[发明专利]一种软锰矿火法还原方法

说明书

本发明涉及一种以磷铁化合物为还原剂火法还原软锰矿的方法，其中以磷铁化合物为还原剂将软锰矿在高温下焙烧得到一氧化锰，进一步采用硫酸浸出方法得到硫酸锰溶液。通过这种方式实现了软锰矿的还原，为软锰矿的还原提供了一种新的方法。相比传统方法，本发明具有能耗低，处理速度快，环境效益好等优点。该方法中采用的磷铁可以来自化工副产物——磷铁渣，在我国的磷酸工业大量产出。该方法在还原软锰矿的同时实现了磷铁的资源化转化和利用，也使该方法具有成本低的优点。此外，本方法还具有工艺简单反应易操作，对过程设备的要求低，能耗低，清洁环保，效益高，适合软锰矿的还原浸出和磷铁渣的资源化利用。

技术领域

本发明涉及一种软锰矿的火法还原方法，特别是指一种软锰矿的磷铁化合物火法还原方法，属于冶金、固废处理和化工领域。

背景技术

软锰矿，主要成分为二氧化锰(MnO₂),是锰矿石的一种主要存在形式。与碳酸锰矿相比，软锰矿往往具有品位高，杂质少等优点，在工业上常作为生产硫酸锰和电解锰的原料。软锰矿是生产硫酸锰的重要原料，世界上约60％的硫酸锰由软锰矿加工制得。软锰矿在我国贵州，云南，四川等地均有分布。由于MnO₂不溶于硫酸，MnO₂矿冶炼和利用的首要工序就是将其进行还原，进一步将其溶解在硫酸中制得硫酸锰并作为电解锰原料。软锰矿的还原过程对锰的利用率，产品质量，工艺能耗等都有很大的影响，因此成为锰冶金工业的关键步骤，也被企业和研究人员广泛的关注和研究。

目前软锰矿的还原主要采用火法还原工艺，其中还原剂主要是煤炭，通过高温下的化学反应将MnO₂还原成MnO中间产品。在该工艺中，常见的设备为回转窑，其操作温度一般为900℃以上，还原剂用无烟煤消耗量大于100kg/吨，焙烧煤气消耗量为220-230m³/吨。并且，该方法由于煤炭和煤气的大量使用导致其二氧化碳排放量较大。综合来看，该方法具有能耗高，碳排放量大，温度高等缺点，生产成本居高不下。目前也有利用焦炭、水煤气、一氧化碳等还原剂的碳基换元法，该类方法的焙烧温度通常高于850℃，并且具有能耗高、成本高和碳排放高等突出问题。

软锰矿还原也可以采用两矿焙烧法进行还原，其中常见的还原剂是硫铁矿(FeS₂)。在该工艺中将软锰矿与硫铁矿混合焙烧，将MnO₂转化为MnO，同时将FeS₂转变为Fe₂O₃和SO₂，生成SO₂可以进一步与MnO₂反应生成MnSO₄。最后通过硫酸浸出得到硫酸锰。该方法容易造成FeS₂不能被充分利用，且渣量大，难处理，同时还有有毒烟气处理问题。

综合来看，目前软锰矿还原工艺普遍存在能耗高，碳排放量大，废渣和废气排放量大，投资高等问题。

磷铁，是磷元素和铁元素化合物，常见化学组成为FeP和Fe₂P。本发明中提到的磷铁主要是指来自于黄磷工业的磷铁废渣，其化学组成为Fe_1.5P，由FeP和Fe₂P组成。由于磷铁渣处理困难，因此工业中常作为固废处理，常被堆放处理或者用作建筑材料。由于磷铁渣中的磷元素具有较低的化学价，磷铁具有良好的还原性，因此也使具有作为工业还原剂应用的可能。

为了克服目前软锰矿综合利用工艺的不足，本发明创造性的提出以磷铁为还原剂对软锰矿进行还原的全新工艺路线。到目前为止，过内外尚没有以磷铁为为还原剂还原软锰矿的报道，更没有相关工艺路线的报道和专利。通过有效的工艺和方法，以磷铁化合物为还原剂，通过高温焙烧将MnO₂还原成MnO，进一步可以通过硫酸浸出制备硫酸锰。由于磷铁可以来自磷铁渣，为黄磷工业的副产物。因此，该方法具有环境效益好，具有低成本和环境效益高的特点。

发明内容