111.1.2 水泥熟料本研究所用到的水泥熟料生产厂家为池州海螺水泥股份有限公司。
1.2 试验方法本研究所用到的试验方法主要参考GB/T 1596—2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》和GBT17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》。
化学元素知识:锰-钢铁和锰合金的重要元素锰是一种重要的化学元素,它在钢铁和锰合金生产中扮演着重要
的角色。
本文将深入探讨锰的性质、应用以及对环境的影响。
一、锰的性质
锰是一种硬、脆、灰色金属,具有良好的耐蚀性和氧化性能。
其
化学符号为Mn,原子序数为25,相对原子质量为54.94。
锰在自然界
中广泛存在,以氧化锰的形式存在于地壳、水、空气和生物体内。
二、锰的应用
由于锰具有良好的强度、耐蚀性和硬度,因此在钢铁和锰合金生
产中得到广泛应用。
锰可以提高钢铁的硬度和韧性,同时降低其脆性。
此外,锰合金也有很多用途,如在电池、电子元件、化学反应器、医
药和食品添加剂等领域中得到广泛应用。
三、锰与环境
锰的环境污染主要来自工业生产和人类活动。
环境中过量的锰会
对健康产生影响,包括神经系统毒性、呼吸系统影响和生殖系统影响
等。
不良的锰暴露会导致慢性锰中毒,其中表现为手抖、失眠和头痛等症状。
为了减少对环境和健康的不良影响,必须采取措施控制锰的排放和污染。
这包括控制工业排放、垃圾填埋场以及灌溉农田中的使用锰肥料等活动。
同时,各个国家也应该制定相应的法律法规来监管和管理锰的使用和排放。
四、结论
综上所述,锰是一种重要的化学元素,在钢铁和锰合金生产中发挥着重要的作用。
虽然锰在许多工业和生活领域中得到广泛应用,但其过量的污染会对环境和人体健康产生危害。
因此,必须采取适当的措施来控制锰的排放和污染,以保护我们的环境和健康。
锰渣资源化实施方案锰渣是指在生产锰金属过程中产生的一种含有一定锰成分的废渣物,通常含有金属锰30%左右,同时含有一定的铁、硅、铝等杂质。
由于其具有一定的资源价值,因此对锰渣进行资源化利用已成为当前锰金属生产过程中的一项重要任务。
本文将就锰渣资源化的实施方案进行探讨。
一、锰渣资源化的必要性。
锰渣作为一种有价值的废渣,如果不进行资源化利用,将会对环境造成一定的污染,同时也会造成资源的浪费。
因此,实施锰渣资源化利用方案具有重要的现实意义。
二、锰渣资源化的技术方案。
1.锰渣的精炼技术。
通过对锰渣进行精炼处理,可以将其中的有用金属成分提取出来,例如金属锰、铁等,从而实现资源的再利用。
目前,常用的精炼技术包括浸出法、熔炼法等。
2.锰渣的化学处理技术。
利用化学处理技术,可以将锰渣中的有害成分进行去除,同时提取出其中的有价值的物质,例如将锰渣中的硅、铝等杂质进行分离,得到纯净的金属锰。
三、锰渣资源化的应用方案。
1.锰渣的再利用。
经过精炼和化学处理后的锰渣可以用于生产锰合金、锰酸钾等产品,从而实现其再次利用,减少对原始矿石的需求。
2.锰渣的环保利用。
通过资源化利用锰渣,不仅可以减少对自然资源的开采,还可以减少对环境的污染,达到资源节约和环境保护的双重效果。
四、锰渣资源化实施的推进措施。
1.政策支持。
制定相关的资源化利用政策,鼓励企业开展锰渣资源化利用,提供相关的税收优惠和补贴政策。
2.技术支持。
加大对锰渣资源化利用技术研发的支持力度,鼓励企业进行技术创新,提高锰渣资源化利用的技术水平。
