CN103526020A - 一种浸出含硅酸锰锰矿的方法 - Google Patents

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金生龙
王雨红
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Abstract

本发明提供了一种能有效浸取含硅酸锰的锰矿制备锰溶液的新方法。本发明的基本步骤是：将锰矿粉碎；在反应器中加入锰矿粉，然后加入锰矿质量0.50～2.00倍的浓酸，用水调制矿浆液固比为1.5：1～8：1，如果锰矿中含有MnO2还需加入一定量的还原剂；在30～98℃的温度下搅拌反应0～8小时后，加入锰矿质量0.02～0.10倍氟化物，继续搅拌反应0.5～4小时得到反应浸出液，锰的浸出率大于95％。本发明的优点是对含有硅酸锰的锰矿浸取率相对一般方法有明显提高，操作简便，浸取条件温和，除杂过程简单。

Description

一种浸出含硅酸锰锰矿的方法
技术领域：
本发明涉及一种浸出锰矿的方法，特别适合在酸性体系中有效浸出含硅酸锰的锰矿中的锰元素。
背景技术：
锰作为一种重要的战略资源，在冶金、钢铁、化工、电子材料、轻工、畜牧业等领域都占据着不可替代的地位。随着世界锰工业的快速发展，中、高品位的优质锰矿资源日趋减少，因而从低品位难浸出的贫锰矿中以较低成本浸出锰，对缓解锰资源供应不足的现状具有重要的战略意义。
目前，处理锰矿的方法主要是以还原焙烧的火法工艺，以及直接酸浸或添加还原剂共同浸出的湿法工艺。火法工艺主要用于处理中、高品位锰矿，技术成熟，但因存在处理成本较高、能耗高、烟气量大及对环境污染较严重等缺点，正逐渐被湿法工艺所取代。湿法工艺根据锰矿品种的不同，包括酸浸法、还原剂(硫铁矿、铁屑、双氧水、二氧化硫、硫酸亚铁、苯胺、生物质还原剂等)浸出法，适用于低品位锰矿中锰的浸出。湿法工艺具有反应条件温和、操作简单、锰浸出率较高、能耗及污染较小等优点。但上述的湿法工艺不能有效浸出锰矿中的硅酸锰及锰的其他硅酸盐矿物。
硅酸锰和锰的其他硅酸盐矿物广泛存在于各种形式的锰矿中，包括氧化锰矿、半氧化锰矿、菱锰矿、水锰矿、黑锰矿和褐锰矿等。对于含硅酸锰和锰的其他硅酸盐矿物的锰矿的浸出研究，我们检索了一些公开报道的文献，摘录如下：
①【题名】从加纳某碳酸锰矿石中浸出锰的试验研究【作者】周晓艳，潘涔轩，张玉秀等【机构】中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院；中国环境科学研究院清洁生产中心【刊名】湿法冶金.2013(1)：24-26【文摘】在不加热酸浸条件下，提高浸出温度及酸矿比、延长浸出时间，均可提高锰的浸出率，其浸出率可达93.99％、残酸为4.08g／L，但占总锰质量1.3％的硅酸锰完全不被浸出。
②【题名】加压浸出低品位锰矿的工艺【作者】谢红艳，王吉坤，路辉等【机构】昆明理工大学冶金与能源工程学院；贵州大学材料与冶金学院；云南冶金集团总公司等【刊名】中国有色金属学报.2013，23(6)：1701-1711【文摘】研究了低品位锰矿硫酸加压浸出的工艺，在0.7MPa浸出压力下，初始酸度120g／L，硫铁矿50g，液固比5：1，温度120℃，浸出100min，锰、铝和铁的浸出率分别为96％、38.7％和7.12％。矿石中少量与金属结合形成的硅酸盐，在浸出过程中随锰浸出而进入溶液中。
③【题名】回转窑处理中低品位锰矿试验研究【作者】郭永楠，薛生晖，黎红兵等【机构】长沙矿冶研究院有限责任公司【刊名】矿冶工程.2013(2)：97-100【文摘】在实验室与回转窑条件下对含铁的中低品位锰矿石进行了静态及动态连续试验的研究，在750℃还原焙烧，并采用酸浸工艺，锰的回收率达到93.6％，矿石中含4.71％的硅酸锰，还原焙烧并未能获得更高的锰浸出率。
④【题名】细菌浸出高硫锰矿及菱锰矿的试验【作者】毛钜凡，童启如，邱文芳等【机构】冶金工业部矿冶研究所(长沙)；湖南师范大学生物系；桃江锰矿等【刊名】微生物学报.1979(2)：166-174【文摘】采用氧化亚铁硫杆菌将硫酸亚铁氧化产生酸性硫酸高铁溶液，在温度60℃，亚铁离子浓度为25g／L，pH为1.8，矿浆浓度7％情况下，高硫铁矿及菱锰矿分别浸出2.5h、4h，其浸出率分别达到82％、98％。两种矿石中可溶性锰浸出均达到99.2％，但占高硫矿中3.98％的硅酸锰和互层矿(菱锰矿)中0.30％硅酸锰并未被浸出。
