SO2浸出软锰矿体系连二硫酸锰的生成机制

作者：何克杰; 苏仕军; 丁桑岚; 孙维义^*

来源：工程科学与技术, 2023, 55(03): 194-199.

DOI：10.15961/j.jsuese.202101028

• 二氧化硫
• 软锰矿
• 连二硫酸锰
• 生成机制
• 动力学

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■，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7 068.98 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。

• 单位
  四川大学; 重庆文理学院