用葡萄糖液浸出軟錳礦的研究

盛 波，陸 毅，黃翠妮，韋業(yè)雄，譚 鑫，盧國(guó)賢，龐浩文

(中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司天等錳礦分公司，廣西 天等 532807)

0 前言

目前大多數(shù)電解金屬錳生產(chǎn)企業(yè)采用的是一步浸出碳酸錳法，該工藝操作簡(jiǎn)單，但原材料消耗較大、成本高、產(chǎn)生錳渣較多，對(duì)環(huán)境影響較大［1］。由此很多學(xué)者探索了如何利用軟錳礦制取硫酸錳的方法。軟錳礦錳主要以MnO2形式存在，可以利用還原物質(zhì)將他還原成二價(jià)錳，但大多數(shù)無(wú)機(jī)物質(zhì)還原的時(shí)間較長(zhǎng)，不適用于工業(yè)化，目前部分學(xué)者開(kāi)始采用醇類(lèi)、酚類(lèi)、芳香類(lèi)、草酸、蔗糖、糖蜜等有機(jī)物作還原劑。粟海鋒等［2］用廢糖蜜作還原劑在硫酸介質(zhì)中直接浸出低品位軟錳礦，硫酸濃度2.35 mol/L，廢糖蜜75 g/L，反應(yīng)時(shí)間2 h，反應(yīng)溫度90℃的條件下，Mn的浸出率達(dá)到96.7%。粟海鋒等［3］采用蘆丁為還原劑，在酸性介質(zhì)中直接浸出軟錳礦，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)影響錳浸出率的主要因素依次為反應(yīng)溫度、硫酸濃度、浸出時(shí)間和蘆丁濃度，當(dāng)硫酸初始濃度2.35 mol/L，蘆丁濃度0.041 mol/L，反應(yīng)溫度90℃，浸出時(shí)間90 min時(shí)，錳浸出率達(dá)94.9%。葡萄糖作為來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉的還原劑，能夠使四價(jià)錳還原成二價(jià)錳，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明該工藝可操作性強(qiáng)，能提高錳浸出率和現(xiàn)有低品位錳礦的利用率，為企業(yè)生產(chǎn)提供了新思路。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料和設(shè)備

二氧化錳粉w(Mn4+)=12.62%，取自中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司天等錳礦分公司;50%～60%葡萄糖液;陽(yáng)極液中C(Mn2+)=13.54 g/L，C(H+)=39.96 g/L，取自電解金屬錳廠;分析純硫酸，由廉江化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)。實(shí)驗(yàn)儀器：電熱恒溫水浴鍋，電動(dòng)攪拌器，1 000 mL燒杯若干，抽濾機(jī)。

1.2 實(shí)驗(yàn)原理

葡萄糖具有還原性，在酸性條件下可以和冶金錳粉中的MnO2反應(yīng)，將四價(jià)錳還原成二價(jià)錳，反應(yīng)方程式如下：

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)改變葡萄糖用量、反應(yīng)初始酸濃度、反應(yīng)溫度來(lái)探討其對(duì)軟錳礦中Mn4+浸出行為的影響。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

量取500 mL陽(yáng)極液放入1 000 mL燒杯中，計(jì)投總錳為38 g/L，根據(jù)公式計(jì)算出所需的軟錳礦用量，按照四價(jià)錳含量計(jì)算出理論的葡萄糖液用量。

1)設(shè)置初始酸濃度為220 g/L，根據(jù)葡萄糖理論消耗量的0.83、0.92、1.00、1.08、1.17 倍改變葡萄糖液的加入量。

2)選取合適的葡萄糖比例，設(shè)置初始酸濃度分別為 220，180，140，100，60 g/L。

3)選取合適的葡萄糖比例和初始酸濃度，設(shè)置反應(yīng)溫度分別為70，80，90℃。

以上實(shí)驗(yàn)反應(yīng)時(shí)間均為3 h，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行抽濾，監(jiān)控渣中錳相情況，探討反應(yīng)溫度對(duì)軟錳礦Mn4+浸出率的影響。

2 結(jié)果與討論

2.1 葡萄糖用量對(duì)浸出的影響

按實(shí)驗(yàn)步驟1操作，只改變葡萄糖液用量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1和圖1。