3.市场推广。
通过市场推广,宣传锰渣资源化利用的重要性和优势,鼓励更多的企业参与到锰渣资源化利用中来。
五、锰渣资源化实施方案的效益。
1.资源节约。
通过锰渣资源化利用,可以减少对原始矿石的需求,实现资源的节约利用。
2.环境保护。
资源化利用锰渣可以减少对环境的污染,降低对自然资源的开采,有利于环境保护。
3.经济效益。
锰渣资源化利用不仅可以降低生产成本,还可以创造出新的产业链,带动相关产业的发展,带来良好的经济效益。
锰的知识点总结锰的物理性质锰的原子半径为1.25Å,离子半径Mn2+为0.80Å,Mn3+为0.67Å。
锰是一种银白色的金属,具有较高的硬度和韧性。
它是一种比较活泼的金属,可以与许多非金属发生反应,如氧气、氮气等。
锰的熔点为1246°C,沸点为2061°C。
锰的化学性质锰在化学性质上比较活泼,可以形成多种化合价的化合物。
锰主要有+2、+3、+4、+6和+7等多种化合价,其中+2和+3是最常见的。
锰可以与氧、硫、氮等元素发生化学反应,形成氧化物、硫化物、氮化物等。
锰的应用作为一种重要的工业金属,锰在钢铁制造中扮演着至关重要的角色。
它可以与铁形成合金,可以提高钢的硬度、韧性和耐磨性。
此外,锰还用于制造化工产品、电池、陶瓷颜料等。
锰的化合物也被广泛用于农业、医药和环保等领域。
锰的环境影响锰在自然界中存在广泛,并且对人类和环境都有重要的影响。
虽然锰是一种必需元素,但如果摄入过量会对人体造成危害。
长期暴露在含锰尘埃中会导致锰中毒,表现出头晕、乏力、肌肉僵直、运动障碍等症状。
同时,锰的排放也可能对环境造成污染。
锰的生物地球化学循环锰是一种广泛存在于地壳和地球表层的元素,它参与了地球化学循环的过程。
锰的循环主要包括岩石圈、水圈和生物圈。
在岩石圈中,锰存在于矿石、岩石中,与其他元素形成化合物。
在水圈中,锰可以溶解在水中,参与水体的化学反应。
在生物圈中,锰是一种必需元素,对植物和动物的生长和代谢有重要影响。
锰的提取和生产锰的提取和生产主要包括矿石的开采、冶炼和精炼。
锰矿石通常存在于辉锰矿、菱锰矿、褐锰矿等形式。
矿石经过选矿、破碎、浸出等工艺过程,可以提取出含锰的矿浆。
然后通过熔炼、还原等方法可以得到金属锰或者锰合金。
锰的催化作用锰是一种重要的催化剂,具有氧化、还原、酸化、还原等多种催化作用。
锰可以作为氧化剂,参与有机化合物的氧化反应,例如烯烃的合成、醇的氧化等。
锰也可以作为还原剂,参与金属离子的还原反应,例如电解锌离子。
锰化学元素
锰,化学元素,元素符号Mn,原子序数25,单质是一种灰白色、硬脆、有光泽的过渡金属。
纯净的金属锰是比铁稍软的金属,含少量杂质的锰坚而脆,潮湿处会氧化。
锰广泛存在于自然界中,土壤中含锰0.25%,茶叶、小麦及硬壳果实含锰较多。
接触锰的作业有碎石、采矿、电焊、生产干电池、染料工业等。
1774年,甘恩分离出了金属锰。
柏格曼将它命名为manganese(锰)。
锰可用铝热法还原软锰矿制得。
物理性质:银白色金属,质坚而脆。
属于VIIB族元素。
密度7.44g/cm3。
熔点1244℃。
在固态状态时它以四种同素异形体存在α锰(体心立方),β锰(立方体),γ锰(面心立方),δ锰(体心立方)。
电离能为7.435eV。
化学性质:锰在元素周期表上位于第四周期,第VIIB族,属于比较活泼的金属,加热时能和氧气化合,易溶于稀酸生成二价锰盐。
1、化合价
锰的化合价有+2、+3、+4、+5、+6、+7、-1,-2,-3价。