从上述文献检索结果了解到：文献①和②主要研究了通过对锰矿进行加压浸出，可有效提高锰的浸出率；其中文献①使用加压法对锰矿中硅酸锰的浸出没有效果，文献②采用加压酸浸能使少量与金属结合形成的硅酸盐溶解而浸出；但加压对设备有较高的要求，增加了生产成本。文献③采用高温还原焙烧、酸浸工艺，含4.71％的硅酸锰的锰矿并未能获得较高的锰浸出率。文献④采用细菌浸出不同品种的锰矿，99.2％的可溶性锰被浸出，但两种矿物中硅酸锰均不被细菌浸出，且微生物浸出所需周期过长，不利于生产。
综上所述，由于硅酸锰矿物化学性质稳定，目前的浸出工艺无法有效浸出锰矿中的硅酸锰。
发明内容：
本发明的目的是提供一种能有效浸出含硅酸锰的锰矿的方法，其特征是在锰矿浸出过程中加入氟化物，使硅酸锰溶解并有效浸出锰矿中的锰元素。
所述锰矿是指氧化锰矿、半氧化锰矿、菱锰矿、水锰矿、黑锰矿和褐锰矿等。
所述酸性介质包括硫酸、盐酸和硝酸等。
所述氟化物是指氟化铵、氟化锰和氟化钙等物质。它们是锰产业常用的除杂剂，在浸出过程中能与重金属离子形成难溶稳定的氟化物沉淀而进入浸渣中，进一步净化锰溶液。
本发明是这样实现的，将锰矿粉碎，过100筛；在带搅拌的浸出反应器中加入锰矿粉，如果锰矿中含有MnO2还需加入一定量的还原剂，然后加入锰矿质量0.50～2.00倍的浓酸(包括硫酸、硝酸、或盐酸)，用水调制矿浆至液固比为1.5：1～8：1，在30～98℃的温度下搅拌反应0～8小时后，加入锰矿质量0.02～0.10倍的氟化物，继续反应0.5～4小时，得到反应浸出液，锰矿中的锰浸出率可达95％以上。
本发明与已有的锰矿浸出技术相比，其突出的实质性特点和显著的进步是：
按目前工业上所采用的湿法浸出工艺，锰矿中的硅酸锰不但难以被浸出，而且还会阻碍其他形态锰的浸出，导致锰的浸出率不高。在体系中添加少于锰矿质量0.1倍的氟化物，相同浸出条件下，可使锰矿中的锰浸出率提高5％～10％，其中硅酸锰的浸出率超过90％，提高了锰资源的利用率。
具体实施方式：
实施例1
将软锰矿(组成如表1所示)粉碎至过100目筛；在反应器中加入锰矿粉，并加入锰矿质量2.00倍浓度为98％的硫酸，用水调制矿浆至液固比为5：1，然后加入锰矿质量0.1倍的葡萄糖；在80℃温度下搅拌反应8小时后，加入锰矿质量0.10倍的氟化铵，继续反应0.5小时得到反应浸出液，锰矿的Mn浸出率达98.7％。
表1软锰矿成分分析
Figure BSA0000097121020000031
实施例2
将软锰矿(组成如表1所示)粉碎至过100目筛；在反应器中加入锰矿粉，并加入锰矿质量1.00倍浓度为98％的硫酸，用水调制矿浆至液固比为3：1，然后加入锰矿质量0.15倍的蔗糖；在98℃温度下搅拌反应2小时后，加入锰矿质量0.02倍的氟化铵，继续反应3小时得到反应浸出液，锰矿的Mn浸出率达96.9％。
实施例3
将软锰矿(组成如表1所示)粉碎至过100目筛；在反应器中加入锰矿粉，并加入锰矿质量2.00倍浓度为98％的硫酸，用水调制矿浆至液固比为4：1，然后加入锰矿质量0.50倍的硫铁矿；在70℃温度下搅拌反应4小时后，加入锰矿质量0.08倍的氟化钙，继续反应2小时得到反应浸出液，锰矿的Mn浸出率达97.8％。
实施例4
将碳酸锰矿(组成如表2所示)粉碎至过180目筛；在反应器中加入锰矿粉，并加入锰矿质量2倍浓度为98％的硫酸，用水调制矿浆至液固比为8：1；在30℃温度下搅拌反应8小时后，加入锰矿质量0.10倍的氟化锰，继续反应0.5小时得到反应浸出液，锰矿的Mn浸出率达95.9％。
表2碳酸锰矿成分分析
Figure BSA0000097121020000032
实施例5
将碳酸锰矿(组成如表2所示)粉碎至过120目筛；在反应器中加入锰矿粉，并加入锰矿质量0.5倍浓度为98％的硫酸，用水调制矿浆至液固比为1.5：1，然后加入锰矿质量0.05倍的氟化铵；在60℃温度反应4小时得到反应浸出液，锰矿的Mn浸出率达96.4％。

Claims (1)

1.一种浸出含硅酸锰锰矿的方法，其特征是用锰矿质量0.5～2.0倍浓度为98％的硫酸，用水调制矿浆液固比为1.5：1～8：1，在30～98℃的温度下浸取锰矿，搅拌反应0～8小时后，加入锰矿质量0.02～0.10倍氟化物，继续搅拌反应0.5～4小时得到反应浸出液，锰的浸出率可达95％以上；所述氟化物包括氟化铵、氟化锰和氟化钙。
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