硫酸锰分步浸出研究及生产实践

江万里 蔡 勇 万维华 覃红权 苏广源

（广西有色金属集团汇元锰业有限公司，广西 来宾 546138）

熟悉电解金属锰的人都知道，其生产成本 70%集中在制液工序，制液工序把握的好坏直接关系到电解金属锰生产是否盈利，具体主要表现在矿耗、酸耗、氨耗、除杂成本等指标的多少决定制液成本的大小。随着锰矿资源的减少和原料单价的上涨，而浸出化合工艺是延续传统工艺还是进行革新降低消耗和成本，是我们这一代锰行业从业人员研究和考虑的重点问题，也是我们的历史使命。

1 对传统浸出工艺的分析

传统制液浸出工艺采用一步浸出碳酸锰法，即一次性将计算好的锰矿粉投入到化合槽中，再反应一定时间，浸出锰浓度达到需要的数值后，加入氨水中和。该方法操作简单，是电解金属锰厂普遍采用的工艺。但是尾酸控制难度大，一般在0.5-8g/L之间，造成渣含锰较高，一般在4%，酸耗也较高，一般在4吨左右，同时浸出尾酸不稳定，造成氨水消耗也高。具体见下表1：

表1 传统一步浸出制液工艺对应下的消耗指标和成本

2 酸耗（吨） 4 600 2400 3 氨耗（Kg） 180 3.4 612 4 双氧水（Kg） 100 1.37 137 5 SDD（Kg） 30 5.85 175.5 6 磨矿成本（吨） 7.5 60 450 7 运粉成本（吨） 7.5 7.5 56.25 8 运渣成本（吨） 9 10 90 9 合计 — — 3920.75+252.3X

矿价按合同X元/干吨.度，本文若按40元/干吨.度计算，则传统工艺制液成本为14012.75元。

2 采用分步浸出工艺的试验研究

采用分步浸出工艺，比传统工艺稍复杂，因为增加了二次投料，但是降耗效果非常显著，开展的试验研究情况如下：

2.1 试验条件

（1）原料：

第一步投入的碳酸锰矿品位 Mn2+=22.4%，Fe=1.16%，细度(120目)=90%；

第二步投入的碳酸锰矿品位 Mn2+=8.5%，Fe=4.2%，细度(120目 )=90%；

硫酸浓度：98%；

氨水浓度10%。

阳极液：[ Mn2+]=13.1g/L，[H2SO4]=34.6g/L。

（2）控制条件：温度：全程水浴加热46℃

2.2 试验过程

1#：1000mL阳极液+100g第一步矿粉+35.6g H2SO4；第一步矿粉加料完毕保持温度不变搅拌 150min，测二价锰浓度34g/L，第二步矿粉17g随后加入保持温度不变搅拌60min，测尾酸小于1g/L，加氨水中和至PH至6.7以上。

2#、3#按相同条件进行正交试验。

2.3 试验结果

试验结果如下表2：

表2 采用分步浸出工艺的试验结果

试验结果表明，正交试验的结果与上述第一个试验结果误差在2%以内，说明分步投料的工艺控制与实际结果非常稳定，值得推广进行工业化生产。

2.4 试验计算的主要成本

（1）矿耗。计算原理：按正常生产，阳极液的[ Mn2+]=13.5g/l，每生产一吨金属锰产品需要[ Mn2+] =36g/l新液48立方，且不计压滤过程中溶液无损失，则：

第一步锰矿矿耗={（新液[ Mn2+]-阳极液[ Mn2+]）*新液体积}/（浸出率*矿的品位*1000）=【34-13.5】*48/（91.24*22.4%*1000）=4.81吨

第二步锰矿矿耗={（新液[ Mn2+]-阳极液[ Mn2+]）*新液体积}/（浸出率*矿的品位*1000）=【36-34】*48/（91.24*8.5%*1000）=1.24吨

按18%锰矿折标：4.81*22.4/18+1.24*8.5/18=6.59吨。

（2）酸耗。计算原理：按正常生产当前阳极液[H2SO4]=30g/l，采用此矿浸出前后溶液体积不变，每生产一吨金属锰产品需要新液48立方，且不计压滤过程中溶液无损失，则：

1#：酸耗=矿耗*酸矿比—（30*48）/1000=6.59*0.6-0.625=3.33吨

实际生产中矿酸比小于0.6、阳极液酸浓度大于30g/l，则酸耗更低。

3 分步浸出的工业化实践

工业化生产的工艺控制参数同试验参数基本相同，实际生产3个月来，工艺稳定，制液质量合格并长期稳定，从而为电解金属锰的高产稳产提供了合格、稳定的溶液保障；并且矿耗、酸耗比进行小实验有更好的改善和降低；分步投料实施后，还对除铁、除重金属工艺进行了优化，由于第二步矿的铁很少浸出，使除铁容易了很多，直接在第二步矿中加入1吨左右的氧化锰粉，一次性除铁合格，因此取消了双氧水使用；同样，第二步矿含杂质高，但是由于酸度低，杂质浸出少，给后续除杂的SDD消耗减少提供了条件；同时，减少了矿耗，磨矿、运矿粉、运渣成本也大幅下降，为整个电解金属锰生产线产生较大的利润创造了可能。

本文按10月制液工序平均数取值的结果如下表3：

表3 分步浸出工艺下的月平均消耗成本

这与传统一步浸出工艺的吨金属锰产品制液成本14012.75元降低了2539.81元，即直接产生了每吨电解金属锰产品生产的利润2539.81元。

并且，经过3个月的生产经验积累，使生产更趋稳定，10月份电解金属锰单板产量稳定在3.2Kg以上，单机组平均日产量稳定在18吨以上，部分机组达到19吨。

4 结论

（1）采用本新工艺进行分步投料浸出，对锰矿的二价锰浸出率可达到 90%以上，尤其第一步矿的利用率增加（生产实践在95%以上），对于节约高价值高品位的碳酸锰矿而言，具有较强的行业示范意义。

（2）本工艺还进一步降低了矿耗、酸耗、SDD等消耗和运行成本，实际生产表明，吨金属锰产品节约2500元以上，是一个创造效益的好工艺。

（3）本工艺操作简单、稳定性强，为电解提供足够的溶液产量和质量的双重保障，对提高产品产量和质量起到重要作用。

[1] 谭柱中，梅光贵，李维健，等.锰冶金学[M].中南大学出版社，2004(1).