硫酸錳分步浸出研究及生產(chǎn)實(shí)踐

江萬(wàn)里 蔡 勇 萬(wàn)維華 覃紅權(quán) 蘇廣源

（廣西有色金屬集團(tuán)匯元錳業(yè)有限公司，廣西 來(lái)賓 546138）

熟悉電解金屬錳的人都知道，其生產(chǎn)成本 70%集中在制液工序，制液工序把握的好壞直接關(guān)系到電解金屬錳生產(chǎn)是否盈利，具體主要表現(xiàn)在礦耗、酸耗、氨耗、除雜成本等指標(biāo)的多少?zèng)Q定制液成本的大小。隨著錳礦資源的減少和原料單價(jià)的上漲，而浸出化合工藝是延續(xù)傳統(tǒng)工藝還是進(jìn)行革新降低消耗和成本，是我們這一代錳行業(yè)從業(yè)人員研究和考慮的重點(diǎn)問(wèn)題，也是我們的歷史使命。

1 對(duì)傳統(tǒng)浸出工藝的分析

傳統(tǒng)制液浸出工藝采用一步浸出碳酸錳法，即一次性將計(jì)算好的錳礦粉投入到化合槽中，再反應(yīng)一定時(shí)間，浸出錳濃度達(dá)到需要的數(shù)值后，加入氨水中和。該方法操作簡(jiǎn)單，是電解金屬錳廠普遍采用的工藝。但是尾酸控制難度大，一般在0.5-8g/L之間，造成渣含錳較高，一般在4%，酸耗也較高，一般在4噸左右，同時(shí)浸出尾酸不穩(wěn)定，造成氨水消耗也高。具體見(jiàn)下表1：

表1 傳統(tǒng)一步浸出制液工藝對(duì)應(yīng)下的消耗指標(biāo)和成本

2 酸耗（噸） 4 600 2400 3 氨耗（Kg） 180 3.4 612 4 雙氧水（Kg） 100 1.37 137 5 SDD（Kg） 30 5.85 175.5 6 磨礦成本（噸） 7.5 60 450 7 運(yùn)粉成本（噸） 7.5 7.5 56.25 8 運(yùn)渣成本（噸） 9 10 90 9 合計(jì) — — 3920.75+252.3X

礦價(jià)按合同X元/干噸.度，本文若按40元/干噸.度計(jì)算，則傳統(tǒng)工藝制液成本為14012.75元。

2 采用分步浸出工藝的試驗(yàn)研究

采用分步浸出工藝，比傳統(tǒng)工藝稍復(fù)雜，因?yàn)樵黾恿硕瓮读希墙岛男Ч浅ｏ@著，開(kāi)展的試驗(yàn)研究情況如下：

2.1 試驗(yàn)條件

（1）原料：

第一步投入的碳酸錳礦品位 Mn2+=22.4%，F(xiàn)e=1.16%，細(xì)度(120目)=90%；

第二步投入的碳酸錳礦品位 Mn2+=8.5%，F(xiàn)e=4.2%，細(xì)度(120目 )=90%；

硫酸濃度：98%；

氨水濃度10%。

陽(yáng)極液：[ Mn2+]=13.1g/L，[H2SO4]=34.6g/L。

（2）控制條件：溫度：全程水浴加熱46℃

2.2 試驗(yàn)過(guò)程

1#：1000mL陽(yáng)極液+100g第一步礦粉+35.6g H2SO4；第一步礦粉加料完畢保持溫度不變攪拌 150min，測(cè)二價(jià)錳濃度34g/L，第二步礦粉17g隨后加入保持溫度不變攪拌60min，測(cè)尾酸小于1g/L，加氨水中和至PH至6.7以上。

2#、3#按相同條件進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果如下表2：

表2 采用分步浸出工藝的試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明，正交試驗(yàn)的結(jié)果與上述第一個(gè)試驗(yàn)結(jié)果誤差在2%以內(nèi)，說(shuō)明分步投料的工藝控制與實(shí)際結(jié)果非常穩(wěn)定，值得推廣進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。

2.4 試驗(yàn)計(jì)算的主要成本

（1）礦耗。計(jì)算原理：按正常生產(chǎn)，陽(yáng)極液的[ Mn2+]=13.5g/l，每生產(chǎn)一噸金屬錳產(chǎn)品需要[ Mn2+] =36g/l新液48立方，且不計(jì)壓濾過(guò)程中溶液無(wú)損失，則：