其中以+2(Mn2+的化合物)、+4(二氧化锰,为天然矿物)和+7(高锰酸盐,如KMnO4)、+6(锰酸盐,如K2MnO4)为稳定的氧化态。
Mn2+较稳定,不容易被氧化,也不容易被还原。
K2MnO4和MnO2有强氧化性。
Mn(OH)2不稳定,易被空气中的氧气氧化为水合MnO2 [MnO (OH)2 ]即使是水中微量的溶解氧也能将其氧化;K2MnO4也能发生歧化反应,但反应不如在酸性溶液中进行得完全。
锰元素的多面性重要的催化剂锰元素的多面性:重要的催化剂催化剂是一种能够加速化学反应速度,同时不被反应所消耗的物质。
在化学领域中,催化剂的应用范围广泛,起到了至关重要的作用。
而锰元素作为一种多面性的催化剂,具有许多独特的性质,使其在催化领域中备受关注和广泛应用。
1. 锰元素的物理和化学特性锰是一种化学元素,原子序数为25,属于过渡金属元素。
它的原子量较小,金属特性较强,具有较高的熔点和沸点。
同时,锰元素还具有较高的电导率和磁性。
在化学反应中,锰元素容易失去电子,形成不同的氧化态(-3至+7),这种多面性的氧化态使其成为理想的催化剂。
2. 锰元素在催化反应中的应用2.1 锰作为氧化剂的应用锰元素在氧化反应中起到了关键作用。
比如,锰的二氧化物(MnO2)常用作氧化剂,能够氧化有机化合物中的羟基(-OH)或醇基(-OR),将它们转化为羰基(C=O)或羧基(-COOH)。
锰的氧化态多面性使其具有较强的氧化能力,从而加速了氧化反应的进行。
2.2 锰作为还原剂的应用除了作为氧化剂外,锰元素还可以发挥还原剂的作用。
例如,锰离子(Mn2+)可以将过氧化氢(H2O2)还原为水(H2O),从而发挥了分解过氧化氢的作用。
此外,锰元素还可以参与一些还原反应,如锰酸钾(KMnO4)可以将一些有机化合物还原为酮或醛。
2.3 锰在光催化反应中的应用锰元素在光催化反应中的应用也非常重要。
例如,锰酸钾在光照条件下可以催化水的分解,产生氢气和氧气。
这种锰催化的光解水反应被认为是一种可持续能源的潜在制备方法。
3. 锰催化剂的优点与挑战锰催化剂具有多面性特性,使其广泛应用于不同的催化反应中。
与传统的过渡金属催化剂相比,锰催化剂具有以下优点:3.1 价格便宜和丰富资源锰元素在地壳中相对较丰富,使得锰催化剂具有较低的成本,并且易于获取。
3.2 可调性和高效催化活性锰催化剂可以通过调节催化剂的氧化态和配体结构来改变催化剂的活性和选择性,从而实现对不同反应的调控。
富锰渣的生产方法富锰渣是一种重要的冶金原料,广泛应用于钢铁、化工、电池等行业。
它的生产方法有多种,本文将依次介绍几种常见的富锰渣生产方法。
一、高温煅烧法高温煅烧法是富锰渣生产的常用方法之一。
首先,将锰矿经过破碎、磨细等工序得到细粉末,然后将锰矿粉末与适量的焦炭混合均匀。
接下来,将混合料放入炉内,经过高温煅烧,使焦炭还原锰矿中的氧化锰,生成富锰渣。
最后,经过冷却、破碎等处理,得到符合要求的富锰渣成品。
二、湿法冶炼法湿法冶炼法也是一种常见的富锰渣生产方法。
该方法利用锰矿在酸性溶液中的溶解性,通过酸浸提取锰矿中的锰元素。
首先,将锰矿破碎、磨细,然后将其与稀硫酸或稀盐酸等酸性溶液进行反应。
在适当的温度和压力下,锰矿中的锰元素溶解到溶液中,形成锰酸盐溶液。
接下来,通过沉淀、过滤等工艺步骤,将锰酸盐溶液中的锰元素沉淀出来,得到富锰渣成品。
三、电解法电解法是一种较为新型的富锰渣生产方法。
该方法利用电解技术将锰酸盐溶液中的锰元素还原析出,生成富锰渣。
