富锰渣浸取硫酸锰新技术

马 进，屠章云

(1.云南建水锰矿有限责任公司，云南 建水 654399;2.云南文山斗南锰业股份有限公司，云南 砚山 663101)

硫酸锰作为基础锰盐，是生产其他锰氧化物、锰盐及金属锰的重要工业中间产品，主要用于冶金、化工、农业等领域。云南建水锰矿有限责任公司自2010年开始研究采用富锰渣浸取硫酸锰，并进行富锰渣浸取硫酸锰小型试验，由于浸出效果好，于2012年开始进行半工业试验。试验证明锰浸出率≥87%，有效锰浸出率≥94%，浸出渣酸度低，破坏生态水资源的杂质少，可用来做建筑材料。用富锰渣浸取硫酸锰是一种科学合理的方法。

1 富锰渣性质及浸出机理

富锰渣一般呈绿色块状，密度3.5～4.0 g/cm3，主要成分有：MnO、SiO2、Al2O3、CaO、MgO、FeO、MnS等。高炉富锰渣的矿物成分主要由锰橄榄石、锰蔷薇辉石、锰石榴子石和玻璃质等组成。文中富锰渣为电炉冶炼法生产所得，锰含量为30% ～42%。

在本试验中，浸出原料是富锰矿渣，浸出剂为硫酸。在酸浸的同时，富锰矿渣中的铁、铝、钙、镁等金属也将部分被浸出，余下不溶的硫酸钙、二氧化硅、硅酸盐等固体残渣可作为制备分子筛、建筑材料、肥料等副产品的原料［1］。

在浸出过程中，硅、铝溶出，过量的酸将导致浸出液中形成凝胶体，使硫酸锰的后续净化困难且锰回收率低。在上述浸出过程中，应尽可能保障溶液的pH值在2以上，避免H2SiO3凝胶和H3AlO3凝胶的生成。对固液相酸浸反应体系来说，主要影响因素有硫酸用量、初酸浓度、补酸浓度、补酸时间、固液比、浸取时间以及浸取温度等。

2 半工业试验过程

2.1 主要试验设备

1)碳钢，浓硫酸储槽、计量槽、截止阀。

2)加强聚丙烯，配酸槽、配料槽、供料槽、中和槽、浸出(滤)液储槽、球阀及管道。

3)搪玻璃反应釜浸出槽(材质)，垫片聚四氯乙烯和聚四氟乙烯，阀门聚丙烯球阀。

2.2 试验过程

半工业试验共分为配料供料、浸出、压滤洗涤、中和处理等工序。

1)配料供料工序

用30 g/L硫酸溶液，按液固比5～8∶1加入锰渣矿粉，搅拌均匀，通入蒸汽，将矿浆预热至85℃，经计量泵，泵入浸出槽进行反应。

2)浸出工序

在管道混合器中，将硫酸加入配料工序送来的矿浆中，使矿浆pH值控制在4～5，进入浸出槽。蒸汽间接加热保持槽中溶液温度为90℃左右，浸出2 h，送至压滤工序。浸出条件：矿酸比1∶1.0，富锰渣与硫铁矿质量比为1∶0.012，初酸浓度为6%(质量浓度)，液固比6∶1～7∶1，补酸浓度为38%(体积浓度)，补酸时间1.0 h，反应时间(含补酸时间)2.0 h，浸出温度88℃，1 m3矿浆的洗水使用量为1.2 m3［2］。

3)压滤洗涤工序

将前工序送至的矿浆压滤，滤渣洗涤，分类堆存;滤液经滤液储槽，送至中和工序。

4)中和处理工序

将滤液加入生石灰或碳酸氢氨，控制pH值在8.5左右，呈微碱性，中和溶液中的酸，将锰沉淀下来，中和液返回压滤工序，过滤。检验合格后排出［3］。

根据工业生产特点和小型试验报告，采用的工艺流程见图1，滤液为硫酸锰浸出液。

图1 硫酸锰浸取新技术工艺流程

采用碳酸氢氨碳化法处理试验废水，将浸出液中的锰沉淀下来，用酸中和，工艺流程如图2所示。

图2 试验废水处理的工艺流程

3 浸出试验结果

将品位为Mn 20%、Mn 30%的富锰渣磨制成0.125 mm(－120目)矿粉。经酸浸过程，富锰渣的浸出结果为：总锰浸出率平均为87%以上，有效锰浸出率平均为91%;浸出液含锰平均浓度为36 g/L，洗液含锰平均浓度为8 g/L。

硫酸锰浸取新技术以含Mn 30%富锰渣为原料，在浸出工序，每吨硫酸锰的生产成本为5 127.25元，其中原料成本为4 766.38元，水、动力燃料成本为360.87元。与目前的碳酸锰或二氧化锰为主要原料的常规工艺流程相比，降低成本约1 500～2 000元/t(以2014年原料价格计算)。

4 结语

云南建水锰矿有限责任公司采用富锰渣为原料浸取硫酸锰新技术，实现了资源的合理配置，变资源优势为经济优势，实现了企业自身可持续发展，提高了产品市场竞争力。产品质量符合要求，具有很强的适用性和可操作性，工艺技术流程短，装备自动控制程度和可靠性高，符合有效利用资源的要求。项目投资回收期短，投资回报高，抗风险能力强，是一个利国、利企、利民的好技术。

［1］刘西德，姜立夫，高灿柱，等.从废锰渣制取硫酸锰的研究［J］.山东化工，1994(2)：13－15.

［2］杨新科.制备硫酸锰最佳工艺条件的研究［J］.中国锰业，2001，19(3)：15 －16.

［3］华毅超，陈国松，张红漫，等.工业硫酸锰湿法还原生产工艺［J］.南京工业大学学报，2004，26(5)：50 －53.