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        某低品位二氧化錳還原焙燒礦粉的浸出試驗(yàn)研究

        2015-06-05 14:42:49田宗平陳小羅李超群周永興
        湖南有色金屬 2015年1期
        關(guān)鍵詞:二氧化錳原礦礦粉

        田宗平,曹 健,陳小羅,李超群,周永興

        (湖南省地質(zhì)測試研究院,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)行測定,結(jié)果見表1。

        表1 原礦X射線熒光測定結(jié)果

        原礦樣品按照文獻(xiàn)[5]的分析方法測定ω(TMn)和ω(TFe),按照文獻(xiàn)[6]的分析方法測定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、二氧化錳的測定及二氧化錳氧化系數(shù)的計(jì)算結(jié)果

        從表 2的測定結(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]的分析方法測定ω1(TMn),按照文獻(xiàn)[5]的分析方法測定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)[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,研究員級高級工程師,主要從事濕法冶金、化工工藝、分析測試和環(huán)境保護(hù)研究工作。

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