一種用連續加壓酸浸法從錳礦、錳尾礦及錳渣中回收錳的方法
2023-07-22 14:29:26 1
專利名稱：一種用連續加壓酸浸法從錳礦、錳尾礦及錳渣中回收錳的方法
技術領域：
本發明涉及一種用溼法冶金的方法回收錳的方法。具體是一種用連續加壓酸浸法從錳礦、錳尾礦及錳渣中回收錳的方法。
背景技術：
電解金屬錳和錳鹽是國民經濟中重要的原料。我國雖有較為豐富的錳礦資源，但以中、小型礦床為主，且礦石品位比較低。我國是世界上最大的錳消費國，錳礦產量遠不能滿足需要。錳消費的最主要行業一鋼鐵工業依靠大量進口優質錳礦以滿足生產需要。金屬錳的溼法冶金生產多用硫酸水溶液浸錳礦，使錳礦中的錳溶入溶液，再將溶液電積。由於硫酸只能與碳酸錳礦等二價錳礦物反應，如用酸浸法處理二氧化錳及其它高價錳礦物都必須經過預處理，將高價錳還原轉化為二價錳才能採用硫酸浸溶。因此，採用直接浸出工藝處理錳礦的錳溼法冶金工廠及錳化工廠，一般都以碳酸錳礦或主要是碳酸錳礦的二價錳礦或混合錳礦作為原料。在各種高價錳的預處理工藝中，火法工藝的還原焙燒工藝由於高溫狀態下二價錳極易重新氧化使轉化控制困難、轉化效率難以保證，且還存在能耗大、加工費用高等因素，在企業中多已被淘汰；黃鐵礦+ 二氧化錳焙燒工藝雖還原效果較好，但因存在技術問題及低濃度二氧化硫煙氣的汙染嚴重等因素尚未見在工業應用的報導。應用較多是兩礦直接酸浸出法，即二氧化錳礦中加入一定數量的黃鐵礦作為還原劑，在硫酸體系中直接進行浸出。利用硫化鐵中低價硫在高酸度條件下的還原性，將氧化錳礦中的高價錳還原為二價錳，同時自身被氧化為硫酸或單質硫。錳溼法冶金的現行生產工藝，無論是碳酸錳礦酸浸或是兩礦法直接酸浸工藝，浸出作業過程均在敞口攪拌槽中進行，受氣壓條件及酸霧、水分蒸發及蒸氣消耗大等限制，作業溫度一般只能在85 °C以下，錳礦的轉化率不高、浸出速率低，錳浸出率一般65% 70% ；加之作業過程間斷進行，浸出作業周期一般需要6 8小時，生產效率低，作業條件差，勞動強度大。我國的錳礦溼法冶金企業及錳化工產品企業的原料主要是國內的中、低品位混合錳礦，多採用直接酸浸工藝浸取礦石中的碳酸錳，歷年生產堆存了大量低品位氧化錳礦的錳選礦尾礦和浸取碳酸錳後的殘渣。不僅緊缺的錳資源沒有得到很好回收利用，還大量佔用土地和造成環境汙染。
發明內容
為克服現有技術對高價錳需要還原焙燒，對從低品位氧化錳礦、錳選礦尾礦和浸取碳酸錳後的殘渣回收錳效率低、收率低、汙染環境的問題，提出一種用連續加壓酸浸法從錳礦、錳尾礦及錳渣中回收錳的方法，該方法可直接浸溶礦物組成複雜的錳礦、錳尾礦及錳渣中的錳，且生產效率高，錳的直收率高，且不汙染環境。本發明的技術方案是一種用連續加壓酸浸法從錳礦、錳尾礦及錳渣中回收錳的方法，其步驟為(1)備錳原料，所述的錳原料為錳礦、錳尾礦或錳渣中至少一種；
(2)原料粉碎、磨細；
(3)原料加水300% 700%，加入還原劑，混合均勻為礦漿；
(4)調酸，在礦漿中加入硫酸調整為含酸量為20g/L 200g/L的含酸礦漿；
(5)進料，將含酸礦漿連續加入可以密封的浸出釜，調整進料速度，使含酸礦漿在浸出釜內的停留時間為60min 180min ；
