SO2浸出软锰矿体系连二硫酸锰的生成机制 - 何克杰; 苏仕军; 丁桑岚; 孙维义 (工程科学与技术, 2023)
X701.3; 副产物连二硫酸锰(MnS2O6)的生成是限制软锰矿烟气脱硫技术广泛工业化应用的关键科学问题.迄今,MnS2O6的生成机制尚未阐明,难以为控制MnS2O6的生成提供有效的理论依据.本文采用理论分析与实验验证相结合的方法研究了SO2浸出软锰矿体系MnS2O6的生成机制,阐明了MnS2O6生成速率的控制步骤和动力学过程.首先,通过文献研究对反应体系进行了理论分析,并基于SO2氧化的HSO3自由基机理及表面吸附和电化学模型提出的SO2还原浸出二氧化锰(MnO2)的动力学模型,提出MnS2O6的生成机制可用HSO3自由基生成机理进行解释,MnS2O6生成速率微观上取决于HSO3生成速率,宏观上主要取决于体系H+和HSO3-浓度,理论推导的生成速率方程为RMnS2O6=k·[H+]·[HSO3-],H+和HSO3-的理论反应级数均为1.0.然后,通过动力学实验研究考察了体系SO2浓度、pH和温度对MnS2O6生成的影响和动力学过程,结果表明:MnS2O6生成速率随体系SO2浓度的增大而增加,随体系酸度和温度的升高呈现先快速减小后下降趋缓的趋势,H+和SO2浓度对MnS2O6生成速率的反应级数分别为-0.059和1.014,反应活化能为7068.98 J/mol.最后,结合动力学实验研究结果和SO2溶解平衡分析,推导出体系H+浓度和HSO3-浓度的反应级数分别为0.955和1.014,与理论推导出的反应级数非常接近.研究结果验证了理论分析所得动力学方程的准确性,表明MnS2O6生成机制可用HSO3自由基生成机理进行解释,可为MnS2O6生成特性及抑制方法研究提供理论依据和有效途径.