鄒廷信， 聶 程， 毛擁軍

（長(zhǎng)沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410012）

隨著化學(xué)電源行業(yè)的迅猛發(fā)展，錳產(chǎn)品尤其是高純硫酸錳的需求量急劇增長(zhǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)錳礦石需求量與日俱增。 當(dāng)前，錳礦資源的貧乏正制約著我國(guó)錳系產(chǎn)品的生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展。 在我國(guó)一些錳系產(chǎn)品生產(chǎn)集中地區(qū)，碳酸錳礦的入選品位已經(jīng)由含錳18%～20%降到了13%～15%［1］。 國(guó)內(nèi)碳酸錳礦儲(chǔ)量日漸減少，而國(guó)內(nèi)氧化錳礦由于品位低、雜質(zhì)含量高、處理成本高等原因較少開(kāi)采利用［2］。 國(guó)外有儲(chǔ)量豐富、品位較高的優(yōu)質(zhì)氧化錳礦石可供開(kāi)采利用［3-6］，本文針對(duì)某進(jìn)口軟錳礦進(jìn)行還原焙燒及硫酸浸出實(shí)驗(yàn)，以期為電解錳行業(yè)和化學(xué)電源行業(yè)利用進(jìn)口氧化錳礦提供技術(shù)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)原料、設(shè)備與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

實(shí)驗(yàn)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(cè)和焙燒、浸出實(shí)驗(yàn)使用。

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

表1 軟錳礦主要成分分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

表2 軟錳礦錳物相分析結(jié)果

還原劑為云南某地?zé)熋?，? kg 破碎至2 mm 以下，供分析檢測(cè)和焙燒、浸出實(shí)驗(yàn)使用。 煙煤分析結(jié)果見(jiàn)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(jié)果

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)使用的主要設(shè)備見(jiàn)表4。

表4 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

稱取一定量軟錳礦，與煙煤按預(yù)定比例混合均勻，放入不銹鋼盒內(nèi)，將不銹鋼盒置入已升至預(yù)定溫度的馬弗爐中，待焙燒預(yù)定時(shí)間后，將焙燒礦取出直接水冷。 將澄清后的礦漿裝入棒磨機(jī)內(nèi)，按預(yù)定時(shí)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(yù)定液固比、攪拌速度浸出。 浸出預(yù)定時(shí)間后進(jìn)行抽濾、洗滌。 濾液和濾渣分別進(jìn)行化學(xué)分析，并計(jì)算浸出率。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

2.1 焙燒溫度實(shí)驗(yàn)

稱取200 g 軟錳礦試樣，在反應(yīng)時(shí)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(shí)間后進(jìn)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(shí)間60 min。 硫酸浸出后過(guò)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(jié)果見(jiàn)圖1～2。

圖1 還原焙燒溫度對(duì)錳浸出的影響

圖2 還原焙燒溫度對(duì)鐵浸出的影響

由圖1～2 可看出，還原溫度850 ℃、900 ℃、950 ℃時(shí)，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(shí)間實(shí)驗(yàn)

焙燒溫度900 ℃，其他條件不變，焙燒時(shí)間對(duì)錳、鐵浸出效果的影響見(jiàn)圖3～4。

由圖3～4 可看出，焙燒時(shí)間30 min 之后，錳浸出率超過(guò)95%，隨著焙燒時(shí)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(shí)間60 min。

圖3 還原焙燒時(shí)間對(duì)錳浸出的影響

圖4 還原焙燒時(shí)間對(duì)鐵浸出的影響

2.3 還原劑用量實(shí)驗(yàn)

焙燒時(shí)間60 min，其他條件不變，還原劑煙煤加入量對(duì)錳、鐵浸出效果的影響見(jiàn)圖5～6。

圖5 還原劑煙煤加入量對(duì)錳浸出的影響

圖6 還原劑煙煤加入量對(duì)鐵浸出的影響

由圖5 ～6 可以看出，在配煤量6%或8%時(shí)，錳浸出率很低；配煤量大于10%時(shí)，錳浸出率超過(guò)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(shí)驗(yàn)

通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)，確定適宜的還原焙燒工藝條件為：還原劑煙煤加入量（相對(duì)礦樣質(zhì)量）12%、焙燒溫度900 ℃、 焙燒時(shí)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(dá)到96.83%。

3 結(jié) 論

1） 實(shí)驗(yàn)用錳礦石中錳主要以氧化錳礦形式存在，占比高達(dá)98.88%；同時(shí)氧化錳礦中軟錳礦分布率達(dá)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(duì)礦樣質(zhì)量）12%、焙燒溫度900 ℃、 焙燒時(shí)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(dá)到96.83%。

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