首先,将锰酸盐溶液作为电解液,放入电解槽中。
然后,通过电流作用,将溶液中的锰元素还原析出到阴极上,形成富锰渣。
最后,经过干燥、破碎等处理,得到符合要求的富锰渣成品。
四、熔炼法熔炼法是一种适用于高品位锰矿的富锰渣生产方法。
首先,将高品位锰矿与适量的焦炭、石灰石等熔剂混合均匀。
然后,将混合料放入炉内,经过高温熔炼,使熔剂还原锰矿中的氧化锰,生成富锰渣。
最后,经过冷却、破碎等处理,得到符合要求的富锰渣成品。
在以上几种主要的富锰渣生产方法中,每种方法都有其适用的领域和特点。
选择合适的生产方法,不仅可以提高富锰渣的产量和质量,还可以降低生产成本,提高生产效率。
随着科技的不断进步,富锰渣生产方法也在不断创新和改进,为行业的发展带来了更多的可能性。
总结起来,富锰渣的生产方法包括高温煅烧法、湿法冶炼法、电解法和熔炼法等。
每种方法都有其独特的优势和适用范围,可以根据具体情况选择合适的方法。
锰及锰矿石性能介绍锰是一种重要的金属元素,具有广泛的应用领域。
它的矿石主要有辉锰矿、菱锰矿和硬锰矿。
本文将介绍锰及锰矿石的性能特点。
一、锰的性能特点1.化学性质:锰是一种化学活性较高的金属元素,容易与氧、硫、卤素、硅等元素发生反应,形成相应的氧化物、硫化物、卤化物和硅化物。
2.电子结构:锰的原子结构是1s22s22p63s23p64s23d5,其中4s层和3d层的电子数量都比较接近,使得锰能够形成丰富的化合价态,具有多种氧化态。
3.磁性:锰是一种金属磁体,在常温下会产生磁性。
锰的磁性特点对其在磁材料、电子器件等领域的应用具有重要意义。
二、辉锰矿1.辉锰矿是一种常见的锰矿石,化学式为Mn2O3、其颜色为暗黑色,具有金属光泽。
硬度较高,常见于含锰矿石中。
2.辉锰矿可用于锰冶炼和其他锰化工产品的制备。
它经过矿石选别、破碎和分类等处理后,就可以用于制造锰合金、电炉砖等。
三、菱锰矿1.菱锰矿的化学式为MnCO3,是一种含锰的碳酸盐矿石。
常见的菱锰矿有粉红色或棕色,显少许金属光泽。
2.菱锰矿是锰的重要矿石之一,可用于生产金属锰、锰合金和锰化学产品等。
菱锰矿通过破碎、选别、浮选等方式进行加工,得到的锰精矿可以直接应用于冶金和化工等领域。
四、硬锰矿1.硬锰矿是一种含锰的氧化物矿石,主要化学式为MnO2、它的颜色通常为黑色,有金属光泽,硬度较高。
2.硬锰矿是常见的锰矿石之一,常用于生产金属锰、电石等。
它经过选矿、焙烧、磁选等工艺处理后,可以得到高纯度的金属锰。
五、锰及锰矿石的应用1.冶金工业:锰广泛应用于冶金工业,可用于制造高合金钢、不锈钢等。
它还可以提高铁矿石的矿量和质量,用于铁矿选矿。
2.化工工业:锰及锰矿石可以制备锰酸钾、高氯酸锰、硝酸锰等化学品,也可用于制备锰肥料和农药等。
3.电子工业:锰可用于制造电瓷、集成电路、电解电容器等电子器件。
锰的磁性特点也使其在电磁设备、磁记录材料等领域有应用。
4.环保工业:锰酸锂、高氯酸锰等化合物是锂电池和电池材料的重要组成部分,这些材料可用于储能和新能源技术。
金属锰标准摘要:1.金属锰的概述2.金属锰标准的重要性3.金属锰的化学性质4.金属锰的物理性质5.金属锰标准的制定与执行6.金属锰标准的意义和影响正文:金属锰,化学符号为Mn,是一种灰白色或银白色的金属元素,属于过渡金属。
它是地球上含量较高的金属元素之一,广泛存在于地壳和海洋中。
金属锰在工业领域具有重要的应用价值,主要用于钢铁工业、化学工业、电池制造等领域。
