用葡萄糖液浸出软锰矿的研究

盛 波，陆 毅，黄翠妮，韦业雄，谭 鑫，卢国贤，庞浩文

(中信大锰矿业有限责任公司天等锰矿分公司，广西 天等 532807)

0 前言

目前大多数电解金属锰生产企业采用的是一步浸出碳酸锰法，该工艺操作简单，但原材料消耗较大、成本高、产生锰渣较多，对环境影响较大［1］。由此很多学者探索了如何利用软锰矿制取硫酸锰的方法。软锰矿锰主要以MnO2形式存在，可以利用还原物质将他还原成二价锰，但大多数无机物质还原的时间较长，不适用于工业化，目前部分学者开始采用醇类、酚类、芳香类、草酸、蔗糖、糖蜜等有机物作还原剂。粟海锋等［2］用废糖蜜作还原剂在硫酸介质中直接浸出低品位软锰矿，硫酸浓度2.35 mol/L，废糖蜜75 g/L，反应时间2 h，反应温度90℃的条件下，Mn的浸出率达到96.7%。粟海锋等［3］采用芦丁为还原剂，在酸性介质中直接浸出软锰矿，通过实验发现影响锰浸出率的主要因素依次为反应温度、硫酸浓度、浸出时间和芦丁浓度，当硫酸初始浓度2.35 mol/L，芦丁浓度0.041 mol/L，反应温度90℃，浸出时间90 min时，锰浸出率达94.9%。葡萄糖作为来源广泛、价格低廉的还原剂，能够使四价锰还原成二价锰，经实验证明该工艺可操作性强，能提高锰浸出率和现有低品位锰矿的利用率，为企业生产提供了新思路。

1 实验部分

1.1 原料和设备

二氧化锰粉w(Mn4+)=12.62%，取自中信大锰矿业有限责任公司天等锰矿分公司;50%～60%葡萄糖液;阳极液中C(Mn2+)=13.54 g/L，C(H+)=39.96 g/L，取自电解金属锰厂;分析纯硫酸，由廉江化工有限责任公司生产。实验仪器：电热恒温水浴锅，电动搅拌器，1 000 mL烧杯若干，抽滤机。

1.2 实验原理

葡萄糖具有还原性，在酸性条件下可以和冶金锰粉中的MnO2反应，将四价锰还原成二价锰，反应方程式如下：

本实验通过改变葡萄糖用量、反应初始酸浓度、反应温度来探讨其对软锰矿中Mn4+浸出行为的影响。

1.3 实验方法

量取500 mL阳极液放入1 000 mL烧杯中，计投总锰为38 g/L，根据公式计算出所需的软锰矿用量，按照四价锰含量计算出理论的葡萄糖液用量。

1)设置初始酸浓度为220 g/L，根据葡萄糖理论消耗量的0.83、0.92、1.00、1.08、1.17 倍改变葡萄糖液的加入量。

2)选取合适的葡萄糖比例，设置初始酸浓度分别为 220，180，140，100，60 g/L。

3)选取合适的葡萄糖比例和初始酸浓度，设置反应温度分别为70，80，90℃。

以上实验反应时间均为3 h，反应结束后进行抽滤，监控渣中锰相情况，探讨反应温度对软锰矿Mn4+浸出率的影响。

2 结果与讨论

2.1 葡萄糖用量对浸出的影响

按实验步骤1操作，只改变葡萄糖液用量，实验结果见表1和图1。

表1 葡萄糖液加入量对软锰矿Mn4+浸出率的影响

图1 葡萄糖理论用量倍数对Mn4+浸出率的影响

由表1和图1可以看出，在同一条件下，随着葡萄糖加入量的增多，渣锰含量明显下降，Mn4+浸出率逐渐提高。但过量的还原剂会提高生产成本，造成资源浪费，而且浸出率继续提升的空间不大。数据表明，当葡萄糖用量为1.17倍时，软锰矿Mn4+浸出率能达到93.70%，已符合生产要求。

2.2 初始酸浓度对浸出的影响

按实验步骤2操作，只改变初始酸浓度，实验结果见表2和图2。

表2 初始酸浓度对软锰矿Mn4+浸出率的影响

图2 初始酸浓度对软锰矿Mn4+浸出率的影响

由表2和图2可以看出：随着初始酸浓度的降低，软锰矿Mn4+浸出率也随之降低，说明较高的初始酸浓度有利于软锰矿Mn4+的浸出。但过量的初始酸会提高生产成本，造成资源浪费，而且会增加中和阶段的加药量。数据表明，当初始酸浓度为140 g/L时，软锰矿Mn4+浸出率能达到89.95%，符合生产要求。

2.3 反应温度对浸出的影响

按实验步骤3操作，改变反应温度，实验结果见表3和图3。

表3 反应温度对软锰矿Mn4+浸出率的影响

图3 反应温度对软锰矿Mn4+浸出率的影响

由表3和图3可以看出：随着反应温度的增加，软锰矿Mn4+浸出率也随之增加，说明较高温度有利于软锰矿Mn4+的浸出。但过高的温度会增加能耗，而且高温对生产设备也有较高的要求。实验数据表明：当反应温度为90℃时，冶金锰粉Mn4+的浸出率达到89.95%，比较符合生产要求。

3 结论

1)在同等条件下，增加葡萄糖的用量有利于软锰矿Mn4+的浸出，在初始酸浓度为220 g/L，反应时间为3 h，反应温度为90℃，葡萄糖用量为理论值的1.17倍时，软锰矿 Mn4+的浸出率达到93.70%，符合实际生产要求，对实际生产有一定的指导意义。

2)较高的初始酸浓度有利于软锰矿Mn4+的浸出，但过量的初始酸会提高生产成本，造成浪费，而且会增加中和过程氨水的投入量。当初始酸浓度为140 g/L时，软锰矿Mn4+浸出率能达到89.95%，符合生产要求。

3)随着反应温度的增加，软锰矿Mn4+浸出率也随之增加，说明较高温度有利于软锰矿Mn4+的浸出。当反应温度为90℃时，软锰矿Mn4+的浸出率达到89.95%，比较符合生产要求。

4)本工艺操作简单，技术先进，易于投入工业生产，为缺乏碳酸锰矿而富有软锰矿的地区开辟了新的发展方向。

［1］江万里，蔡勇，万维华，等.硫酸锰分步浸出研究及生产实践［J］.中国锰业，2012，30(1)：58－60.

［2］粟海锋，孙莫云，文衍宣，等.废糖蜜还原浸出低品位软锰矿的研究［J］.过程工程学报，2007(6)：39－43.

［3］粟海锋，崔嵬，文衍宣，等.芦丁还原浸出低品位软锰矿的研究［J］.广西大学学报，2010(3)：7－11.