一種含錳的多物相組成的復(fù)合錳礦提取錳的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種從錳礦中提取金屬錳的方法，尤其涉及一種從含錳的多物相組成 的復(fù)合錳礦中提取錳的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電解金屬錳廣泛應(yīng)用于冶金、醫(yī)學(xué)、電子、通訊等領(lǐng)域，是現(xiàn)代工業(yè)不可缺少的重 要物質(zhì)。隨著科技的發(fā)展，電解錳的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，市場需求量年增長15%左右。目前我國 生產(chǎn)電解金屬錳的主要方法為使用碳酸錳礦或燒結(jié)錳礦為主礦，使用二氧化錳礦除鐵生產(chǎn) 電解金屬錳。由于國內(nèi)的碳酸錳礦資源有限，并且品位在逐年降低，加之存在亂采亂挖、采 富棄貧，致使碳酸錳礦資源日趨貧乏，給電解金屬錳行業(yè)的發(fā)展帶來了影響。因此尋找一種 價(jià)格低廉的新錳源來生產(chǎn)電解金屬錳是急需解決的問題。
[0003] 新近于四川省廣元地區(qū)發(fā)現(xiàn)一種新的錳礦資源，該新的錳礦資源為含錳多物相 組成的復(fù)合錳礦，主要由硫化錳、碳酸錳、氧化錳、硅酸錳等多物相組成，其中硫化錳占 70% -75%，碳酸錳占15% -20%，氧化錳含量為2 % -3%，硅酸錳含量為1% -2%。該錳礦 資源儲(chǔ)量巨大，錳含量高，極具有開采價(jià)值。該礦的X熒光半定量分析結(jié)果及X射線衍射結(jié) 果分別見表1和圖2,錳的化學(xué)物相分析結(jié)果見表2,原礦的化學(xué)分析結(jié)果見表3。
[0004] 表1 :硫化錳復(fù)合精礦的主要化學(xué)成分（X熒光半定量）/%
[0005]
[0006] 表2 :錳的化學(xué)物相組成范圍（％ )
[0007]
[0008] 表3 :原礦的化學(xué)分析結(jié)果（％ )
[0009]
[0010] 由上述的對該錳礦資源分析可以看出，該復(fù)合錳礦除了含有硫化錳、碳酸錳、氧化 錳、硅酸錳這幾種錳的多物相之外，還含有非金屬元素碳、硫、氧、硅，以及金屬元素為鐵、 鎂、鈣、鋁，所含成分較多且構(gòu)成成分復(fù)雜，迄今為止，尚未對該錳礦資源進(jìn)行全面、深入、系 統(tǒng)的研宄，也沒有科學(xué)、合理開發(fā)該新錳礦資源的工藝方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服以上【背景技術(shù)】中提到的不足和缺陷，提供一 種反應(yīng)效率高、速度快，有利于降低能耗、節(jié)省資源、浸出效率高、產(chǎn)品回收率高、且綠色環(huán) 保的從含錳的多物相組成的復(fù)合錳礦提取錳的方法。
[0012] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種含錳的多物相組成的復(fù)合錳 礦提取錳的方法，所述方法的具體步驟為：
[0013] (1)將復(fù)合錳礦進(jìn)行破碎、研磨，得到粒度均為小于150目的復(fù)合錳礦，經(jīng)采用磁 選方法，得到復(fù)合錳精礦；
[0014] (2)將步驟（1)所選的復(fù)合錳精礦置于焙燒設(shè)備中，焙燒溫度200°C~600°C，焙燒 時(shí)間60min~240min，得到的焙燒產(chǎn)物為復(fù)合錳焙砂；焙燒過程的主要化學(xué)反應(yīng)如下：
[0015] 2MnS+302= 2MnO+2SO 2;
[0016] MnS+202= MnO 2+S02;
[0017] 2Mn0+02 = 2MnO 2;
[0018] 6Mn0+02= 2Mn 304；
[0019] 3Mn02+MnS = 4Mn0+S02
[0020] 2MnC03= 2MnO 2+C02;
[0021] (3)用硫酸浸出步驟⑵得到的復(fù)合錳焙砂，其中硫酸溶液的加入量與復(fù)合錳焙 砂的重量比為2~10 : 1，浸出溫度為30°C~100°C，浸出時(shí)間在30min~240min，過濾， 濾液為含有硫酸錳的浸出液；浸出過程的主要化學(xué)反應(yīng)如下：
[0022] MnCHH2SO4= MnSO 4+H20 ;
[0023] 3Mn02+MnS+4H2S04= 4MnS0 4+4H20+S02；
[0024] MnC03+H2S04= MnSO 4+H20+C02；
