某国外进口菱锰矿的浸出试验研究

李 伟，柳和平，何利民，唐三川，汪朝武

(1. 贵州松桃金瑞锰业有限责任公司，贵州 铜仁 554313； 2. 中南大学 冶金与环境学院，湖南 长沙 410012)

我国锰矿资源的特点是贫、杂、细，绝大部分为贫锰矿，富锰矿石仅占总储量的6.4%[1]。目前电解金属锰(以下简称：电解锰)生产使用的锰矿石平均品位为13%～15%，随着锰矿资源的不断开采，可使用的锰矿石品位还在不断降低[2-3]。矿石品位越低，生产电解锰产生的渣量大，且通过浸出渣带走的硫酸铵和硫酸锰就越多，从而造成资源利用率低。因此，采用国外进口高品位锰矿生产电解锰成为电解锰生产厂家的新选择。但进口菱锰矿用于生产电解锰，其中较为突出的问题是在传统的一段酸浸中锰浸出率较低，渣锰含量高[4]。本试验针对某国外进口矿进行了硫酸两段逆流浸出试验研究，为生产实践提供试验依据。

1 矿石性质

试验矿样为国外进口矿石，矿石的有用矿物主要是碳酸锰矿，脉石矿物质主要是石英、石膏和长石。原矿主要化学成分分析结果见表1，锰物相分析结果见表2。

表1 原矿主要化学成分分析结果(质量分数)/%

2 试验方法

表2 锰物相分析结果(质量分数)/%

注：Ci表示各物相的质量分数。

一段浸出试验：原矿磨至一定细度，加入一定量的硫酸和电解锰阳极液，控制酸矿质量比，放入水浴加热的烧杯中搅拌浸出；反应一段时间后，过滤，水洗浸出渣再烘干，对烘干尾渣称重，分析尾渣的锰含量并计算出锰的浸出率。采用两段逆流浸出法进行综合试验：一段浸出时用二段浸出液和硫酸作为浸出剂；二段浸出时用阳极液浸出一段浸出渣。两段浸出工艺流程如图1所示。

图1 进口菱锰矿两段浸出工艺流程

3 试验结果及讨论

3.1 酸矿质量比对一段浸出锰浸出率的影响

矿石破碎至-0.148 mm(-100目)占92%，在搅拌速度为300 r/min、温度为50℃条件下加入硫酸和阳极液浸出5 h。不同酸矿质量比对锰浸出率的影响试验结果见图2。

图2 锰浸出率随酸矿质量比的变化

由图2看出，酸矿质量比对锰的浸出率有较大的影响，锰浸出率随酸矿比的升高而升高，酸矿质量比为0.7时，锰的浸出率为87.5%，酸矿质量比为0.85时，锰的浸出率可以达到90.34%，但当酸矿质量比进一步增大时，锰的浸出率提高不大；考虑到采用二段浸出工艺，第2段浸出时用高酸浸出一段浸出渣，而且余酸过高，会使后续工序消耗大量的中和剂。因此生产上第1段浸出酸矿质量比控制在0.7比较合适。

3.2 温度对一段浸出锰浸出率的影响

矿石破碎至-0.148 mm占92%，控制搅拌速度为300 r/min、酸矿质量比为0.7，在不同温度下浸出5 h，不同反应温度对锰浸出率的影响试验结果见图3。

图3 锰浸出率随浸出温度的变化

由图3可见：随着浸出温度的升高，锰浸出率也随之升高；当温度为60℃时，锰的浸出率为89.26%，浸出温度继续提高，虽然浸出率有所升高，但升高幅度不大，因此生产上选择浸出温度为60℃即可。

3.3 浸出时间对一段浸出锰浸出率的影响

矿石破碎至-0.148 mm占92%，控制酸矿质量比为0.7、浸出温度为60℃、拌速度为300 r/min，考察锰浸出率与浸出时间的关系。试验结果如图4所示。

图4 锰浸出率随浸出时间的变化

从图4可以看到，锰浸出率随着浸出反应时间的延长而有所提高；浸出前1 h，浸出速度非常快，浸出0.5 h时，锰浸出率达到65%，浸出1 h后锰浸出率达到80.2%；之后随着浸出时间的延长，反应趋于稳定，浸出4 h后锰浸出率达到89.2%。

3.4 磨矿细度对一段浸出锰浸出率的影响

将矿石分别破碎至-0.148 mm、-0.124 mm(-120目)、-0.074 mm(-200目)，控制酸矿质量比为0.7、浸出温度为60℃、拌速度为300 r/min，浸出时间为2 h，考察矿石细度对一段浸出锰浸出率的影响。试验结果如图5所示。

1 -0.148 mm； 2 -0.124 mm； 3 -0.074 mm

从图5可知，锰的浸出率随矿石细度减小而提高。3种细度的矿石在浸出前1 h反应都非常迅速，浸出1 h后锰浸出率都可达到80%以上；反应2 h后，-0.124 mm细度的矿石和-0.074 mm细度的矿石浸出率相差不大。考虑到生产能耗方面，生产上选择-0.124 mm的矿石细度比较合适。

3.5 两段逆流浸出综合条件试验

在试验确定的优化条件下，即矿石细度为-0.124 mm，一段浸出浸出温度60℃，酸矿质量比为0.7，浸出时间4 h，进行两段逆流综合条件试验，得到锰的总浸出率为98.33%，浸出渣锰含量为1.49%。

4 结 论

该进口菱锰矿石的主要成分是碳酸锰，含有少量的硅酸锰和三氧化二锰。一段浸出锰浸出率随酸矿质量比升高而升高；提高浸出反应温度有利于提高锰浸出率；浸出反应前1 h，反应迅速，后期反应趋于缓和；矿石细度越小，锰浸出率越高。一段浸出最佳条件为矿石细度-0.124 mm，浸出温度60℃，酸矿质量比为0.7，浸出时间4 h。最佳条件下，两段逆流综合条件试验，得到锰的总浸出率为98.33%，浸出渣锰含量为1.49%。

参考文献：

[1] 梅光贵，张文山，曾湘波，等.中国锰业技术[M]. 长沙：中南大学出版社，2011：23.

[2] 徐明哲. 中国锰矿石贸易供需现状及趋势[J]. 国际市场，2011(4)：78-81.

[3] 李维健. 进口锰矿在电解金属锰生产中的应用前景[J]. 中国锰业，2012，30(3)：1-4.

[4] 周晓艳，潘涔轩，张玉秀，等. 从加纳某碳酸锰矿石中浸出锰的试验研究[J]. 湿法冶金，2013，32(1)：24-26.