遵义锰矿湿法还原回收黔东某公司EMD 锰渣研究

2019-09-12赵云浩吴睿林杨启奎彭启城

中国金属通报 2019年8期

赵云浩，胡平，蒋赟，吴睿林，杨启奎，彭启城

（贵州能矿锰业集团有限公司，贵州省电池用锰材料工程技术研究中心，贵州铜仁 554001）

在现代工业中，锰及其化合物应用于国民经济的各个领域，具有十分重要的战略地位[1]。但在各类锰产品如EMD、硫酸锰等的生产过程中，会产生大量的锰渣，渣中残存大量的锰资源，多数采用渣场填埋的方式处理，不仅为当地环保带来负担，同时造成固废资源的浪费。

普遍锰企业对锰渣中的锰资源回收有所兴趣，尤其是锰元素残留较高的锰渣，但首先考虑成本和效益。

1 EMD锰渣简介

锰产品种类多样，最常见的包括电解金属锰、EMD(即电解二氧化锰)、硫酸锰、四氧化三锰等等。其中EMD是电池工业的一种非常重要的原料，目前电池行业的日趋高质量发展，也促使着EMD产品逐步往高质量、高纯度方向发展。

EMD生产的前端过程与电解金属锰相类似，总体上均是“硫酸浸取～压滤～溶液净化～压滤～电解”的过程。但是两者在生产过程中也存在许多区别，其中之一体现在EMD电解所需要的电解液要求纯度更高，这也就意味着在矿石资源选择方面，电解二氧化锰希望采用锰品位更高、杂质含量更低的矿石，以降低后续溶液除杂的成本和技术难度。国内许多EMD生产线选择的原材料为国外进口的高品位二氧化锰矿石，其杂质相对较低，是生产电解二氧化锰的理想原料。

但使用高品位矿石也就意味着渣中锰的高残留，在生产电解二氧化锰过程中，由于其工艺或设备的限制，会使渣中残存大量的锰元素。根据对黔东某厂的考察，其EMD渣锰普遍达到8%甚至更高，具有可观的回收价值。

2 遵义锰矿简介

遵义锰矿是国内锰矿资源量较为丰富的矿区之一，累计探明储量3500多万吨，目前保有工业储量在2300万吨以上，其中80%分布在遵义汇兴铁合金有限公司的长沟锰矿[2]。锰矿产于下二叠统龙潭组底部的沉积矿床中。矿石为高铁、低磷碳酸锰矿为主：含锰12%～20%、铁8%～10%、硫3%～5%，矿石含硫组分较高，具有一定还原性。遵义锰矿中碳酸锰矿石的烧失量为25%～35%，可溶于硫酸的二价锰约占90%以上，浸出率优异，适合作为电解金属锰的生产原料。

3 EMD锰渣回收途径分析

3.1 EMD锰渣性质分析

黔东地区某厂EMD生产线每年产生EMD锰渣约35000t，通过对该厂EMD生产线化合锰渣取样分析，发现其中含锰高达17.87%，按低品位锰矿市场价40元/吨度，每吨EMD锰渣约价值700元，价值非常可观，因此回收该部分锰渣成为了该厂当务之急。

EMD锰渣中残存的锰主要包含硫酸锰、二氧化锰两种成分，酸矿比为0.35：1，其检测数据如表1。

表1 黔东地区某厂EMD锰渣检测结果

3.2 回收工艺路线分析

从检测结果可知，渣中存在大量的高价态锰，以二氧化锰为主，采用常规酸浸工艺无法有效回收这部分。需采用还原剂才能有效回收，而锰行业常用的二氧化锰还原法主要有火法和湿法，而火法投资和运行成本均较高，且在该厂不具备火法回收该锰渣的条件。

因此回收该EMD锰渣采用湿法还原的工艺路线较为合适，锰行业内通常采用“两矿法”[1]，即还原性矿物与二氧化锰矿物混合浸出。其中的还原剂是关键，锰行业常用硫铁矿作为还原剂，而遵义锰矿一种具备还原性质的锰矿石，也可考虑代替硫铁矿作为还原剂使用。

3.3 锰渣回收后的用途分析

由于该EMD锰渣品位相对于锰矿石来说，相当于国内常见的碳酸锰矿石的品位，若能够通过湿法进行有效还原，则用于作为电解金属锰的矿石原料是较为合适的，恰好该厂具有30000吨/年电解金属锰生产线，每年需要20万吨以上锰矿石，足以内部消纳该锰渣。

4 湿法还原浸出试验

遵义锰矿具有矿石中含硫较高的特点，其含硫成分以硫化铁居多[3]，因此矿石具有一定的还原性。因此考虑两者结合起来，利用遵义矿中含硫组分的还原性质提取EMD锰渣中的二氧化锰成分，探索能否提高EMD锰渣的综合浸出率。

4.1 遵义矿单一浸出

表2 遵义长沟锰矿样品分析结果

由表2可知，遵义锰矿单独浸出，浸出率达91.63%，矿酸比仅为1:0.36。不管从浸出性质还是耗酸成本方面，都是生产电解金属锰的一种优质原料。

4.2 遵义矿与EMD锰渣混合浸出

表3 遵义矿与EMD锰渣混合浸出结果对比分析

从表3中结果看出，遵义矿、EMD锰渣按2:1混合浸出，还原率比理论值从76.54%提高到92.05%，两者产生还原反应的效果明显；两者混合浸出，折算EMD锰渣的浸出率从53.78%提高到了 92.73%。

5 回收效益分析

5.1 经济效益

该公司每年回收利用EMD锰渣35000吨以上，减少堆渣费用45元/吨，每年节约堆渣成本157.5万元；以锰矿市场价40元/吨度计算，该EMD锰渣每吨约价值700元，折合每年具有2000万元以上的潜在效益。

5.2 环保效益

锰渣中有多种重金属，随着渣的渗滤液可以进入土壤环境而带来污染[4]，影响农作物。且易形成酸雨，在酸雨的作用下，锰渣内的有害物质渗入周边环境，极易破坏当地生态系统。将该EMD锰渣进行回收利用，每年能减少锰渣排放35000吨，减轻当地处理堆渣的环保压力；每年减少“锰三角”地区低品位碳酸锰矿石开采40000吨以上，对锰矿资源可持续发展具有重要的意义。