某低品位二氧化錳還原焙燒礦粉的浸出試驗(yàn)研究

田宗平，曹 健，陳小羅，李超群，周永興

（湖南省地質(zhì)測(cè)試研究院，湖南 長沙 410007）

某低品位二氧化錳還原焙燒礦粉的浸出試驗(yàn)研究

田宗平，曹 健，陳小羅，李超群，周永興

（湖南省地質(zhì)測(cè)試研究院，湖南 長沙 410007）

二氧化錳礦經(jīng)還原焙燒后用硫酸浸出特性的研究，是高效利用錳礦資源的基礎(chǔ)性工作。試驗(yàn)在某研究院自主研制的還原焙燒設(shè)備中取得的二氧化錳還原率94.67%的礦粉，通過浸出試驗(yàn)研究，獲得了該還原焙燒礦粉的最佳浸出條件：粒度-0.15mm、酸礦比0.64～0.70、溫度60～80℃、時(shí)間60 min。最后經(jīng)條件驗(yàn)證試驗(yàn)，錳浸出回收率可達(dá)91%以上。

低品位；二氧化錳；還原焙燒；浸出；試驗(yàn)研究

隨著錳礦資源的不斷貧乏，低品位二氧化錳礦經(jīng)還原焙燒后利用的研究得到了廣泛的關(guān)注［1～3］。但在試驗(yàn)研究方面，由于受還原焙燒試驗(yàn)設(shè)備的制約，很難取得高還原率的二氧化錳還原焙燒礦粉。湖南省地質(zhì)測(cè)試研究院研制的新型還原焙燒爐的投入試驗(yàn)，給該試驗(yàn)數(shù)據(jù)的取得提供了完善的途徑，也為各類氧化礦的還原焙燒利用研究提供了可靠的試驗(yàn)設(shè)備和手段，可供同行借鑒。

1 試驗(yàn)的樣品

1.1 原礦樣品的采集與測(cè)定

原礦樣品采集于湖南省某第四紀(jì)堆積氧化錳礦的一個(gè)小型選廠的洗選礦，樣品運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室后，按照文獻(xiàn)［4］進(jìn)行制樣，再使用日本理學(xué)集團(tuán)公司生產(chǎn)的ZSXPrimusⅡ型X射線熒光光譜儀進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表1。

表1 原礦X射線熒光測(cè)定結(jié)果

原礦樣品按照文獻(xiàn)［5］的分析方法測(cè)定ω（TMn）和ω（TFe），按照文獻(xiàn)［6］的分析方法測(cè)定ω（MnO2），再計(jì)算ω（MnO2）與ω（Mn）的比值，即得樣品中二氧化錳氧化系數(shù)（η0）。結(jié)果見表2。

表2 原礦中錳、鐵、二氧化錳的測(cè)定及二氧化錳氧化系數(shù)的計(jì)算結(jié)果

從表 2的測(cè)定結(jié)果可知：（1）ω（MnO2）＝34.13%，根據(jù)黑色冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《化工用二氧化錳礦粉YB／T5084-2005》最低要求6級(jí)品，ω（MnO2）／10-2≥45，故該錳礦屬于低品位二氧化錳礦；（2）ω（TFe）＝16.72%，ω（Mn）／ω（Fe）＝1.35，根據(jù)黑色冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《冶金用錳礦石YB／T319-2005》，ω（Mn）／ω（Fe）≥2，故該錳礦屬于高鐵錳礦；（3）η0＝1.510 8，對(duì)照二氧化錳氧化系數(shù)理論值η＝86.94／54.94＝1.582 4，故該錳礦氧化率較高。

1.2 原礦樣品的焙燒暨試驗(yàn)樣品的獲取

根據(jù)參考文獻(xiàn)［3］的研究成果，原礦樣品的還原焙燒在湖南省地質(zhì)測(cè)試研究院研制的HNSYL-I試驗(yàn)爐上進(jìn)行，焙燒條件設(shè)定為：礦粉粒度-5mm、還原煤用量12%、溫度850℃、卸料時(shí)間20 min，獲得還原焙燒礦試驗(yàn)樣品。

1.3 試驗(yàn)樣品的制備

將編號(hào)BSY-1試驗(yàn)樣品充分混勻、縮分，然后按圖1流程進(jìn)行樣品制備。

1.4 試驗(yàn)樣品的測(cè)定

圖1 浸出試驗(yàn)樣品制備流程圖

按照文獻(xiàn)［4］的分析方法測(cè)定ω1（TMn），按照文獻(xiàn)［5］的分析方法測(cè)定ω1（MnO2）。試驗(yàn)樣品的分析計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 試驗(yàn)樣品的分析計(jì)算結(jié)果

2 試驗(yàn)方法

2.1 浸出方法

在盛有一定容積的水浸出器中，在不斷攪拌條件下，加入一定量的試驗(yàn)樣品m（g），混勻后，緩慢加入1+3硫酸（mL），待劇烈反應(yīng)停止后，開啟加熱裝置，并控制漿液溫度80℃左右，反應(yīng)一定時(shí)間后，迅速進(jìn)行固液分離，并用清水洗滌濾渣1次，計(jì)量溶液體積V液（L）。

2.2 分析方法與結(jié)果計(jì)算

分取一定體積V1（mL）的上述溶液，按照文獻(xiàn)［7］的分析方法測(cè)定濾液中 ρ（Mn）液（g／L）、根據(jù)滴定消耗的硫酸亞鐵銨溶液的體積V2（mL）。按式（1）計(jì)算溶液中錳的濃度，按式（2）計(jì)算浸出回收率η2（%）。

3 結(jié)果與討論

3.1 硫酸用量試驗(yàn)