金属锰标准的重要性体现在其对产品质量的保证和生产的规范。
一个完善的金属锰标准能够确保生产出的金属锰产品符合国家相关法规和行业标准,有助于提高产品质量,提升企业的市场竞争力。
同时,标准还有助于规范行业生产秩序,防止不合格产品对市场造成不良影响。
金属锰的化学性质表现为:在常温下,它具有良好的抗氧化性,不易被氧化;在高温下,它具有较强的还原性,可以与其他金属元素发生化学反应。
此外,金属锰还具有良好的酸碱性,不易被酸碱溶液腐蚀。
金属锰的物理性质主要表现为:它的熔点较高,为1245 摄氏度;密度较大,为7.20 克/立方厘米;具有良好的导电性和导热性。
由于这些物理性质,金属锰在工业生产中具有广泛的应用。
金属锰标准的制定与执行主要涉及多个方面,包括产品的规格、化学成分、物理性能、检测方法等。
在我国,金属锰标准由国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会制定并监督实施。
企业生产金属锰产品时,需要严格按照这些标准进行生产,确保产品质量。
金属锰标准的意义和影响主要体现在以下几个方面:首先,标准有助于规范金属锰产品的生产和质量检验,提高产品质量;其次,标准有助于引导企业采用先进的生产工艺和技术,提高生产效率;最后,标准有助于推动金属锰行业的健康发展,提高我国在国际市场上的竞争力。
总之,金属锰标准对于保证产品质量、规范行业生产秩序和推动金属锰行业的发展具有重要意义。
锰的性质和用途有哪些一、锰的性质锰是一种金属元素,它以化合物形式广泛存在于自然界中,在地壳内锰的平均含量(质量分数)约为0.1%*(质量分数),在元素周期表中,锰属过渡元素,与铬、铁相邻,化学活性比铬弱,比铁强。
(一)锰的物理性质金属锰为立方晶体,有α,β,γ和δ四种同素异性体,常温下以α锰最稳定。
金属锰的机械性能硬而脆,莫氏硬度为5~6,致密块状金属锰表面为银白色,粉状呈灰色。
锰的相对原子量为54.9380±1。
原子体积为7.39cm3/mol。
金属锰的原子半径和室温下的密度,均随晶型不同而略有差别,见表1。
表1 室温下金属锰的原子半径、密度与晶型的关系晶型原子半径/pm密度/(g·cm-3)α-Mn1247.44β-Mn/7.29γ-Mn136.67.11δ-Mn133.4/在大气压为101.325kPa时,锰的熔点为1260℃,沸点1900℃,汽化热为219.7kJ/mol。
在0-25℃时,锰的电阻率为185μΩ·cm,在18℃锰的磁化率为9.9×10-6cm3/g。
(二)锰的化学性质锰属活泼金属,易被氧化。
细粉状金属锰在空气中易燃烧,但大块状金属锰在常温下不易受空气中的氧侵蚀,这是因为在空气中金属锰表面易生成一层氧化物膜,对内层金属锰起到了保护作用。
在水中则易生成氢氧化物膜,可进一步阻止锰对水分子中氢的置换作用。
但是,若把锰放入含有NH4Cl的水溶液中,则置换反应能顺利进行。
锰原子处于基态的电子构型是[Ar]3d54s2。
由于其最外层和次外层中的电子(3d4s)都可以成为价电子,因而锰是变价元素。
锰的主要氧化态有+2,+3,+4,+6和+7。
价态的变化导致离子性质的变化,如锰离子半径随价态的增高而变小,离子电位和电负性随价态增高而相应增大,其氧化物的酸碱性随价态增高由碱性向酸性变化。
锰的氧化物及其水合物酸碱性递变规律是过渡元素中最典型的。
它表现为随锰的氧化态升高,碱性逐渐减弱,酸性逐渐增强。
