富錳渣浸取硫酸錳新技術(shù)

馬 進(jìn)，屠章云

(1.云南建水錳礦有限責(zé)任公司，云南 建水 654399;2.云南文山斗南錳業(yè)股份有限公司，云南 硯山 663101)

硫酸錳作為基礎(chǔ)錳鹽，是生產(chǎn)其他錳氧化物、錳鹽及金屬錳的重要工業(yè)中間產(chǎn)品，主要用于冶金、化工、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。云南建水錳礦有限責(zé)任公司自2010年開始研究采用富錳渣浸取硫酸錳，并進(jìn)行富錳渣浸取硫酸錳小型試驗，由于浸出效果好，于2012年開始進(jìn)行半工業(yè)試驗。試驗證明錳浸出率≥87%，有效錳浸出率≥94%，浸出渣酸度低，破壞生態(tài)水資源的雜質(zhì)少，可用來做建筑材料。用富錳渣浸取硫酸錳是一種科學(xué)合理的方法。

1 富錳渣性質(zhì)及浸出機理

富錳渣一般呈綠色塊狀，密度3.5～4.0 g/cm3，主要成分有：MnO、SiO2、Al2O3、CaO、MgO、FeO、MnS等。高爐富錳渣的礦物成分主要由錳橄欖石、錳薔薇輝石、錳石榴子石和玻璃質(zhì)等組成。文中富錳渣為電爐冶煉法生產(chǎn)所得，錳含量為30% ～42%。

在本試驗中，浸出原料是富錳礦渣，浸出劑為硫酸。在酸浸的同時，富錳礦渣中的鐵、鋁、鈣、鎂等金屬也將部分被浸出，余下不溶的硫酸鈣、二氧化硅、硅酸鹽等固體殘渣可作為制備分子篩、建筑材料、肥料等副產(chǎn)品的原料［1］。

在浸出過程中，硅、鋁溶出，過量的酸將導(dǎo)致浸出液中形成凝膠體，使硫酸錳的后續(xù)凈化困難且錳回收率低。在上述浸出過程中，應(yīng)盡可能保障溶液的pH值在2以上，避免H2SiO3凝膠和H3AlO3凝膠的生成。對固液相酸浸反應(yīng)體系來說，主要影響因素有硫酸用量、初酸濃度、補酸濃度、補酸時間、固液比、浸取時間以及浸取溫度等。

2 半工業(yè)試驗過程

2.1 主要試驗設(shè)備

1)碳鋼，濃硫酸儲槽、計量槽、截止閥。

2)加強聚丙烯，配酸槽、配料槽、供料槽、中和槽、浸出(濾)液儲槽、球閥及管道。

3)搪玻璃反應(yīng)釜浸出槽(材質(zhì))，墊片聚四氯乙烯和聚四氟乙烯，閥門聚丙烯球閥。

2.2 試驗過程

半工業(yè)試驗共分為配料供料、浸出、壓濾洗滌、中和處理等工序。

1)配料供料工序

用30 g/L硫酸溶液，按液固比5～8∶1加入錳渣礦粉，攪拌均勻，通入蒸汽，將礦漿預(yù)熱至85℃，經(jīng)計量泵，泵入浸出槽進(jìn)行反應(yīng)。

2)浸出工序

在管道混合器中，將硫酸加入配料工序送來的礦漿中，使礦漿pH值控制在4～5，進(jìn)入浸出槽。蒸汽間接加熱保持槽中溶液溫度為90℃左右，浸出2 h，送至壓濾工序。浸出條件：礦酸比1∶1.0，富錳渣與硫鐵礦質(zhì)量比為1∶0.012，初酸濃度為6%(質(zhì)量濃度)，液固比6∶1～7∶1，補酸濃度為38%(體積濃度)，補酸時間1.0 h，反應(yīng)時間(含補酸時間)2.0 h，浸出溫度88℃，1 m3礦漿的洗水使用量為1.2 m3［2］。

3)壓濾洗滌工序

將前工序送至的礦漿壓濾，濾渣洗滌，分類堆存;濾液經(jīng)濾液儲槽，送至中和工序。

4)中和處理工序

將濾液加入生石灰或碳酸氫氨，控制pH值在8.5左右，呈微堿性，中和溶液中的酸，將錳沉淀下來，中和液返回壓濾工序，過濾。檢驗合格后排出［3］。

根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)特點和小型試驗報告，采用的工藝流程見圖1，濾液為硫酸錳浸出液。

圖1 硫酸錳浸取新技術(shù)工藝流程

采用碳酸氫氨碳化法處理試驗廢水，將浸出液中的錳沉淀下來，用酸中和，工藝流程如圖2所示。

圖2 試驗廢水處理的工藝流程

3 浸出試驗結(jié)果

將品位為Mn 20%、Mn 30%的富錳渣磨制成0.125 mm(－120目)礦粉。經(jīng)酸浸過程，富錳渣的浸出結(jié)果為：總錳浸出率平均為87%以上，有效錳浸出率平均為91%;浸出液含錳平均濃度為36 g/L，洗液含錳平均濃度為8 g/L。

硫酸錳浸取新技術(shù)以含Mn 30%富錳渣為原料，在浸出工序，每噸硫酸錳的生產(chǎn)成本為5 127.25元，其中原料成本為4 766.38元，水、動力燃料成本為360.87元。與目前的碳酸錳或二氧化錳為主要原料的常規(guī)工藝流程相比，降低成本約1 500～2 000元/t(以2014年原料價格計算)。

4 結(jié)語

云南建水錳礦有限責(zé)任公司采用富錳渣為原料浸取硫酸錳新技術(shù)，實現(xiàn)了資源的合理配置，變資源優(yōu)勢為經(jīng)濟優(yōu)勢，實現(xiàn)了企業(yè)自身可持續(xù)發(fā)展，提高了產(chǎn)品市場競爭力。產(chǎn)品質(zhì)量符合要求，具有很強的適用性和可操作性，工藝技術(shù)流程短，裝備自動控制程度和可靠性高，符合有效利用資源的要求。項目投資回收期短，投資回報高，抗風(fēng)險能力強，是一個利國、利企、利民的好技術(shù)。

［1］劉西德，姜立夫，高燦柱，等.從廢錳渣制取硫酸錳的研究［J］.山東化工，1994(2)：13－15.

［2］楊新科.制備硫酸錳最佳工藝條件的研究［J］.中國錳業(yè)，2001，19(3)：15 －16.

［3］華毅超，陳國松，張紅漫，等.工業(yè)硫酸錳濕法還原生產(chǎn)工藝［J］.南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2004，26(5)：50 －53.