(6)浸出，將含酸礦漿連續加入浸出釜的同時，向浸出釜中加入氣體，將浸出釜的工作壓力調整至0. 3MPa 1. 5Mpa,保持壓力，工作溫度95°C 150°C，保持溫度，攪拌，浸出時間為 60min 180min ；
(7)出料，從浸出釜中排出礦漿；
(8)液固分離，得到含錳浸出液。步驟(1)所述的錳原料中Mn總的含量質量百分比為5% 60%，其中Mn2+含量0% 100%，其餘為高價錳；所述的高價錳是指在化合物中錳的化合價大於2。步驟(2)所述的粉碎是將原料粉碎至-100目 +400目。步驟(2)和(3)所述的原料為錳原料中加入還原劑，還原劑為黃鐵礦，還原劑粉碎至-200目，錳原料與還原劑的質量比為100 0 50。步驟(5)所述的進料是通過加壓泵將礦漿向浸出釜輸送。步驟(5)、(6)和(7)所述的加壓釜為臥式多室高壓浸出釜，或用管道串聯多個立式高壓浸出釜。步驟(6)所述的的保持壓力是通過向浸出釜中輸入壓縮空氣實現；步驟(6)所述的保持溫度是通過向浸出釜中輸入蒸汽實現。步驟(7)所述的攪拌的速度為15 750轉/分鐘。本發明是採用連續加壓酸浸的方法使錳原料中的錳迅速、充分浸出，本發明採用加壓和提高溫度的方法強化反應過程，提高浸出過程的反應速率及錳的浸出率，本發明經試驗選擇了特定的壓力和溫度，使浸出率和成本達到最佳。為使高價錳能充分浸出，本發明可加入黃鐵礦作為還原劑，還原劑的比例是根據原料中高價錳的量而設計。本發明將錳原料及還原劑粉碎，使原料中的錳能充分浸出。為保證加壓酸浸工藝的實施，本發明的浸出設備是採用可以密封的浸出釜，整個酸浸過程是在高於大氣壓力的狀態下進行，提高了錳的浸出率，避免了反應氣體逸出。本發明是通過控制進料和出料的速度，使原料在浸出釜中運行的同時完成浸出過程，從而實現了連續生產。原料從進料口至出料口的運行時間即為高壓酸浸冶金反應過程的時間，本發明的設備主要是臥式多室高壓浸出釜，也可用管道串聯的多個立式高壓浸出釜。為保證浸出過程在高壓和高溫條件下進行，本發明在浸出過程中需要加入高壓蒸汽以滿足過程熱平衡及保持工作溫度；加入壓縮空氣以控制高壓釜工作壓力。本發明在浸出過程中需要連續攪拌，使得浸出均勻、充分，經液固分離，得到含錳浸出液，再將浸出液按常規方法製取金屬錳或其它錳產品。本發明可以適用於各種錳原料，特別適用於高價錳且品位較低的錳原料。本發明錳礦、錳尾礦及錳渣中錳浸出的主要反應式為 15Mn02 + 2FeS2 + HH2SO4 = 15MnS04 + Fe2 (SO4) 3 + 14H20 MnCO3 + H2SO4 = MnSO4 + CO2 + H2O發明的有益效果為能直接浸出組成複雜的錳礦、錳尾礦及錳渣中的錳，特別是高價錳。與現行錳溼法冶金浸出過程比較，原料的適應性大幅提升並能從廢棄錳渣中回收資源，有利於提高錳礦資源的利用率；浸出作業在封閉的高壓釜內進行，控制釜內壓力高於常壓，可使物料在更高的反應溫度下浸出，強化了反應過程，大幅度提高反應速率和錳的轉化浸出率，縮短了浸出時間，高效率的實現氧化錳礦的浸溶和回收，採用本發明的方法使錳的浸出率高，浸渣含錳很低；作業在封閉容器內進行避免了加溫浸出過程中大量水分蒸髮帶來的熱量損失，同時避免作業過程中逸出的反應氣體及酸霧汙染環境的及對操作人員的危害，改善作業條件；浸出過程連續進行，大幅度減少間斷槽浸的輔助作業時間，使作業效率和勞動生產率大幅提高；過程強化。本發明工藝先進、操作方便，資源利用率高，錳浸出率高，作業時間短，工藝流程短，勞動生產率高，環境友好的特點。