锰渣的理化特性及煅烧特性闫国孟;彭兵;柴立元;闵小波;彭宁;雷杰;刘琴;张强;胡明【摘要】分析“两矿一步法”电解MnO2酸浸中和压滤渣(简称锰渣)的理化特性,采用热重-差热分析法(TG-DTA)和X线衍射分析(XRD)确定不同温度下物相转变行为以及锰渣中锰的浸出随煅烧温度的变化.研究结果表明:锰渣为第Ⅱ类一般工业固体废物,以石英、水化硫酸钙、针铁矿和铁、铝矾矿相为主,矿相颗粒细、结晶度低.随着煅烧温度的升高,硫酸钙、针铁矿,以及铁、铝矾逐步脱水、分解,形成无水石膏、赤铁矿等,超过900℃时锰渣明显熔融、烧结,部分金属与硅反应形成玻璃态硅酸盐;锰渣中总锰质量分数约5%,约3%以MnSO4的形式存在.锰渣锰的浸出毒性根据煅烧温度分为3类,即低温可浸出(<300℃,锰离子质量浓度为0.6~1.0 g/L),中温易浸出(400~700℃,锰离子质量浓度为2~3 g/L);高温难浸出(>800℃,锰离子质量浓度为<0.01 g/L).【期刊名称】《中南大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2015(046)007【总页数】7页(P2419-2425)【关键词】锰渣;煅烧;相变行为;浸出毒性【作者】闫国孟;彭兵;柴立元;闵小波;彭宁;雷杰;刘琴;张强;胡明【作者单位】中南大学冶金与环境学院,湖南长沙,410083;中南大学冶金与环境学院,湖南长沙,410083;中南大学冶金与环境学院,湖南长沙,410083;国家重金属污染防治工程技术研究中心,湖南长沙,410083;中南大学冶金与环境学院,湖南长沙,410083;国家重金属污染防治工程技术研究中心,湖南长沙,410083;中南大学冶金与环境学院,湖南长沙,410083;中南大学冶金与环境学院,湖南长沙,410083;中南大学冶金与环境学院,湖南长沙,410083;中南大学冶金与环境学院,湖南长沙,410083;中南大学冶金与环境学院,湖南长沙,410083【正文语种】中文【中图分类】X753锰渣是电解MnO2生产过程中,锰矿酸浸出底液经石灰中和产生的压滤渣。
中国是世界上最大的电解MnO2生产国、消费国和出口国,而我国锰矿品位较低,每产生1 t电解MnO2至少产生5~6 t锰渣,每年锰渣排放量近千万t,历年堆存量约6千万t[1]。
锰渣的堆存和填埋,不仅占用了大量的土地面积,而且严重破坏了周边的生态平衡,导致严重的环境污染。
锰渣中的重金属在长期的淋溶浸出作用下,随渗滤液进入土壤、地下水体和地表水,对周边的生物多样性产生致命影响,并通过农产品和食物链危害人体健康[2]。
我国急需锰渣的有效资源化综合利用技术,而对锰渣的特性研究是必不可少的。
Sorensen等[3]分析了4种锰矿物相组成及不同烧结气氛物相变化,指出了锰相转变规律及矿相液化温度,对于锰渣的特性研究方法及稳定化处理有很大的借鉴意义。
虽然锰渣产地不同、种类多样,但其矿相成分均以二氧化硅、硫酸钙、锰盐和锰氧化物,以及其他金属化合物为主[4−6]。
国内关于锰渣性质的研究重点在于其胶凝特性,主要分析煅烧锰渣中硫酸钙的晶型转变,评价其替代或部分替代石膏制备类水泥胶凝材料的缓凝和激发活性。
李坦平等[7−8]研究了锰渣的基本物理性质和煅烧胶凝性能,确定其最佳胶凝性能的煅烧温度为750 ℃。
张强等[9] 建立了锰渣中硫酸钙晶型−溶解度−溶解速率−激发矿渣活性作用之间的关系,确定了最佳煅烧温度为350 ℃。
本文以上述研究内容和方法为基础,以锰渣的稳定化和资源化回收为出发点,分析锰渣的基本理化特性,探究锰渣中硅、铁、钙、锰主要矿物相随煅烧温度转变规律,最终确定锰渣稳定化和资源化煅烧温度。