第一步錳礦礦耗={（新液[ Mn2+]-陽(yáng)極液[ Mn2+]）*新液體積}/（浸出率*礦的品位*1000）=【34-13.5】*48/（91.24*22.4%*1000）=4.81噸

第二步錳礦礦耗={（新液[ Mn2+]-陽(yáng)極液[ Mn2+]）*新液體積}/（浸出率*礦的品位*1000）=【36-34】*48/（91.24*8.5%*1000）=1.24噸

按18%錳礦折標(biāo)：4.81*22.4/18+1.24*8.5/18=6.59噸。

（2）酸耗。計(jì)算原理：按正常生產(chǎn)當(dāng)前陽(yáng)極液[H2SO4]=30g/l，采用此礦浸出前后溶液體積不變，每生產(chǎn)一噸金屬錳產(chǎn)品需要新液48立方，且不計(jì)壓濾過(guò)程中溶液無(wú)損失，則：

1#：酸耗=礦耗*酸礦比—（30*48）/1000=6.59*0.6-0.625=3.33噸

實(shí)際生產(chǎn)中礦酸比小于0.6、陽(yáng)極液酸濃度大于30g/l，則酸耗更低。

3 分步浸出的工業(yè)化實(shí)踐

工業(yè)化生產(chǎn)的工藝控制參數(shù)同試驗(yàn)參數(shù)基本相同，實(shí)際生產(chǎn)3個(gè)月來(lái)，工藝穩(wěn)定，制液質(zhì)量合格并長(zhǎng)期穩(wěn)定，從而為電解金屬錳的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供了合格、穩(wěn)定的溶液保障；并且礦耗、酸耗比進(jìn)行小實(shí)驗(yàn)有更好的改善和降低；分步投料實(shí)施后，還對(duì)除鐵、除重金屬工藝進(jìn)行了優(yōu)化，由于第二步礦的鐵很少浸出，使除鐵容易了很多，直接在第二步礦中加入1噸左右的氧化錳粉，一次性除鐵合格，因此取消了雙氧水使用；同樣，第二步礦含雜質(zhì)高，但是由于酸度低，雜質(zhì)浸出少，給后續(xù)除雜的SDD消耗減少提供了條件；同時(shí)，減少了礦耗，磨礦、運(yùn)礦粉、運(yùn)渣成本也大幅下降，為整個(gè)電解金屬錳生產(chǎn)線產(chǎn)生較大的利潤(rùn)創(chuàng)造了可能。

本文按10月制液工序平均數(shù)取值的結(jié)果如下表3：

表3 分步浸出工藝下的月平均消耗成本

這與傳統(tǒng)一步浸出工藝的噸金屬錳產(chǎn)品制液成本14012.75元降低了2539.81元，即直接產(chǎn)生了每噸電解金屬錳產(chǎn)品生產(chǎn)的利潤(rùn)2539.81元。

并且，經(jīng)過(guò)3個(gè)月的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)積累，使生產(chǎn)更趨穩(wěn)定，10月份電解金屬錳單板產(chǎn)量穩(wěn)定在3.2Kg以上，單機(jī)組平均日產(chǎn)量穩(wěn)定在18噸以上，部分機(jī)組達(dá)到19噸。

4 結(jié)論

（1）采用本新工藝進(jìn)行分步投料浸出，對(duì)錳礦的二價(jià)錳浸出率可達(dá)到 90%以上，尤其第一步礦的利用率增加（生產(chǎn)實(shí)踐在95%以上），對(duì)于節(jié)約高價(jià)值高品位的碳酸錳礦而言，具有較強(qiáng)的行業(yè)示范意義。

（2）本工藝還進(jìn)一步降低了礦耗、酸耗、SDD等消耗和運(yùn)行成本，實(shí)際生產(chǎn)表明，噸金屬錳產(chǎn)品節(jié)約2500元以上，是一個(gè)創(chuàng)造效益的好工藝。

（3）本工藝操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性強(qiáng)，為電解提供足夠的溶液產(chǎn)量和質(zhì)量的雙重保障，對(duì)提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量起到重要作用。

[1] 譚柱中，梅光貴，李維健，等.錳冶金學(xué)[M].中南大學(xué)出版社，2004(1).