低品位含錳尾礦的濕法冶煉工程設計

蔣 彬

（長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南 長沙 410001）

歐洲捷克共和國某鎮東北約一公里處有三個含錳尾礦堆，是20世紀70年代一座黃鐵礦選礦廠的選鐵尾礦堆場，主要錳礦物成分為菱錳礦（碳酸錳），以及一定量的錳鋁榴石（石榴石類的含錳正硅酸鹽）和夾帶錳的鐵白云石。除菱錳礦外，還有少量的鎂菱錳礦（Ca/Mg/Fe/Mn的碳酸化合物）。

該尾礦堆總儲量大，錳含量低，顆粒度細，在當年建設的時候沒有設計完備的尾礦庫和防滲漏設施，對附近居民生活和環境安全有較大的安全隱患[1]。長期以來，缺少合適的工藝處理該尾礦堆。主要有以下困難：

（1）錳含量低，采用常規的濕法冶煉工藝酸耗大，運行成本高。且渣量大，容易對環境造成二次污染。

（2）尾礦堆離居民聚集區只有1公里，在附近建濕法冶煉廠對地下水、河流有較大的環境風險。

（3）含錳尾礦總儲量大，在歐洲建設一個合適的尾礦庫的成本較高。

本設計為了在滿足歐洲當地的法律法規以及環保要求的前提下，利用含錳尾礦堆中的有價金屬錳，采用了選礦和冶煉相結合的工藝，并采用逆流洗滌對錳浸出渣進行錳回收處理，洗水進行氨回收后返回主流程，保持體系水平衡，陽極液使用三相結晶除鈣鎂，避免設備及儲槽過度結晶[2]。

圖1 總平面布置效果圖

圖2 局部場景效果圖

1 原料、輔料及產品

原料總量為2760萬噸，其中錳含量7.09%，含水25%，-0.019mm粒級含量83.15%。

表1 原礦中各種組分百分含量測定結果

表2 原礦多元素化學分析結果

輔料為98%硫酸、石灰、蒸汽、S.D.D（福美納，Na(CH3)2NCS2）、亞硫酸銨、活性炭、液氨、碳酸氫銨、絮凝劑等。產品為高純無硒電解金屬錳，產品質量中國電解金屬錳行業標準（YB/T051-2003）的相關質量指標，產品含錳≥99.9%。

2 工藝流程設計

2.1 選礦

采場開采出的原礦用汽車送至原礦堆場，通過原礦堆場內前裝機輔助抓斗起重機給入調漿池，調漿池內對礦漿濃度進行調整，達到磁選機進料要求，通過泵揚送至磁選車間，進行磁選別；磁選流程為一粗一精一掃，選別設備為濕式平環強磁選機，磁場強度1.8T，最終獲得磁選錳精礦和尾礦[3]。錳精礦經過精礦濃密機脫水之后，泵送給入精礦壓濾機進行二次脫水產出合格錳精礦產品，經膠帶運輸機送至冶煉工序。磁選尾礦經過尾礦濃密機脫水后，泵送給入精礦壓濾機進行脫水作業，產出尾礦堆存在尾礦臨時堆場，尾礦臨時堆場中的尾礦通過抓斗起重機裝入運輸車輛，送至尾礦庫堆存。

表3 金屬錳產品質量水平

2.2 浸出、凈化、電解

2.2.1 浸出

本工藝設計采用了濕法上礦、連續浸出工藝，采用幾何容積為400m3的大型浸出攪拌槽。保證浸出礦漿成分穩定，浸出率高的基礎上，整個工序的設備大型化，節省了勞動力、勞動條件好、生產過程易于實現自動化和管理。浸出的主要反應有：

2.2.2 凈化

浸出化合產出的粗制硫酸錳溶液，含有鐵、銅、鈷、鎳、鉛、鋅等重金屬和鈣、鎂等雜質為使溶液中的雜質除去徹底，保證電解液的質量，以生產高品位的高純無硒電解金屬錳，并考慮將來回收有價金屬。為了獲得純凈的硫酸錳溶液，必須預先將鐵與重金屬雜質凈化除去。本工程浸出液中大部分鐵呈二價鐵，除鐵采用針鐵礦法。凈化采用S.D.D除重金屬、活性炭吸附和靜置的組合工藝。主要反應有：

2.2.3 電解

為了得到無硒電解金屬錳，設計采用SO2取代SeO2作為抗氧化劑，杜絕了Se元素對人體的危害；具體做法是將固體亞硫酸銨現配成(NH4)2SO3溶液，加入電解槽中。電解的主要反應有：

抽取部分陽極液，使用三相結晶除鈣鎂，避免設備及儲槽過度結晶。

2.3 洗渣沉錳

浸出液過濾后的濾渣為顆粒細小的無磁性、無毒性、難溶于水的泥糊狀粉體物質，沉淀后為板結塊狀。該錳渣含有大量重金屬元素以及氨氮，其中較高濃度的可溶性重金屬可在自然界中不斷地遷移和轉化，污染土壤、地表水，逐漸影響到地下水，不處理將會給礦產區造成長久的不利影響。

采用五段濃密機逆流對濾渣進行洗滌，一段濃密底流進壓濾機壓濾，濾渣返回渣場填埋，濾液與最后一段濃密機上清液混。下一段的濃密底流返回前一段濃密機。最后一段濃密機上清液有一部分返回前面對鐵渣調漿，一部分送水處理工段加碳酸氫銨沉錳，然后進壓濾機，濾渣為含錳、鎂，返回浸出槽，濾液送氨回收工段，脫氨后的溶液返回一段濃密機洗渣。

沉錳的主要反應有：

2.4 氨回收

目前，針對含鈣鎂的硫酸銨廢水，主要有6種脫氨工藝，空氣吹脫，直接蒸發，脫氣膜，沸石或離子交換，氧化法或磷酸銨鎂法，蒸汽氣提法。根據國內技術發展現狀，氨氮廢水要穩定達標排放并最大限度資源化利用氨氮，目前最為有效的通用方法是汽提脫氨吸收法，本方案選擇熟石灰預處理+負壓汽提脫氨工藝處理氨氮廢水工藝路線，在氨氮廢水達標的同時資源化回收了氨水。

3 主要技術指標

本項目工藝設計的主要技術指標如表4所示。

表4 主要技術指標表

4 結語

本設計以捷克現有黃鐵礦選礦后的低品位含錳尾礦為原料，采用高強度磁選和濕法冶煉相結合的工藝，輔助CCD逆流洗滌、氨回收、陽極液除鈣鎂工藝，可有效利用尾礦中的錳資源，經濟可行，環境友好。