某國外進(jìn)口菱錳礦的浸出試驗(yàn)研究

李 偉，柳和平，何利民，唐三川，汪朝武

(1. 貴州松桃金瑞錳業(yè)有限責(zé)任公司，貴州 銅仁 554313； 2. 中南大學(xué) 冶金與環(huán)境學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410012)

我國錳礦資源的特點(diǎn)是貧、雜、細(xì)，絕大部分為貧錳礦，富錳礦石僅占總儲(chǔ)量的6.4%[1]。目前電解金屬錳(以下簡(jiǎn)稱：電解錳)生產(chǎn)使用的錳礦石平均品位為13%～15%，隨著錳礦資源的不斷開采，可使用的錳礦石品位還在不斷降低[2-3]。礦石品位越低，生產(chǎn)電解錳產(chǎn)生的渣量大，且通過浸出渣帶走的硫酸銨和硫酸錳就越多，從而造成資源利用率低。因此，采用國外進(jìn)口高品位錳礦生產(chǎn)電解錳成為電解錳生產(chǎn)廠家的新選擇。但進(jìn)口菱錳礦用于生產(chǎn)電解錳，其中較為突出的問題是在傳統(tǒng)的一段酸浸中錳浸出率較低，渣錳含量高[4]。本試驗(yàn)針對(duì)某國外進(jìn)口礦進(jìn)行了硫酸兩段逆流浸出試驗(yàn)研究，為生產(chǎn)實(shí)踐提供試驗(yàn)依據(jù)。

1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)礦樣為國外進(jìn)口礦石，礦石的有用礦物主要是碳酸錳礦，脈石礦物質(zhì)主要是石英、石膏和長(zhǎng)石。原礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，錳物相分析結(jié)果見表2。

表1 原礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%

2 試驗(yàn)方法

表2 錳物相分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%

注：Ci表示各物相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

一段浸出試驗(yàn)：原礦磨至一定細(xì)度，加入一定量的硫酸和電解錳陽極液，控制酸礦質(zhì)量比，放入水浴加熱的燒杯中攪拌浸出；反應(yīng)一段時(shí)間后，過濾，水洗浸出渣再烘干，對(duì)烘干尾渣稱重，分析尾渣的錳含量并計(jì)算出錳的浸出率。采用兩段逆流浸出法進(jìn)行綜合試驗(yàn)：一段浸出時(shí)用二段浸出液和硫酸作為浸出劑；二段浸出時(shí)用陽極液浸出一段浸出渣。兩段浸出工藝流程如圖1所示。

圖1 進(jìn)口菱錳礦兩段浸出工藝流程

3 試驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1 酸礦質(zhì)量比對(duì)一段浸出錳浸出率的影響

礦石破碎至-0.148 mm(-100目)占92%，在攪拌速度為300 r/min、溫度為50℃條件下加入硫酸和陽極液浸出5 h。不同酸礦質(zhì)量比對(duì)錳浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 錳浸出率隨酸礦質(zhì)量比的變化

由圖2看出，酸礦質(zhì)量比對(duì)錳的浸出率有較大的影響，錳浸出率隨酸礦比的升高而升高，酸礦質(zhì)量比為0.7時(shí)，錳的浸出率為87.5%，酸礦質(zhì)量比為0.85時(shí)，錳的浸出率可以達(dá)到90.34%，但當(dāng)酸礦質(zhì)量比進(jìn)一步增大時(shí)，錳的浸出率提高不大；考慮到采用二段浸出工藝，第2段浸出時(shí)用高酸浸出一段浸出渣，而且余酸過高，會(huì)使后續(xù)工序消耗大量的中和劑。因此生產(chǎn)上第1段浸出酸礦質(zhì)量比控制在0.7比較合適。

3.2 溫度對(duì)一段浸出錳浸出率的影響

礦石破碎至-0.148 mm占92%，控制攪拌速度為300 r/min、酸礦質(zhì)量比為0.7，在不同溫度下浸出5 h，不同反應(yīng)溫度對(duì)錳浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 錳浸出率隨浸出溫度的變化