按照試驗(yàn)方法對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行硫酸浸出用量試驗(yàn)，試驗(yàn)條件及結(jié)果見表4。

表4 硫酸浸出用量試驗(yàn)結(jié)果

從表4的結(jié)果可知，隨著硫酸用量的增加，其浸出回收率也隨之增大，當(dāng)酸礦比達(dá)到0.64時(shí)，浸出回收率變化平緩，故浸出硫酸的酸礦比宜控制在0.64以上。

3.2 浸出溫度試驗(yàn)

按照試驗(yàn)方法對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行硫酸浸出溫度試驗(yàn)，試驗(yàn)條件及結(jié)果見表5。

表5 硫酸浸出溫度試驗(yàn)結(jié)果

從5的結(jié)果可知，隨著浸出溫度升高，其浸出率也隨之增大，當(dāng)浸出溫度在60℃以上時(shí)，浸出率達(dá)到89.43%，故浸出溫度宜控制在60～80℃。

3.3 浸出時(shí)間試驗(yàn)

按照試驗(yàn)方法對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行硫酸浸出時(shí)間試驗(yàn)，試驗(yàn)條件及結(jié)果見表6。

表6 硫酸浸出時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果

從表6的結(jié)果可知，隨著浸出時(shí)間的延長，浸出回收率不斷升高，當(dāng)浸出時(shí)間達(dá)到40 min以上時(shí)，浸出回收率變化平緩，故浸出時(shí)間宜控制在40 min以上。

3.4 浸出粒度試驗(yàn)

按照試驗(yàn)方法對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行硫酸浸出粒度試驗(yàn)，試驗(yàn)條件及結(jié)果見表7。

表7 硫酸浸出粒度條件及試驗(yàn)結(jié)果

從表7的結(jié)果可以看出，當(dāng)浸出時(shí)間在60 min以上時(shí)，隨著浸出礦粉粒度的變細(xì)其浸出率沒有變化，說明在本實(shí)驗(yàn)條件下，粒度-0.5mm的礦粉均能使用。但當(dāng)浸出時(shí)間控制在15 min時(shí)，隨著浸出粒度的變細(xì)，其浸出率隨之增大，當(dāng)浸出粒度在-0.2mm時(shí)，浸出回收率變化平緩，故浸出粒度宜控制在-0.2mm以下。

3.5 浸出條件驗(yàn)證試驗(yàn)

按照試驗(yàn)方法對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行硫酸浸出條件驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)條件及結(jié)果見表8。

表8 硫酸浸出條件驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

從表8的結(jié)果可以看出，試驗(yàn)條件下二氧化錳焙燒礦粉的浸出回收率達(dá)到了91.45%。同時(shí)，增加浸出硫酸的用量仍可增加浸出回收率，但過量硫酸引入對(duì)化工生產(chǎn)成本影響的經(jīng)濟(jì)可行性有待深入研究，故試驗(yàn)宜控制酸礦比在0.64～0.70。

4 結(jié) 論

1.該低品位二氧化錳還原焙燒礦粉最佳浸出條件：粒度-0.15mm、酸礦比0.64～0.70、溫度60～80℃、時(shí)間60 min。

2.試驗(yàn)條件下該低品位二氧化錳還原焙燒礦粉的浸出回收率可達(dá)91%以上。

3.增加浸出硫酸的用量仍可增加浸出回收率，但過量硫酸引入對(duì)化工生產(chǎn)成本影響的經(jīng)濟(jì)可行性有待深入研究。

［1］田宗平，李建文，曹健.新型二氧化錳還原爐的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.無機(jī)鹽工業(yè)，2012，44（3）：47-49.

［2］田宗平.硫酸錳生產(chǎn)新工藝［J］.中國錳業(yè)，2010，28（2）：26 -29.

［3］田宗平，曹健，周永興，等.湖南省某低品位二氧化錳礦的還原焙燒試驗(yàn)研究［J］.中國錳業(yè)，2015，33（1）：16-19.

［4］DZ／T0130.2—2006，巖石礦物分析試樣制備［S］.

［5］尹明，李家熙.巖石礦物分析（第四版第二分冊(cè)）［M］.北京：地質(zhì)出版社，2011.807-816.

［6］李力.錳礦中二氧化錳的快速測(cè)定［J］.中國錳業(yè)，2013，31 （3）：30-31.

［7］梅光貴，張文山，曾湘波，等.中國錳業(yè)技術(shù)［M］.長沙：中南大學(xué)出版社，2011.703-704.

A Low Grade Manganese Dioxide Ore Roasting Reduction Leaching Experiments

TIAN Zong-ping，CAO Jian，CHEN Xiao-luo，LI Chao-qun，ZHOU Yong-xing
（Hunan Geological Testing Institute，Changsha 410007，China）

The research of manganese dioxide after roasting reduction using sulfuric acid leaching characteristics，is a basic work for the efficient use of manganese ore resources.In our self-developed roasting reduction device，the manganese dioxide ore reduction rate is 94.67%，the leaching experiment research obtain the optimum leaching conditions：size 0.15mm，sulfuric acid and mineral powder mass ratio of 0.64～0.70，temperature 60～80℃ and time 60 min.Finally verified by condition of experiment，the leaching rate can reach more than 91%.

low grade；manganese dioxide；roasting reduction；leaching；the experimental study

TF111.13

A

1003-5540（2015）01-0029-04

2014-12-10

湖南省國土資源廳、湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局科研專項(xiàng)基金資助項(xiàng)目（2013-08）

田宗平（1963-），男，研究員級(jí)高級(jí)工程師，主要從事濕法冶金、化工工藝、分析測(cè)試和環(huán)境保護(hù)研究工作。