[0025] (4)對步驟⑶所得浸出液進(jìn)行除鐵，將浸出液中的鐵除至2g/L以下后，再加入 氟化鈉除鈣、鎂，再進(jìn)行共沉淀進(jìn)一步除雜，得到的濾液送入電解槽電解得到電解金屬錳產(chǎn) 品。
[0026] 進(jìn)一步地，所述的復(fù)合錳礦主要由碳酸錳、氧化錳、硅酸錳中的至少一種與硫化錳 組成，其中硫化錳含量為70% -75%，碳酸錳含量為15% -20%，氧化錳含量為2% -3%，硅 酸錳含量為1% -2%;所含主要非金屬元素為碳、硫、氧、硅，所含主要金屬元素為錳、鐵、鎂、 鈣、鋁。
[0027] 進(jìn)一步地，所述步驟（2)中的焙燒氣氛為空氣、富氧空氣或氧氣中的一種或者多 種氧化性氣氛。
[0028] 進(jìn)一步地，所述步驟（2)中的焙燒設(shè)備為配備有溫度控制系統(tǒng)、氣體流量控制系 統(tǒng)及廢氣吸收系統(tǒng)的火法反應(yīng)器。更優(yōu)選地，所述的火法反應(yīng)器為具有氧化性氣體氣流方 向與物料運(yùn)動(dòng)方向逆向進(jìn)行的密式移動(dòng)床，所述具有氧化性氣體充入密式移動(dòng)床中氧氣分 壓控制在0. 11~0. 15Mpa。通過優(yōu)選采用該密式移動(dòng)床設(shè)備可以使多物相錳礦反應(yīng)充分， 特別適合對該原料進(jìn)行處理，而其他反應(yīng)設(shè)備往往會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)不充分的問題。
[0029] 進(jìn)一步地，所述步驟（3)中的硫酸溶液中H+的濃度為0· 5mol/L~6mol/L，且浸 出過程中不添加氧化劑或還原劑。通過采用硫酸對對上述焙燒后產(chǎn)生的復(fù)合錳焙砂進(jìn)行浸 出，尚未完全焙燒的硫化錳主要是由于礦物包裹造成，在轉(zhuǎn)入浸出系統(tǒng)后，包裹在外層的礦 物脫落、浸出，從而使未焙燒的硫化錳解體出來，焙燒不完全的硫化錳可與焙燒后生成的氧 化錳及原礦中的氧化錳進(jìn)行反應(yīng)，使得錳浸出，而焙燒不完全的碳酸錳可直接被浸出劑浸 出，最大限度彌補(bǔ)了焙燒工序焙燒不完全的缺陷，在不需添加其他氧化性物質(zhì)或還原性物 質(zhì)的情況下，無論是焙燒分解不完全的硫化錳和碳酸錳，還是焙燒分解所得的氧化錳，在浸 出體系中，較容易地被浸出，錳的浸出率高，浸出效率高，錳的浸出率為95 %以上。
[0030] 進(jìn)一步地，在步驟（4)所述的除鐵步驟中采用黃鈉鐵礬除鐵或采用中和水解除 鐵。更優(yōu)選的，采用黃鈉鐵礬除鐵，除鐵溫度為85°C _95°C，浸出液pH調(diào)整為1. 5-1. 8,硫酸 鈉加入量與浸出液中鐵元素的摩爾比為1 : 10。
[0031] 進(jìn)一步地，在步驟（4)所述的除鈣、鎂步驟中，所述氟化鈉加入量與浸出液中鎂和 鈣的總和的摩爾比為1.2~3 : 1。
[0032] 進(jìn)一步地，所述步驟（2)中焙燒不需添加其他礦物或試劑。本發(fā)明的復(fù)合錳礦中 的硫化錳具有還原性，而碳酸錳分解后所得氧化錳具有氧化性，充分利用組成礦物及礦物 分解所得新礦物的性質(zhì)，在焙燒過程中，硫化錳和碳酸錳分解后所得氧化錳自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)， 實(shí)現(xiàn)原料中具有不同性質(zhì)、且性質(zhì)互補(bǔ)的特性，進(jìn)行多物相物質(zhì)交互氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)效 率高、速度快，且不需加入輔助原料，有利于降低能耗，動(dòng)力消耗低、降低了生產(chǎn)成本，符合 現(xiàn)代冶金特點(diǎn)。
[0033] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：
[0034] (1)本發(fā)明提供了一種從含錳多物相組成復(fù)合錳礦中提取錳的方法，含錳多物相 組成復(fù)合錳礦主要由硫化錳、碳酸錳、氧化錳、硅酸錳等多物相組成，是新近發(fā)現(xiàn)的一種具 有開采價(jià)值的新的錳礦資源。迄今為止，尚未有人對該錳礦資源進(jìn)行全面、深入、系統(tǒng)地研 宄，也沒有科學(xué)、合理開發(fā)該錳礦資源的工藝。本發(fā)明則首次提出了一種適合從該錳礦資源 中提取錳的工藝，為開發(fā)復(fù)合錳礦這一新資源奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
