[发明专利]基于两段浸出的碳酸锰矿石浸出方法

说明书

技术领域

本发明属于碳酸锰矿的湿法冶金领域，尤其涉及一种碳酸锰矿石的浸出方法。

背景技术

我国锰矿资源丰富，但随着近年来锰行业的迅速发展，锰矿石消耗量急剧增加，经过多年的过度开采，矿石品位已经降至12％～14％，部分矿石甚至降低到7％以下，而优质高品位矿石几乎消耗殆尽。通过进口等方式采购高品位矿石替代国内常用的低品位矿石，可大大减少矿石的磨矿、堆渣费用，在降低环保压力的同时可提高金属锰的综合回收率，具有较大的经济价值和市场潜力(参见李维健，进口锰矿在电解金属锰生产中的应用前景，中国锰业，2012.8，30(3))。

然而在高品位锰矿的实际利用过程中，较为突出的问题是在传统的一段酸浸工艺中锰浸出率较低，渣锰含量高，导致综合回收率较低。如矿石经过一段浸出，浸出率仅为80.77％，很多学者提出改进方案，如以电解锰阳极液为浸出剂，对一段酸浸渣进行二段浸出，在温度40℃、搅拌速度70r/min、浸出时间2h条件下，锰总浸出率达90.89％；在温度60℃、搅拌速度150r/min、反应时间80min条件下，锰总浸出率达96.59％；在80℃条件下，锰总浸出率可以提高到98.53％(参见周晓艳等，加纳某碳酸锰矿石两段浸出试验研究，湿法冶金，2014.8,33(4),282-285)。在浸出温度60℃、酸矿质量比为0.7、浸出时间4h的最佳条件下做两段逆流浸出综合试验，锰总浸出率可达到98.33％，浸出渣锰含量为1.49％(参见李伟等，某国外进口菱锰矿的浸出试验研究，中国锰业，2014.11,32(4),15-17)。但通过提高温度及搅拌速度加快锰的浸出能耗较高，不利于在电解锰企业推广。

相同温度下，通过增大酸矿质量比、提高浸出残酸质量浓度对提高锰的浸出率有一定帮助，但较高的残酸质量浓度会使中和阶段消耗大量中和剂，甚至影响溶液平衡。因此，很多学者认为控制残酸质量浓度为3～5g/L，较为适宜。(参见周晓燕等，从加纳某碳酸锰矿石中浸出锰的试验研究，湿法冶金，2013.2,32(1),24-26)。

影响高品位矿石浸出率的主要原因在于：常规浸出条件下，矿石中的Mn₂O₃、MnO₂及硅酸锰浸出率低，尤其是矿石中的硅酸锰，难以实现有效浸出(参见周晓燕等，从加纳某碳酸锰矿石中浸出锰的试验研究，湿法冶金，2013.2，32(1),24-26)。

为了改善对硅酸锰的浸出效果，研究人员还开发了各种工艺，主要方法如下：

1.添加氟化物浸出：申请号为201310539508.4的中国专利公开了“一种浸出含硅酸锰锰矿的方法”，在30℃～98℃的温度下搅拌反应0～8小时后，加入锰矿质量0.02～0.10倍氟化物，继续搅拌反应0.5～4小时得到反应浸出液，锰的浸出率大于95％。该方法虽然能够将硅酸锰有效浸出，但溶液中存在的氟离子会造成阳极板的腐蚀，降低其使用寿命，因此难以工业应用。

2.高余酸浸出锰矿石工艺：申请号为201210307235.6的中国专利公开了一种“高余酸浸出锰矿石工艺方法”，通过将反应的硫酸浓度保持在3-10g/L，然后使用碳酸钙与硫酸反应，消耗多余的硫酸。该法虽然能够提高矿石的浸出率，但需要消耗大量的碳酸钙中和余酸，且造成酸耗增加，大大提高了制液成本。

3.加压浸出工艺：谢红艳等对低品位锰矿的加压浸出进行了研究(参见谢红艳等，加压浸出低品位锰矿的工艺，中国有色金属学报，2013.6,(6),1701-1711)，控制初始硫酸浓度120g/L，浸出反应温度120℃，硫铁矿量50g，液固比5∶1(5mL/g)，浸出时间100min，浸出压力0.7MPa，搅拌转速500r/min。在优化浸出条件下，锰的浸出率为96％，加压浸出低品位锰矿的工艺对设备要求较高，在电解锰行业尚难应用。

4.细菌浸出：申请号为201280031548.1的中国专利公开了一种“锰回收方法”，在含有3价铁离子的处理液中混合含有锰的被处理物及铁还原细菌，通过铁还原细菌将3价铁离子还原成2价铁离子，以2价铁离子为还原剂使锰离子从被处理物浸出到处理液中，再将锰离子氧化沉淀分离。该方法适应范围较广，但效率偏低。

5.添加还原剂浸出：02116945.4号中国专利公开了“一种改进的菱锰矿湿法提取锰的方法”，在浸出过程中加入1～18％菱锰矿矿石重量的还原剂，如亚硫酸盐、硫代硫酸盐、二氧化硫、黄铁矿、抗坏血酸、羟基胺等，锰的浸出率可达到97％。由于还原剂成本较高，工业应用前景不大。