Question

【题目】高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如下图所示。回答下列问题：

相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L1]形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下：

金属离子	Mn2+	Fe2+	Fe3+	Al3+	Mg2+	Zn2+	Ni2+
开始沉淀的 pH	8.1	6.3	1.5	3.4	8.9	6.2	6.9
沉淀完全的 pH	10.1	8.3	2.8	4.7	10.9	8.2	8.9

(1)“溶浸”中二氧化锰与硫化锰可以发生氧化还原反应，推测“滤渣1”含有___________ 和SiO2；

(2)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节范围是________________之间。

(3)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，写出除Zn2+的方程式：__________________。

(4)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高对沉淀Mg2+完全的影响是__________________(有利、不利、无影响)。

(5)在溶浸前，先把矿石研磨成粉末的原因：_______________________。

Answer 1

【答案】S 4.7～6 Zn2＋+S2-=ZnS↓ 不利 增大接触面积，加快反应速率，提高浸取率

【解析】

流程：二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）在硫酸中酸浸，主要的反应为：MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O，SiO2不溶于硫酸，过滤，滤渣1含有S和SiO2，滤液含有Mn2＋、Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、Mg2＋、Zn2＋、Ni2＋，加入MnO2将Fe2＋氧化为Fe3＋，加入氨水调节pH4.7～6之间，除去Fe3＋、Al3＋，滤渣2为Fe(OH)3、Al(OH)3，滤液中加入Na2S除去Zn2＋和Ni2＋，“滤渣3”的主要成分是NiS和ZnS，加入MnF2生成MgF2沉淀除去Mg2＋，滤渣4为MgF2，滤液主要含有Mn2＋，加入碳酸氢铵发生反应：Mn2＋+2HCO3－=MnCO3↓+CO2↑+H2O，用硫酸溶解碳酸锰得到产品硫酸锰。

(1)“溶浸”中二氧化锰与硫化锰可以发生氧化还原反应，“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应为：MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O，推测“滤渣1”含有S和SiO2；故答案为：S；

(2)调节pH的目的是除去Fe3＋、Al3＋，但不沉淀Mn2＋、Mg2＋、Zn2＋、Ni2＋，根据表pH的范围为4.7～6；故答案为：4.7～6；

(3)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，采用加入Na2S除去Zn2＋和Ni2＋，“滤渣3”的主要成分是NiS和ZnS，除Zn2+的方程式：Zn2＋+S2-=ZnS↓。故答案为：Zn2＋+S2-=ZnS↓；

(4)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高对沉淀Mg2+完全的影响是Mg2＋沉淀不完全，因为F－与H＋结合形成弱电解质HF，MgF2Mg2＋+2F－平衡向右移动；故答案为：不利；

(5)在溶浸前，先把矿石研磨成粉末的原因：增大接触面积，加快反应速率，提高浸取率。故答案为：增大接触面积，加快反应速率，提高浸取率。