CN102358917A - 一种用低品位软锰矿浸出硫酸锰的方法 - Google Patents

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刘仁龙
孙大贵
杨鲜艳
李敏
陈燕
习苏芸
费珊珊
王冰青
张兴然
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Abstract

一种用低品位软锰矿浸出硫酸锰的方法，该方法包括将低品位的软锰矿、硫铁矿之两矿粉碎，并置于浸取槽中与硫酸混合以制备矿浆液的步骤。本发明中，软锰矿中锰的质量分数为9％～21％，该软锰矿与硫铁矿的质量比为5～3∶1，硫酸的摩尔浓度为1～1.2mol/L，硫酸与两矿的质量比为6～8∶1；并且，对矿浆液进行了电催化强化，以加速还原反应。在用贫软锰矿浸出硫酸锰的方法中，本发明具有低成本、易操作、时间短、锰的提取率高等优点。

Description

一种用低品位软锰矿浸出硫酸锰的方法
技术领域
本发明涉及以低品位软锰矿为原料，采用两矿法浸出硫酸锰的方法。
背景技术
软锰矿是生产硫酸锰的重要原料，传统工艺一般要求软锰矿的品位较高（锰的质量分数至少要大于28％）；对于低品位的软锰矿而言，过去均需要通过选矿工序来首先提高其品位。为了降低选矿带来的污染、并降低成本，人们就研究出了一些不经过选矿，即可利用低品位软锰矿来制备硫酸锰的方法。例如，《两矿法浸出低品位软锰矿的工艺研究》中所述的两矿法就是其中之一{贺周初等.两矿法浸出低品位软锰矿的工艺研究[J].中国锰业，2004年5月，22（2）：35-37.}。该方法以锰的质量分数为25％左右的低品位软锰矿为原料，以硫铁矿为还原剂，再用硫酸来直接浸出硫酸锰（故，也称两矿加酸一步法、或直接还原-浸取法）。该方法能够较好的利用品位并不很低的低品位软锰矿，具有能源消耗小、生产成本低、实用性比较强的优点。然而，对于锰的质量分数更低（9％～21％）的更低品位软锰矿来讲，该方法不仅存在硫铁矿的消耗量过大，反应结束后有大量废渣，直接影响锰的回收的问题，而且还原率以及锰浸取率都还不够高，浸取反应时间也较长（一般在8 h以上）。于是，有人又在该两矿法（直接还原-浸取法）基础上，通过再加一种还原剂，再加上一些催化剂，并增加一些复杂步骤的方法，来克服了该直接还原-浸取法在更低品位软锰矿中应用之不足{黄自力等. 低品位软锰矿制备硫酸锰的工业试验研究[J]. 矿产保护与利用，2008年6月，（3）：36-38.}。然而，由于增加了一些反应物、增加了较复杂的步骤，因此，这种改进的方法又存在成本较高、操作相对复杂的不足。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用更低品位的原料，其成本也较低、浸取时间较短、操作相对简单、而其锰浸取率却较高的用低品位软锰矿浸出硫酸锰的方法。
实现所述发明目的之方法是这样一种用低品位软锰矿浸出硫酸锰的方法，与现有技术相同的方法是，该方法包括将低品位的软锰矿、硫铁矿之两矿粉碎，并置于浸取槽中与硫酸混合以制备矿浆液的步骤（1）。其改进之处是，在该步骤（1）中，所述软锰矿中锰的质量分数为9％～21％，所述硫铁矿为浮选硫铁矿，两矿的粒度均不大于0.150mm，该软锰矿与硫铁矿的质量比为5～3∶1，硫酸的摩尔浓度为1～1.2mol/L，硫酸与两矿的质量比为6～8∶1；在步骤（1）之后，还有以下步骤：
（2）对步骤（1）的浸取槽接通电源，以对所述矿浆液进行电催化还原反应；其中，阳极电流密度为100～300A/m2，浸取温度为50～90℃，浸取时间为2～4h；
（3）对经步骤（2）电催化还原反应后的矿浆液进行固液分离，得含硫酸锰的滤液。
在得到含硫酸锰的滤液后，再通过常规的过滤、除杂等等现有技术之工序步骤，制得符合后续工序步骤之要求的纯净的硫酸锰溶液，之后，或作为制备电解金属锰的合格液、或用于生产二氧化锰、或浓缩结晶再干燥后而得到硫酸锰产品。
从方案中可以看出，本发明在现有两矿加酸一步法基础上，在其关键步骤（硫铁矿还原浸出软锰矿中的锰）过程中，增加了电催化还原，以达到电场强化软锰矿浸取的目的。通过使用电催化还原，加速了体系中有效离子的氧化还原、得失电子的速率，而使得浸取时间缩短；同时，在硫铁矿用量不多的情况下，仍可获得较高的浸出率，进而制得锰含量较高的浸取液，即提高了锰的回收（提取）率。显然，由于本发明所用原料是锰的质量分数为18％～21％的更低品位的软锰矿（也称贫软锰矿），而硫铁矿的用量也不多，因此，本发明成本也较低。简言之，本发明是具有低成本、易操作、时间短、锰的提取率高等优点。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
一种用低品位软锰矿浸出硫酸锰的方法，该方法包括将低品位的软锰矿、硫铁矿之两矿粉碎，并置于浸取槽中与硫酸混合以制备矿浆液的步骤（1）。本发明里，在该步骤（1）中，所述软锰矿中锰的质量分数为9％～21％，所述硫铁矿为浮选硫铁矿，两矿的粒度均不大于0.150mm，该软锰矿与硫铁矿的质量比为5～3∶1，硫酸的摩尔浓度为1～1.2mol/L，硫酸与两矿的质量比为6～8∶1；在步骤（1）之后，还有以下步骤：
（2）对步骤（1）的浸取槽接通电源，以对所述矿浆液进行电催化还原反应；其中，阳极电流密度为100～300A/m2，浸取温度为50～90℃，浸取时间为2～4h；
（3）对经步骤（2）电催化还原反应后的矿浆液进行固液分离，得含硫酸锰的滤液。
在上述的步骤（2）中，通过加入电极，让溶液中游离的自由电子数增多，使得Fe 3+ 还原反应更为流畅，反应速率也加快，其反应式为：
Figure 905928DEST_PATH_IMAGE001
生成的Fe 2+ 再与软锰矿中MnO 2 发生氧化还原反应，就得到极易浸出的Mn 2+ ，其反应式为：
本领域技术人员清楚，浸取时间的长短与阳极电流密度的大小有关，阳极电流密度较大浸取时间就较短；反之，浸取时间就较长。显然，在实际应用时，应当以有更高的锰浸出率为主要目的、并综合考虑时间与成本。因此，也应当对电催化还原的装置作出必要的改进性选择。在本具体实施方式中，步骤（2）所用的浸取槽为无隔膜浸取槽，电催化还原所用电极的阳极和阴极均为Pb-Ag-Sn-Sb四元合金。
 本发明通过了在实验室所做的试验验证。
验证采用在相同条件下的对比方式进行，对比用方法为《两矿法浸出低品位软锰矿的工艺研究》中的两矿法（在以下验证表简称“常规”）。本发明方法的装置采用了无隔膜浸取槽，其阳极和阴极均采用Pb-Ag-Sn-Sb四元合金（在以下验证表简称“电场强化”）。
每一对比组均用软锰矿100g；在浸取时间相同情况下结束后，采用GB/T1506－2002《锰矿石 锰含量的测定 电位滴定法和硫酸亚铁铵滴定法》中的硫酸亚铁铵滴定法，来测定滤液中锰离子（Mn2＋）的浓度，以计算锰的浸取率。验证结果如下： 
验证表1：
Figure 173409DEST_PATH_IMAGE003
 