表1 葡萄糖液加入量對(duì)軟錳礦Mn4+浸出率的影響

圖1 葡萄糖理論用量倍數(shù)對(duì)Mn4+浸出率的影響

由表1和圖1可以看出，在同一條件下，隨著葡萄糖加入量的增多，渣錳含量明顯下降，Mn4+浸出率逐漸提高。但過(guò)量的還原劑會(huì)提高生產(chǎn)成本，造成資源浪費(fèi)，而且浸出率繼續(xù)提升的空間不大。數(shù)據(jù)表明，當(dāng)葡萄糖用量為1.17倍時(shí)，軟錳礦Mn4+浸出率能達(dá)到93.70%，已符合生產(chǎn)要求。

2.2 初始酸濃度對(duì)浸出的影響

按實(shí)驗(yàn)步驟2操作，只改變初始酸濃度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2和圖2。

表2 初始酸濃度對(duì)軟錳礦Mn4+浸出率的影響

圖2 初始酸濃度對(duì)軟錳礦Mn4+浸出率的影響

由表2和圖2可以看出：隨著初始酸濃度的降低，軟錳礦Mn4+浸出率也隨之降低，說(shuō)明較高的初始酸濃度有利于軟錳礦Mn4+的浸出。但過(guò)量的初始酸會(huì)提高生產(chǎn)成本，造成資源浪費(fèi)，而且會(huì)增加中和階段的加藥量。數(shù)據(jù)表明，當(dāng)初始酸濃度為140 g/L時(shí)，軟錳礦Mn4+浸出率能達(dá)到89.95%，符合生產(chǎn)要求。

2.3 反應(yīng)溫度對(duì)浸出的影響

按實(shí)驗(yàn)步驟3操作，改變反應(yīng)溫度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3和圖3。

表3 反應(yīng)溫度對(duì)軟錳礦Mn4+浸出率的影響

圖3 反應(yīng)溫度對(duì)軟錳礦Mn4+浸出率的影響

由表3和圖3可以看出：隨著反應(yīng)溫度的增加，軟錳礦Mn4+浸出率也隨之增加，說(shuō)明較高溫度有利于軟錳礦Mn4+的浸出。但過(guò)高的溫度會(huì)增加能耗，而且高溫對(duì)生產(chǎn)設(shè)備也有較高的要求。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：當(dāng)反應(yīng)溫度為90℃時(shí)，冶金錳粉Mn4+的浸出率達(dá)到89.95%，比較符合生產(chǎn)要求。

3 結(jié)論

1)在同等條件下，增加葡萄糖的用量有利于軟錳礦Mn4+的浸出，在初始酸濃度為220 g/L，反應(yīng)時(shí)間為3 h，反應(yīng)溫度為90℃，葡萄糖用量為理論值的1.17倍時(shí)，軟錳礦 Mn4+的浸出率達(dá)到93.70%，符合實(shí)際生產(chǎn)要求，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)意義。

2)較高的初始酸濃度有利于軟錳礦Mn4+的浸出，但過(guò)量的初始酸會(huì)提高生產(chǎn)成本，造成浪費(fèi)，而且會(huì)增加中和過(guò)程氨水的投入量。當(dāng)初始酸濃度為140 g/L時(shí)，軟錳礦Mn4+浸出率能達(dá)到89.95%，符合生產(chǎn)要求。

3)隨著反應(yīng)溫度的增加，軟錳礦Mn4+浸出率也隨之增加，說(shuō)明較高溫度有利于軟錳礦Mn4+的浸出。當(dāng)反應(yīng)溫度為90℃時(shí)，軟錳礦Mn4+的浸出率達(dá)到89.95%，比較符合生產(chǎn)要求。

4)本工藝操作簡(jiǎn)單，技術(shù)先進(jìn)，易于投入工業(yè)生產(chǎn)，為缺乏碳酸錳礦而富有軟錳礦的地區(qū)開(kāi)辟了新的發(fā)展方向。

［1］江萬(wàn)里，蔡勇，萬(wàn)維華，等.硫酸錳分步浸出研究及生產(chǎn)實(shí)踐［J］.中國(guó)錳業(yè)，2012，30(1)：58－60.

［2］粟海鋒，孫莫云，文衍宣，等.廢糖蜜還原浸出低品位軟錳礦的研究［J］.過(guò)程工程學(xué)報(bào)，2007(6)：39－43.

［3］粟海鋒，崔嵬，文衍宣，等.蘆丁還原浸出低品位軟錳礦的研究［J］.廣西大學(xué)學(xué)報(bào)，2010(3)：7－11.