硫酸錳分步浸出研究及生產實踐

江萬里 蔡 勇 萬維華 覃紅權 蘇廣源

（廣西有色金屬集團匯元錳業有限公司，廣西 來賓 546138）

熟悉電解金屬錳的人都知道，其生產成本 70%集中在制液工序，制液工序把握的好壞直接關系到電解金屬錳生產是否盈利，具體主要表現在礦耗、酸耗、氨耗、除雜成本等指標的多少決定制液成本的大小。隨著錳礦資源的減少和原料單價的上漲，而浸出化合工藝是延續傳統工藝還是進行革新降低消耗和成本，是我們這一代錳行業從業人員研究和考慮的重點問題，也是我們的歷史使命。

1 對傳統浸出工藝的分析

傳統制液浸出工藝采用一步浸出碳酸錳法，即一次性將計算好的錳礦粉投入到化合槽中，再反應一定時間，浸出錳濃度達到需要的數值后，加入氨水中和。該方法操作簡單，是電解金屬錳廠普遍采用的工藝。但是尾酸控制難度大，一般在0.5-8g/L之間，造成渣含錳較高，一般在4%，酸耗也較高，一般在4噸左右，同時浸出尾酸不穩定，造成氨水消耗也高。具體見下表1：

表1 傳統一步浸出制液工藝對應下的消耗指標和成本

2 酸耗（噸） 4 600 2400 3 氨耗（Kg） 180 3.4 612 4 雙氧水（Kg） 100 1.37 137 5 SDD（Kg） 30 5.85 175.5 6 磨礦成本（噸） 7.5 60 450 7 運粉成本（噸） 7.5 7.5 56.25 8 運渣成本（噸） 9 10 90 9 合計 — — 3920.75+252.3X

礦價按合同X元/干噸.度，本文若按40元/干噸.度計算，則傳統工藝制液成本為14012.75元。

2 采用分步浸出工藝的試驗研究

采用分步浸出工藝，比傳統工藝稍復雜，因為增加了二次投料，但是降耗效果非常顯著，開展的試驗研究情況如下：

2.1 試驗條件

（1）原料：

第一步投入的碳酸錳礦品位 Mn2+=22.4%，Fe=1.16%，細度(120目)=90%；

第二步投入的碳酸錳礦品位 Mn2+=8.5%，Fe=4.2%，細度(120目 )=90%；

硫酸濃度：98%；

氨水濃度10%。

陽極液：[ Mn2+]=13.1g/L，[H2SO4]=34.6g/L。

（2）控制條件：溫度：全程水浴加熱46℃

2.2 試驗過程

1#：1000mL陽極液+100g第一步礦粉+35.6g H2SO4；第一步礦粉加料完畢保持溫度不變攪拌 150min，測二價錳濃度34g/L，第二步礦粉17g隨后加入保持溫度不變攪拌60min，測尾酸小于1g/L，加氨水中和至PH至6.7以上。

2#、3#按相同條件進行正交試驗。

2.3 試驗結果

試驗結果如下表2：

表2 采用分步浸出工藝的試驗結果

試驗結果表明，正交試驗的結果與上述第一個試驗結果誤差在2%以內，說明分步投料的工藝控制與實際結果非常穩定，值得推廣進行工業化生產。

2.4 試驗計算的主要成本

（1）礦耗。計算原理：按正常生產，陽極液的[ Mn2+]=13.5g/l，每生產一噸金屬錳產品需要[ Mn2+] =36g/l新液48立方，且不計壓濾過程中溶液無損失，則：

第一步錳礦礦耗={（新液[ Mn2+]-陽極液[ Mn2+]）*新液體積}/（浸出率*礦的品位*1000）=【34-13.5】*48/（91.24*22.4%*1000）=4.81噸

第二步錳礦礦耗={（新液[ Mn2+]-陽極液[ Mn2+]）*新液體積}/（浸出率*礦的品位*1000）=【36-34】*48/（91.24*8.5%*1000）=1.24噸

按18%錳礦折標：4.81*22.4/18+1.24*8.5/18=6.59噸。

（2）酸耗。計算原理：按正常生產當前陽極液[H2SO4]=30g/l，采用此礦浸出前后溶液體積不變，每生產一噸金屬錳產品需要新液48立方，且不計壓濾過程中溶液無損失，則：

1#：酸耗=礦耗*酸礦比—（30*48）/1000=6.59*0.6-0.625=3.33噸

實際生產中礦酸比小于0.6、陽極液酸濃度大于30g/l，則酸耗更低。

3 分步浸出的工業化實踐

工業化生產的工藝控制參數同試驗參數基本相同，實際生產3個月來，工藝穩定，制液質量合格并長期穩定，從而為電解金屬錳的高產穩產提供了合格、穩定的溶液保障；并且礦耗、酸耗比進行小實驗有更好的改善和降低；分步投料實施后，還對除鐵、除重金屬工藝進行了優化，由于第二步礦的鐵很少浸出，使除鐵容易了很多，直接在第二步礦中加入1噸左右的氧化錳粉，一次性除鐵合格，因此取消了雙氧水使用；同樣，第二步礦含雜質高，但是由于酸度低，雜質浸出少，給后續除雜的SDD消耗減少提供了條件；同時，減少了礦耗，磨礦、運礦粉、運渣成本也大幅下降，為整個電解金屬錳生產線產生較大的利潤創造了可能。

本文按10月制液工序平均數取值的結果如下表3：

表3 分步浸出工藝下的月平均消耗成本

這與傳統一步浸出工藝的噸金屬錳產品制液成本14012.75元降低了2539.81元，即直接產生了每噸電解金屬錳產品生產的利潤2539.81元。

并且，經過3個月的生產經驗積累，使生產更趨穩定，10月份電解金屬錳單板產量穩定在3.2Kg以上，單機組平均日產量穩定在18噸以上，部分機組達到19噸。

4 結論

（1）采用本新工藝進行分步投料浸出，對錳礦的二價錳浸出率可達到 90%以上，尤其第一步礦的利用率增加（生產實踐在95%以上），對于節約高價值高品位的碳酸錳礦而言，具有較強的行業示范意義。

（2）本工藝還進一步降低了礦耗、酸耗、SDD等消耗和運行成本，實際生產表明，噸金屬錳產品節約2500元以上，是一個創造效益的好工藝。

（3）本工藝操作簡單、穩定性強，為電解提供足夠的溶液產量和質量的雙重保障，對提高產品產量和質量起到重要作用。

[1] 譚柱中，梅光貴，李維健，等.錳冶金學[M].中南大學出版社，2004(1).