验证表2：
Figure 383592DEST_PATH_IMAGE004
 
验证表3：
Figure 279610DEST_PATH_IMAGE005
 
验证表4：
Figure 70849DEST_PATH_IMAGE006
 
验证表5：
Figure 211980DEST_PATH_IMAGE007
 
从上述各实例中可以看出，在其他条件相同的情况下，本发明方法的锰浸取率均比现有两矿法的高得多。 

Claims (2)

1.一种用低品位软锰矿浸出硫酸锰的方法，该方法包括将低品位的软锰矿、硫铁矿之两矿粉碎，并置于浸取槽中与硫酸混合以制备矿浆液的步骤（1），其特征在于，在该步骤（1）中，所述软锰矿中锰的质量分数为9％～21％，所述硫铁矿为浮选硫铁矿，两矿的粒度均不大于0.150mm，该软锰矿与硫铁矿的质量比为5～3∶1，硫酸的摩尔浓度为1～1.2mol/L，硫酸与两矿的质量比为6～8∶1；在步骤（1）之后，还有以下步骤：
（2）对步骤（1）的浸取槽接通电源，以对所述矿浆液进行电催化还原反应；其中，阳极电流密度为100～300A/m2，浸取温度为50～90℃，浸取时间为2～4h；
（3）对经步骤（2）电催化还原反应后的矿浆液进行固液分离，得含硫酸锰的滤液。
2.根据权利要求1所述用低品位软锰矿浸出硫酸锰的方法，其特征在于，步骤（2）所用的浸取槽为无隔膜浸取槽，电催化还原所用电极的阳极和阴极均为Pb-Ag-Sn-Sb四元合金。
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