[0035] (2)采用本發(fā)明所提供的方法，提取本發(fā)明復(fù)合錳礦中的有價(jià)金屬錳，可實(shí)現(xiàn)錳的 高效提取，且工藝流程簡短，只需經(jīng)過焙燒一浸出一凈化一電解即可實(shí)現(xiàn)，原料的消耗少， 金屬總回收率高，能最大限度將復(fù)合錳礦中的有價(jià)元素錳綜合提取，實(shí)現(xiàn)了清潔、高效、節(jié) 能的冶金目的。按照上述工藝步驟實(shí)施復(fù)合錳礦的金屬錳提取，錳的總回收率可達(dá)93%以 上。
[0036] (3)根據(jù)該復(fù)合錳礦的自身特點(diǎn)，我們充分利用該礦不同物相組成的性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)焙 燒單元操作的自發(fā)進(jìn)行，不需添加其他礦物或試劑，進(jìn)行多物相物質(zhì)交互氧化還原反應(yīng)，反 應(yīng)效率高、速度快，且不需加入輔助原料，有利于降低能耗，動(dòng)力消耗低、降低了生產(chǎn)成本， 符合現(xiàn)代冶金特點(diǎn)。
[0037] (4)由于本發(fā)明復(fù)合猛礦含有多物相、多種金屬及非金屬，成分復(fù)雜，因此在焙燒 時(shí)采用密式移動(dòng)床，可以防止其它氣體介入與其多物相、多種金屬及非金屬發(fā)生反應(yīng)，避免 產(chǎn)生雜質(zhì)或有害氣體，使其含有的多物相之間進(jìn)行充分反應(yīng)，減輕空氣污染，減少浸出處理 量及除雜凈化處理量。
[0038] (5)本發(fā)明的方法浸出工序高效、自發(fā)進(jìn)行，可提高錳的浸出率和浸出效率。本發(fā) 明充分利用復(fù)合錳礦含有不同物相及焙燒復(fù)合錳礦后所得不同物相的性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)多物相組 分之間相互促進(jìn)浸出的特點(diǎn)，達(dá)到高效浸出的目的。
【附圖說明】
[0039] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明 的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù) 這些附圖獲得其他的附圖。
[0040] 圖例說明
[0041] 圖1為本發(fā)明含錳的多物相組成的復(fù)合錳礦提取錳的方法的工藝流程簡圖；
[0042] 圖2為本發(fā)明含錳的多物相組成的復(fù)合錳礦的XRD圖譜。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 現(xiàn)以以下最佳實(shí)施例來說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0044] 所有實(shí)施例采用同一含錳多物相組成復(fù)合錳精礦，該復(fù)合錳精礦中硫化錳占 70 % -75 %，碳酸錳占15 % -20 %，氧化錳含量為2 % -3 %，硅酸錳含量為1 % -2 %，其主 要化學(xué)成分為：Μη16· 46%、S 9. 89%、Fe 4. 20%、Si 7. 68%、Mg L 41%、Al 0· 52%、Ca 8. 64% 〇
[0045] 實(shí)施例1 :
[0046] 如圖1所示，一種從含錳的多物相組成的復(fù)合錳礦中提取錳的方法，其步驟為：
[0047] (1)將含錳的多物相組成的復(fù)合錳礦干燥，然后，經(jīng)破碎、球磨后，得到小于150目 復(fù)合礦物料，并采用磁選方法選礦，得到復(fù)合錳精礦。
[0048] (2)將含錳的多物相組成的復(fù)合錳精礦加入密式移動(dòng)床中，該密式移動(dòng)床配備有 溫度控制系統(tǒng)、氣體流量控制系統(tǒng)及廢氣吸收系統(tǒng)，且在該密式移動(dòng)床內(nèi)的氣體氣流方向 與物料運(yùn)動(dòng)方向逆向進(jìn)行，然后向該密式移動(dòng)床中通入壓力為0. 12Mpa富氧空氣，在450°C 的溫度下，進(jìn)行恒溫氧化焙燒180min，使復(fù)合錳精礦中的硫部分或全部氧化為硫酸鹽或二 氧化硫，得到復(fù)合錳焙砂。
[0049] (3)將200g復(fù)合錳焙砂加入浸出反應(yīng)器中，并向反應(yīng)器內(nèi)加入H+濃度為3. Omol/L 的