1.1 实验材料锰渣来自“两矿一步法”电解生产MnO2过程,黄铁矿和软锰矿的热硫酸浸出底液经石灰中和产生的2次压滤渣,其颜色呈土黄色,轻度结块,与黄土形貌相近。
锰渣经烘箱105 ℃烘干24 h,机械粉磨,过孔径为150 μm筛。
1.2 分析方法1) 含水量w:参考土壤含水量称质量法,用精确度0.01的分析天平称取10 g原渣,放入铝盒中,在105 ℃的烘箱中烘干6~8 h至恒质量m。
2) 水溶性物质质量分数。
锰渣中水溶性物质主要为硫酸钙和硫酸锰,其质量分数参考FHZDZTR0070“土壤—水溶性盐分全盐量的测定—质量法”测定。
3) 真实密度ρ。
采用李氏比重瓶法。
向比重瓶中注入煤油至刻度0~1 mL,放入20 ℃的恒温水槽中,至温度不再变化,读取比重瓶中液面体积刻度V1。
称取锰渣100 g,全部缓慢地注入比重瓶中,再次放入恒温水槽中,读取液面体积刻度V2。
堆积密度为锰渣置于立升筒的密度测定值。
4) 煅烧特性:称取20 g锰渣置于铝盒中,在马弗炉内煅烧3 h,煅烧温度分别为150,200,300,400,500,550,800,900,1 000和1 100 ℃。
用XRD (日本Rigaku D/max2550VB+型)分析不同煅烧温度下锰渣物相存在形态,结合TG-DTA(德国NETZSCH/ STA449 F3 Jupiter)分析锰渣矿相热转变温度。
通过标准HJ/T 299—2007测定煅烧锰渣锰的浸出毒性,分析锰浸出稳定性。
2.1 基本物理性质锰渣的基本物理性质参数如表1和图1所示。
由表1可知:原渣自由水质量分数较高,约35%,仍需进一步的烘干脱水处理,便于运输和填埋。
105 ℃烘干的锰渣水溶性物质的质量分数约20%,主要为硫酸钙和硫酸锰,因此,洗涤处理可作为锰渣的一种重要的资源回收和减量、无害化方法。
锰渣经105 ℃烘干和粉磨的真实密度与岩石的相近(2~3 g/cm3),堆积密度与水的相近,具有较高的体积压缩比,约70%。
从图1还可知:锰渣颗粒粒度小,均在10.5 μm以下,集中分布于2.5~6.5 μm之间。
因此,锰渣粉磨细化能耗相对较低,在资源化利用方面具有优势。
2.2 浸出毒性分析采用HJ/T 299—2007“固体废物—毒性浸出方法—硫酸硝酸法”规定方法,测得锰渣浸出毒性如表2所示。
由表2可知:锰渣中主要重金属浸出毒性均小于GB 5085.3—2007“危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别”中的鉴别标准值,而锰的浸出质量浓度为891.40 mg/L,严重超出了GB 8978—1996“污水综合排放标准”中的标准值,因此,锰渣属于第Ⅱ类一般工业固体废物。
2.3 矿相成分分析锰渣XRF分析结果如表3所示,其氧化态成分如表4所示。
综合表3和表4可知:锰渣为高硅、铁和钙硫的废渣,硅和铁氧化态质量分数在50%以上,钙硫氧化态质量分数在30%以上。
锰渣XRD分析结果如图2所示。
从图2可见:锰渣主要矿相为石英[SiO2],水化硫酸钙[CaSO4·0.67H2O],黄钾铁矾[KFe3(SO4)2(OH)6],针铁矿[FeOOH]和水基性矾[Al4SO4(OH)10·(H2O)7]。
石英相晶体结构最为完整,主峰为在26.6°(2θ)处最强衍射峰,峰型尖锐;其他矿物相结晶度较低,衍射峰强度低,峰型弥散。
