高含铁南非氧化锰矿浸出除钾钠试验研究

胡 平，田维刚，杨启奎，张晓冬，付秋文

（1.贵州能矿锰业集团有限公司，贵州 铜仁 554001；2.贵州省电池用锰材料工程技术研究中心，贵州 铜仁 554001）

近年来各行各业高质量发展的趋势越发明显，锰系产品的市场需求也趋于高质量、低杂质化。在锰系产品如高纯硫酸锰的生产中，客户对产品中的K、Na、Ca、Mg、重金属等杂质元素都有一定的要求，因此生产单位必须对中间产品——硫酸锰溶液的杂质进行控制，也就需要在生产中针对各类杂质进行去除，其中K+、Na+是溶液中首先需要去除的对象，本文针对高含铁南非氧化锰矿浸出液除钾钠的优异性进行了简要研究。

1 硫酸锰溶液除钾钠反应机理

锰系产品的生产大多都需要制取中间产物——硫酸锰溶液[1]，高纯硫酸锰也不例外。

在硫酸锰溶液体系中，除钾钠通常采用黄钾/钠铁钒法，通过K+、Na+与溶液中的F2+、SO42-结合生成难溶物KFe3（SO4）2（OH）6和NaFe3（SO4）2（OH）6，该反应在浸出槽内进行，需要反应时有足够的铁离子促使其发生反应，其反应方程式如下：

2 高含铁南非氧化锰矿简介

2.1 市场上的氧化锰矿石

目前市场上的氧化锰矿石包括国内氧化锰矿以及国外进口氧化锰矿石，其中国内氧化锰矿石品位相对国外氧化锰矿石更低，且杂质含量更高，产地多在广西等地；而国外进口氧化锰矿石则相对来说锰品位高、杂质含量低，品质相对优良，产地包括澳洲、加蓬、巴西、南非等地，其中多数南非矿铁含量较高，常称为“南非高铁矿”。

2.2 高含铁南非氧化锰矿的优势

由于目前客户对于高纯硫酸锰的纯净度要求较高，也就意味着行业内生产高纯硫酸锰的原料有所选择，通常选择锰含量较高、杂质含量更低的氧化锰矿石，这样可以从源头上减少需要去除的杂质，降低除杂成本。而采用普通的氧化锰矿焙烧后浸出制取硫酸锰溶液时，在除钾钠过程中需要加入大量的硫酸亚铁，成本较高。

因此采用含铁量较高的南非氧化锰矿，其杂质铁的含量反而成为优势，可利用矿石中本身存在的高含量铁质成分进行除钾钠，从而减少除钾钠时硫酸亚铁的使用量，有效降低除杂成本。

3 试验步骤及数据分析

3.1 原料分析

南非高铁矿原料呈块状，最大粒径90mm，经破碎磨矿后分析，其含锰为34.88%，主要含锰成分为二氧化锰，其次含铁成分高达21.17%，钾钠含量合计仅为0.78%，总体来说是一种优良的锰矿石，适合用于高纯硫酸锰的生产。其成分分析见表1。

表1 南非高铁矿分析结果

3.2 焙烧

取南非高铁矿按照配煤比15%，充分混合后焙烧，焙烧温度设置860℃，焙烧时间为5h。

结果显示，焙烧还原后锰浸出率达93.53%，二价铁含量为16.33%，矿石中大部分铁转化为二价铁，可替代硫酸亚铁用于钾钠离子的去除，无需额外添加硫酸亚铁。

3.3 浸出除钾钠

为了验证在不添加硫酸亚铁的条件下南非高铁矿浸出除钾钠的效果，采取液固比5：1，矿浓硫酸重量比1：0.85，温度95℃，添加少量MnO2作为氧化剂，浸出+除钾钠时间合计4h的条件下，进行试验，试验期间补充超纯水以保持液面高度，浸出及除钾钠完成后过滤，检测滤液成分，结果见表2。

表2 南非高铁矿浸出除钾钠滤液分析结果

由表2可知，在不添加硫酸亚铁的情况下，仅利用南非高含铁氧化锰矿中自有的含铁成分，就能够有效去除溶液中的钾钠离子，滤液含K+仅为2.4mg/L，含Na+仅为5.4mg/L，钾钠去除率均超过99%。

4 结论

（1）采用高含铁南非氧化锰矿浸出制备硫酸锰溶液，在除钾钠过程中不添加硫酸亚铁，仅利用矿石中自有的铁成分用于钾钠去除，经试验验证除钾钠后溶液中含K+仅为2.4mg/L，含Na+仅为5.4mg/L，钾钠去除率均超过99%。

（2）采用高含铁南非氧化锰矿作为生产高纯硫酸锰的原料，可充分利用矿石自有的含铁成分用于溶液中钾钠的去除，变杂质为有用成分，减少硫酸亚铁的消耗，起到节约除杂成本的作用。