利用菱锰矿酸性浸出得到的硫酸锰溶液经过除杂后,可用来生产电解锰(EM)和电解二氧化锰(EMD),但近年来,菱锰矿锰品位在不断下降,进行工业利用的成本也随之上升,因而,利用软锰矿来生产EM和EMD也成为业界趋势。针对软锰矿-黄铁矿湿法还原浸出反应存在锰浸出率低、硫转化困难的问题,较多研究者提出利用化工过程强化技术促进锰浸出、硫转化。基于此思路,本文以广西某地的软锰矿和黄铁矿为研究试样,以微波作为过程强化手段,研究软锰矿湿法还原浸出行为及动力学机制,通过浸出动力学行为描述和元素迁移规律的分析,证明微波在两矿法中的强化作用,得到的结论如下:①基于微波非常规加热、体积加热、选择性加热特性,研究微波强化软锰矿湿法还原浸出行为,得到最佳反应参数。在反应温度为363 K,初始硫酸浓度为1.6 mol/L,黄铁矿与软锰矿质量比为0.25,液固比为10,微波功率为540W,浸出时间为3 h,得到95.73%的锰浸出率。相同条件下,采用常规加热的锰浸出率为80.52%,微波浸出比常规加热浸出的锰浸出率提高15.21%。通过响应曲面分析,确定各因素对锰浸出率的影响顺序为:浸出时间>反应温度>微波功率>两矿质量比>初始硫酸浓度>液固比。②动力学研究表明,微波强化软锰矿湿法浸出反应由两个速率控制步骤决定,在浸出第一阶段(t=0~100 min)由化学反应控制,表观活化能为30.95 kJ/mol,表观速率方程为:1-(1-r)1/3=46.71[H2SO4]0.3402[mFeS2/mMnO2]0.7154[VL/MS]0.7821 exp(-30950/RT)·t在浸出第二阶段(t=100~180 min)由穿过产物层扩散控制决定,表观活化能为21.59 kJ/mol,表观速率方程为:1-3(1-r/1-r1)2/3+2(1-(1-r1)(r-r1)1/3)=387000[H2SO4]0.6093[mFeS2/mMnO2]1.4498[VL/MS]1.2043exp(-21590/RT)·t常规加热浸出软锰矿是由表面化学反应控制,表观活化能为39.93 kJ/mol,微波浸出方式下的表观活化能相比常规加热浸出降低8.98~18.34 kJ/mol。③利用圆柱腔微扰法测定浸出反应固液混合体系的总介电常数ε’和介电损耗因子ε",其中ε’保持在35 F/M左右,ε"保持在2.8 F/M左右,这表明反应系统吸波性能较强,将微波能转化为热能的能力处于较高水平。微波促进了硫、铁、锰等元素的迁移与转化。微波浸出渣中的元素硫几乎以SO42-、SO32-的形式存在;元素铁在两矿加酸法中扮演电子桥梁的作用;锰的迁移路径为:MnO2→Mn2O3→Mn3O4→Mn2+。微波浸出渣表面光滑,常规加热浸出渣表面有明显微小颗粒附着物。④机理分析表明,微波通过在矿物颗粒表面形成裂纹,增大浸出剂与矿物内部物质的接触面积,从而提高锰浸出率。计算表明,在1.6mol/L的硫酸体系中,φ(?)(Fe3+/Fe2+)=0.771V,φ(?)(MnO2/Mn2+)=1.248V,MnO2比Fe3+具有更强的氧化性,更有能力实现将硫元素的氧化为高价态形式。