由锰渣产生工艺推断,黄钾铁矾和水性基矾为酸浸过程产物[10−11],针铁矿和水化硫酸钙为浸出底液中和沉淀产物。
2.4 TG-DTA分析对105 ℃烘干和粉磨的锰渣进行热重−差热分析(样品质量为30 mg;温度范围为25~1 200 ℃;气氛为Ar惰性气氛;升温速率为10 ℃/min)。
锰渣的TG,DTG和DTA曲线如图3所示。
从图3(a)可知:锰渣在25~1 200 ℃范围内总质量损失率约26%,其中吸附水、结晶水、羟基脱水约11%,主要发生在400 ℃以下;铁、铝和锰的硫酸盐分解约15%,主要发生在500~1 000 ℃之间。
从图3(b)和3(c)可知:TG曲线在131,256,355,515,754和1 006 ℃附近存在明显的质量损失峰,并伴有吸热发生;DTA曲线整体呈现下凹形状,吸热过程伴随较多的放热,为锰渣矿物相变重结晶的结果,当温度为105 ℃左右时,主要为锰渣颗粒间吸附水脱附;当温度为131 ℃左右时出现较明显吸热峰,为水化硫酸钙脱除结晶水;当温度为256 ℃和355 ℃左右时,水基性矾[Al4SO4(OH)10·7H2O]脱除结晶水和羟基水,生成无定形的铝硫氧化物[12];在350~450 ℃之间,黄钾铁矾[KFe3(SO4)2(OH)6]脱除羟基水,K2SO4和Fe2(SO4)3析出[13−14];当温度为515 ℃左右时,硫酸铁分解生成赤铁矿;当温度为754 ℃左右时,铝硫氧化物分解;当温度为1 006 ℃左右时,硫酸锰分解。
2.5 煅烧特性分析2.5.1 相变过程分析不同煅烧温度锰渣XRD物相分析结果如图4所示。
1) 石英相分析。
由图4可知:煅烧温度在800~1 100 ℃之间,锰渣中石英相衍射峰强度逐渐减弱,至1 100 ℃时衍射峰基本消失,说明该温度范围石英晶相逐步无定形化[15],并与其他金属元素熔融向玻璃态硅酸盐转变。
煅烧温度为1 000 ℃时,在22º处出现低温方石英[Cristobalite low, PDF-771316]主衍射峰,说明有部分石英重结晶为方石英。
相比前人研究[16−17],通过石英在1 500~1 600 ℃下烧制方石英,温度降低了500~600 ℃。
2) 硫酸钙相分析。
结合图3和图4可知:在200 ℃以下,硫酸钙已脱除全部结晶水,随着温度升高,依次转变为Ⅱ型慢溶性无水石膏、Ⅱ型不溶性无水石膏、浇注地板石膏[18]。
从图3可知:在131 ℃左右时出现吸热−质量损失峰,在400 ℃左右时出现放热谷,在550 ℃左右时出现放热谷,在1 100 ℃左右时出现放热峰。
从图4可知:当温度高于200 ℃时,在14.7º,25.7º,29.7º和31.9º处衍射峰消失,为水化硫酸钙脱水;当温度低于900 ℃时,在25.5º,31.4º和40.9º处衍射峰逐渐增强,为无水石膏[Anhydrite, PDF-742421]析晶;当温度高于900 ℃时,无水石膏衍射峰逐渐减弱,至1 100 ℃时完全消失,这与锰渣中熔融相和玻璃态石英相的包裹相关[19]。
3) 铁相分析。
结合图3和图4可知:在300 ℃以下,针铁矿已完全脱水,重结晶为赤铁矿。
从图4可知:当温度低于300 ℃时,在21.2º处衍射峰逐渐消失,为针铁矿脱水分解;当温度高于300 ℃时,伴随33.2º和35.6º处出现赤铁矿的衍射峰[20−21];在400 ℃以下时,黄钾铁矾脱水重结晶为硫酸铁;在800 ℃以下时,硫酸铁分解重结晶为赤铁矿。
从图3可知:在515 ℃附近出现质量损失−吸热峰。