某進口軟錳礦還原焙燒、浸出實驗研究①

鄒廷信， 聶 程， 毛擁軍

（長沙礦冶研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012）

隨著化學電源行業(yè)的迅猛發(fā)展，錳產品尤其是高純硫酸錳的需求量急劇增長，進而導致優(yōu)質錳礦石需求量與日俱增。 當前，錳礦資源的貧乏正制約著我國錳系產品的生產和可持續(xù)發(fā)展。 在我國一些錳系產品生產集中地區(qū)，碳酸錳礦的入選品位已經由含錳18%～20%降到了13%～15%［1］。 國內碳酸錳礦儲量日漸減少，而國內氧化錳礦由于品位低、雜質含量高、處理成本高等原因較少開采利用［2］。 國外有儲量豐富、品位較高的優(yōu)質氧化錳礦石可供開采利用［3-6］，本文針對某進口軟錳礦進行還原焙燒及硫酸浸出實驗，以期為電解錳行業(yè)和化學電源行業(yè)利用進口氧化錳礦提供技術依據。

1 實驗原料、設備與方法

1.1 實驗原料

實驗用軟錳礦由貴州某公司提供，礦樣粒度為6 mm左右，顏色為黑色。 取10 kg 礦樣破碎至3 mm 以下，篩分后混合均勻，供分析檢測和焙燒、浸出實驗使用。

軟錳礦礦樣主要化學成分分析結果見表1，礦樣中錳元素物相分析結果見表2。 由表1 和表2 可以看出，礦石化學成分較為簡單，礦石主要有價金屬為錳，品位高達45.57%。 錳主要以氧化錳礦形式存在，分布率高達98.88%；而氧化錳礦中錳主要以軟錳礦形式存在，分布率達88.08%。

表1 軟錳礦主要成分分析結果（質量分數(shù)）／%

表2 軟錳礦錳物相分析結果

還原劑為云南某地煙煤，取5 kg 破碎至2 mm 以下，供分析檢測和焙燒、浸出實驗使用。 煙煤分析結果見表3。 煙煤高位發(fā)熱量5 270 大卡，低位發(fā)熱量4 980 大卡。

表3 煙煤分析結果

1.2 實驗設備

實驗使用的主要設備見表4。

表4 主要實驗設備

1.3 實驗方法

稱取一定量軟錳礦，與煙煤按預定比例混合均勻，放入不銹鋼盒內，將不銹鋼盒置入已升至預定溫度的馬弗爐中，待焙燒預定時間后，將焙燒礦取出直接水冷。 將澄清后的礦漿裝入棒磨機內，按預定時間磨礦，將磨好的礦漿放入燒杯中，加入一定濃度的稀硫酸溶液，按預定液固比、攪拌速度浸出。 浸出預定時間后進行抽濾、洗滌。 濾液和濾渣分別進行化學分析，并計算浸出率。

2 實驗結果和分析

2.1 焙燒溫度實驗

稱取200 g 軟錳礦試樣，在反應時間60 min、配煤量15%條件下于不同溫度下焙燒，所得焙燒礦直接濕磨一段時間后進行硫酸浸出。 按理論耗酸量的1.1倍加入稀硫酸，確定浸出條件為：液固比9 ∶1、硫酸濃度120 g／L、攪拌速度450 r／min、浸出時間60 min。 硫酸浸出后過濾洗滌，分別分析溶液及浸出渣中的錳含量，以錳和鐵浸出率考察焙燒還原效果，結果見圖1～2。

圖1 還原焙燒溫度對錳浸出的影響

圖2 還原焙燒溫度對鐵浸出的影響

由圖1～2 可看出，還原溫度850 ℃、900 ℃、950 ℃時，錳浸出率均在95%以上，且變化不大。 而鐵浸出率隨著還原溫度升高增加較明顯。 綜合考慮錳、鐵浸出效果及后續(xù)浸出液處理成本，確定還原焙燒溫度900 ℃。

2.2 焙燒時間實驗

焙燒溫度900 ℃，其他條件不變，焙燒時間對錳、鐵浸出效果的影響見圖3～4。

由圖3～4 可看出，焙燒時間30 min 之后，錳浸出率超過95%，隨著焙燒時間增加，錳浸出率變化很小，鐵浸出率不斷增大。 綜合考慮，確定還原焙燒時間60 min。

圖3 還原焙燒時間對錳浸出的影響

圖4 還原焙燒時間對鐵浸出的影響

2.3 還原劑用量實驗

焙燒時間60 min，其他條件不變，還原劑煙煤加入量對錳、鐵浸出效果的影響見圖5～6。

圖5 還原劑煙煤加入量對錳浸出的影響

圖6 還原劑煙煤加入量對鐵浸出的影響

由圖5 ～6 可以看出，在配煤量6%或8%時，錳浸出率很低；配煤量大于10%時，錳浸出率超過95%，隨著配煤量繼續(xù)增大，錳浸出率變化很小，鐵浸出不斷增大。 綜合考慮，選擇配煤量12%。

2.4 還原焙燒優(yōu)化條件實驗

通過單因素實驗，確定適宜的還原焙燒工藝條件為：還原劑煙煤加入量（相對礦樣質量）12%、焙燒溫度900 ℃、 焙燒時間60 min；所得焙燒礦濕磨后采用稀硫酸浸出，在液固比9 ∶1、硫酸濃度120 g／L、攪拌速度450 r／min 條件下浸出60 min，該優(yōu)化條件下錳浸出率達到96.83%。

3 結 論

1） 實驗用錳礦石中錳主要以氧化錳礦形式存在，占比高達98.88%；同時氧化錳礦中軟錳礦分布率達88.08%。

2） 該軟錳礦適宜的還原焙燒條件為：還原劑煙煤加入量（相對礦樣質量）12%、焙燒溫度900 ℃、 焙燒時間60 min；所得焙燒礦濕磨后采用稀硫酸浸出，在液固比9 ∶1、硫酸濃度120 g／L、攪拌速度450 r／min 條件下浸出60 min，錳浸出率達到96.83%。

3） 采用還原焙燒-硫酸浸出工藝處理進口軟錳礦是可行的，該工藝可為類似進口軟錳礦的利用提供技術參考。