由圖3可見：隨著浸出溫度的升高，錳浸出率也隨之升高；當(dāng)溫度為60℃時(shí)，錳的浸出率為89.26%，浸出溫度繼續(xù)提高，雖然浸出率有所升高，但升高幅度不大，因此生產(chǎn)上選擇浸出溫度為60℃即可。

3.3 浸出時(shí)間對(duì)一段浸出錳浸出率的影響

礦石破碎至-0.148 mm占92%，控制酸礦質(zhì)量比為0.7、浸出溫度為60℃、拌速度為300 r/min，考察錳浸出率與浸出時(shí)間的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 錳浸出率隨浸出時(shí)間的變化

從圖4可以看到，錳浸出率隨著浸出反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而有所提高；浸出前1 h，浸出速度非常快，浸出0.5 h時(shí)，錳浸出率達(dá)到65%，浸出1 h后錳浸出率達(dá)到80.2%；之后隨著浸出時(shí)間的延長(zhǎng)，反應(yīng)趨于穩(wěn)定，浸出4 h后錳浸出率達(dá)到89.2%。

3.4 磨礦細(xì)度對(duì)一段浸出錳浸出率的影響

將礦石分別破碎至-0.148 mm、-0.124 mm(-120目)、-0.074 mm(-200目)，控制酸礦質(zhì)量比為0.7、浸出溫度為60℃、拌速度為300 r/min，浸出時(shí)間為2 h，考察礦石細(xì)度對(duì)一段浸出錳浸出率的影響。試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

1 -0.148 mm； 2 -0.124 mm； 3 -0.074 mm

從圖5可知，錳的浸出率隨礦石細(xì)度減小而提高。3種細(xì)度的礦石在浸出前1 h反應(yīng)都非常迅速，浸出1 h后錳浸出率都可達(dá)到80%以上；反應(yīng)2 h后，-0.124 mm細(xì)度的礦石和-0.074 mm細(xì)度的礦石浸出率相差不大?？紤]到生產(chǎn)能耗方面，生產(chǎn)上選擇-0.124 mm的礦石細(xì)度比較合適。

3.5 兩段逆流浸出綜合條件試驗(yàn)

在試驗(yàn)確定的優(yōu)化條件下，即礦石細(xì)度為-0.124 mm，一段浸出浸出溫度60℃，酸礦質(zhì)量比為0.7，浸出時(shí)間4 h，進(jìn)行兩段逆流綜合條件試驗(yàn)，得到錳的總浸出率為98.33%，浸出渣錳含量為1.49%。

4 結(jié) 論

該進(jìn)口菱錳礦石的主要成分是碳酸錳，含有少量的硅酸錳和三氧化二錳。一段浸出錳浸出率隨酸礦質(zhì)量比升高而升高；提高浸出反應(yīng)溫度有利于提高錳浸出率；浸出反應(yīng)前1 h，反應(yīng)迅速，后期反應(yīng)趨于緩和；礦石細(xì)度越小，錳浸出率越高。一段浸出最佳條件為礦石細(xì)度-0.124 mm，浸出溫度60℃，酸礦質(zhì)量比為0.7，浸出時(shí)間4 h。最佳條件下，兩段逆流綜合條件試驗(yàn)，得到錳的總浸出率為98.33%，浸出渣錳含量為1.49%。

參考文獻(xiàn)：

[1] 梅光貴，張文山，曾湘波，等.中國錳業(yè)技術(shù)[M]. 長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2011：23.

[2] 徐明哲. 中國錳礦石貿(mào)易供需現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J]. 國際市場(chǎng)，2011(4)：78-81.

[3] 李維健. 進(jìn)口錳礦在電解金屬錳生產(chǎn)中的應(yīng)用前景[J]. 中國錳業(yè)，2012，30(3)：1-4.

[4] 周曉艷，潘涔軒，張玉秀，等. 從加納某碳酸錳礦石中浸出錳的試驗(yàn)研究[J]. 濕法冶金，2013，32(1)：24-26.