某低品位二氧化錳還原焙燒礦粉的浸出試驗研究

田宗平，曹 健，陳小羅，李超群，周永興

（湖南省地質測試研究院，湖南 長沙 410007）

某低品位二氧化錳還原焙燒礦粉的浸出試驗研究

田宗平，曹 健，陳小羅，李超群，周永興

（湖南省地質測試研究院，湖南 長沙 410007）

二氧化錳礦經還原焙燒后用硫酸浸出特性的研究，是高效利用錳礦資源的基礎性工作。試驗在某研究院自主研制的還原焙燒設備中取得的二氧化錳還原率94.67%的礦粉，通過浸出試驗研究，獲得了該還原焙燒礦粉的最佳浸出條件：粒度-0.15mm、酸礦比0.64～0.70、溫度60～80℃、時間60 min。最后經條件驗證試驗，錳浸出回收率可達91%以上。

低品位；二氧化錳；還原焙燒；浸出；試驗研究

隨著錳礦資源的不斷貧乏，低品位二氧化錳礦經還原焙燒后利用的研究得到了廣泛的關注［1～3］。但在試驗研究方面，由于受還原焙燒試驗設備的制約，很難取得高還原率的二氧化錳還原焙燒礦粉。湖南省地質測試研究院研制的新型還原焙燒爐的投入試驗，給該試驗數據的取得提供了完善的途徑，也為各類氧化礦的還原焙燒利用研究提供了可靠的試驗設備和手段，可供同行借鑒。

1 試驗的樣品

1.1 原礦樣品的采集與測定

原礦樣品采集于湖南省某第四紀堆積氧化錳礦的一個小型選廠的洗選礦，樣品運至實驗室后，按照文獻［4］進行制樣，再使用日本理學集團公司生產的ZSXPrimusⅡ型X射線熒光光譜儀進行測定，結果見表1。

表1 原礦X射線熒光測定結果

原礦樣品按照文獻［5］的分析方法測定ω（TMn）和ω（TFe），按照文獻［6］的分析方法測定ω（MnO2），再計算ω（MnO2）與ω（Mn）的比值，即得樣品中二氧化錳氧化系數（η0）。結果見表2。

表2 原礦中錳、鐵、二氧化錳的測定及二氧化錳氧化系數的計算結果

從表 2的測定結果可知：（1）ω（MnO2）＝34.13%，根據黑色冶金行業(yè)標準《化工用二氧化錳礦粉YB／T5084-2005》最低要求6級品，ω（MnO2）／10-2≥45，故該錳礦屬于低品位二氧化錳礦；（2）ω（TFe）＝16.72%，ω（Mn）／ω（Fe）＝1.35，根據黑色冶金行業(yè)標準《冶金用錳礦石YB／T319-2005》，ω（Mn）／ω（Fe）≥2，故該錳礦屬于高鐵錳礦；（3）η0＝1.510 8，對照二氧化錳氧化系數理論值η＝86.94／54.94＝1.582 4，故該錳礦氧化率較高。

1.2 原礦樣品的焙燒暨試驗樣品的獲取

根據參考文獻［3］的研究成果，原礦樣品的還原焙燒在湖南省地質測試研究院研制的HNSYL-I試驗爐上進行，焙燒條件設定為：礦粉粒度-5mm、還原煤用量12%、溫度850℃、卸料時間20 min，獲得還原焙燒礦試驗樣品。

1.3 試驗樣品的制備

將編號BSY-1試驗樣品充分混勻、縮分，然后按圖1流程進行樣品制備。

1.4 試驗樣品的測定

圖1 浸出試驗樣品制備流程圖

按照文獻［4］的分析方法測定ω1（TMn），按照文獻［5］的分析方法測定ω1（MnO2）。試驗樣品的分析計算結果見表3。

表3 試驗樣品的分析計算結果

2 試驗方法

2.1 浸出方法

在盛有一定容積的水浸出器中，在不斷攪拌條件下，加入一定量的試驗樣品m（g），混勻后，緩慢加入1+3硫酸（mL），待劇烈反應停止后，開啟加熱裝置，并控制漿液溫度80℃左右，反應一定時間后，迅速進行固液分離，并用清水洗滌濾渣1次，計量溶液體積V液（L）。

2.2 分析方法與結果計算

分取一定體積V1（mL）的上述溶液，按照文獻［7］的分析方法測定濾液中 ρ（Mn）液（g／L）、根據滴定消耗的硫酸亞鐵銨溶液的體積V2（mL）。按式（1）計算溶液中錳的濃度，按式（2）計算浸出回收率η2（%）。

3 結果與討論

3.1 硫酸用量試驗

按照試驗方法對試驗樣品進行硫酸浸出用量試驗，試驗條件及結果見表4。

表4 硫酸浸出用量試驗結果

從表4的結果可知，隨著硫酸用量的增加，其浸出回收率也隨之增大，當酸礦比達到0.64時，浸出回收率變化平緩，故浸出硫酸的酸礦比宜控制在0.64以上。

3.2 浸出溫度試驗

按照試驗方法對試驗樣品進行硫酸浸出溫度試驗，試驗條件及結果見表5。

表5 硫酸浸出溫度試驗結果

從5的結果可知，隨著浸出溫度升高，其浸出率也隨之增大，當浸出溫度在60℃以上時，浸出率達到89.43%，故浸出溫度宜控制在60～80℃。

3.3 浸出時間試驗

按照試驗方法對試驗樣品進行硫酸浸出時間試驗，試驗條件及結果見表6。

表6 硫酸浸出時間試驗結果

從表6的結果可知，隨著浸出時間的延長，浸出回收率不斷升高，當浸出時間達到40 min以上時，浸出回收率變化平緩，故浸出時間宜控制在40 min以上。

3.4 浸出粒度試驗

按照試驗方法對試驗樣品進行硫酸浸出粒度試驗，試驗條件及結果見表7。

表7 硫酸浸出粒度條件及試驗結果

從表7的結果可以看出，當浸出時間在60 min以上時，隨著浸出礦粉粒度的變細其浸出率沒有變化，說明在本實驗條件下，粒度-0.5mm的礦粉均能使用。但當浸出時間控制在15 min時，隨著浸出粒度的變細，其浸出率隨之增大，當浸出粒度在-0.2mm時，浸出回收率變化平緩，故浸出粒度宜控制在-0.2mm以下。

3.5 浸出條件驗證試驗

按照試驗方法對試驗樣品進行硫酸浸出條件驗證試驗，試驗條件及結果見表8。

表8 硫酸浸出條件驗證試驗結果

從表8的結果可以看出，試驗條件下二氧化錳焙燒礦粉的浸出回收率達到了91.45%。同時，增加浸出硫酸的用量仍可增加浸出回收率，但過量硫酸引入對化工生產成本影響的經濟可行性有待深入研究，故試驗宜控制酸礦比在0.64～0.70。

4 結 論

1.該低品位二氧化錳還原焙燒礦粉最佳浸出條件：粒度-0.15mm、酸礦比0.64～0.70、溫度60～80℃、時間60 min。

2.試驗條件下該低品位二氧化錳還原焙燒礦粉的浸出回收率可達91%以上。

3.增加浸出硫酸的用量仍可增加浸出回收率，但過量硫酸引入對化工生產成本影響的經濟可行性有待深入研究。

［1］田宗平，李建文，曹健.新型二氧化錳還原爐的設計與應用［J］.無機鹽工業(yè)，2012，44（3）：47-49.

［2］田宗平.硫酸錳生產新工藝［J］.中國錳業(yè)，2010，28（2）：26 -29.

［3］田宗平，曹健，周永興，等.湖南省某低品位二氧化錳礦的還原焙燒試驗研究［J］.中國錳業(yè)，2015，33（1）：16-19.

［4］DZ／T0130.2—2006，巖石礦物分析試樣制備［S］.

［5］尹明，李家熙.巖石礦物分析（第四版第二分冊）［M］.北京：地質出版社，2011.807-816.

［6］李力.錳礦中二氧化錳的快速測定［J］.中國錳業(yè)，2013，31 （3）：30-31.

［7］梅光貴，張文山，曾湘波，等.中國錳業(yè)技術［M］.長沙：中南大學出版社，2011.703-704.

A Low Grade Manganese Dioxide Ore Roasting Reduction Leaching Experiments

TIAN Zong-ping，CAO Jian，CHEN Xiao-luo，LI Chao-qun，ZHOU Yong-xing
（Hunan Geological Testing Institute，Changsha 410007，China）

The research of manganese dioxide after roasting reduction using sulfuric acid leaching characteristics，is a basic work for the efficient use of manganese ore resources.In our self-developed roasting reduction device，the manganese dioxide ore reduction rate is 94.67%，the leaching experiment research obtain the optimum leaching conditions：size 0.15mm，sulfuric acid and mineral powder mass ratio of 0.64～0.70，temperature 60～80℃ and time 60 min.Finally verified by condition of experiment，the leaching rate can reach more than 91%.

low grade；manganese dioxide；roasting reduction；leaching；the experimental study

TF111.13

A

1003-5540（2015）01-0029-04

2014-12-10

湖南省國土資源廳、湖南省地質礦產勘查開發(fā)局科研專項基金資助項目（2013-08）

田宗平（1963-），男，研究員級高級工程師，主要從事濕法冶金、化工工藝、分析測試和環(huán)境保護研究工作。