具體實施例方式用連續加壓酸浸法從錳礦、錳尾礦及錳渣中回收錳的方法提供6個實施例，具體參數見表1，具體步驟如下
(1)備錳原料和還原劑，
(2)將錳原料和還原劑分別粉碎，
(3)配料，各原料的重量比錳原料還原劑為100 0 50，
(4)將錳原料及還原劑加水，混合均勻為礦漿，
(5)調酸，在礦漿中加入硫酸為含酸量為20g/L 200g/L的含酸礦漿，
(6)進料，是通過加壓泵連續將含酸礦漿加入浸出釜，調整進料速度，使礦漿在高壓釜內從進料至出料的停留時間為60min 180min，
(7)浸出，向浸出釜中加入氣體，將浸出釜的工作壓力調整至0.3MPa 1. 5Mpa，通過向浸出釜中輸入壓縮空氣，保持浸出釜內設計的壓力恆定；工作溫度95°C 150°C，向浸出釜中輸入蒸汽，保持浸出釜內設計的溫度恆定，攪拌，浸出時間即礦漿停留時間為60min 180min,
(8)出料，從浸出釜中排出礦漿，
(9)用常規方法液固分離，得到含錳浸出液，檢測浸出液中錳的含量，
(10)用常規方法將浸出液淨化和電積得金屬錳。 表權利要求
1.一種用連續加壓酸浸法從錳礦、錳尾礦及錳渣中回收錳的方法，其步驟為(1)備錳原料，所述的錳原料為錳礦、錳尾礦或錳渣中至少一種；(2)原料粉碎；(3)原料加水300% 700%，混合均勻為礦漿；(4)調酸，在礦漿中加入硫酸調整為含酸量為20g/L 200g/L的含酸礦漿；(5)進料，將含酸礦漿連續加入可以密封的浸出釜，調整進料速度，使含酸礦漿在浸出釜內的停留時間為60min 180min ；(6)浸出，將含酸礦漿連續加入浸出釜的同時，向浸出釜中加入氣體，將浸出釜的工作壓力調整至0. 3MPa 1. 5Mpa,保持壓力，工作溫度95°C 150°C，保持溫度，攪拌，浸出時間為 60min 180min ；(7)出料，從浸出釜中排出礦漿；(8)液固分離，得到含錳浸出液。
2.根據權利要求1所述的一種用連續加壓酸浸法從錳礦、錳尾礦及錳渣中回收錳的方法，其特徵是步驟(1)所述的錳原料中Mn總的含量質量百分比為5% 60%，其中Mn2+含量 0% 100%，其餘為高價錳；所述的高價錳是指在化合物中錳的化合價大於2。
3.根據權利要求1所述的一種用連續加壓酸浸法從錳礦、錳尾礦及錳渣中回收錳的方法，其特徵是步驟(2)所述的粉碎是將原料粉碎至-100目 +400目。
4.根據權利要求1所述的一種用連續加壓酸浸法從錳礦、錳尾礦及錳渣中回收錳的方法，其特徵是步驟(2)和(3)所述的原料為錳原料中加入還原劑，還原劑為黃鐵礦，還原劑粉碎至-200目，錳原料與還原劑的質量比為100 0 50。
5.根據權利要求1所述的一種用連續加壓酸浸法從錳礦、錳尾礦及錳渣中回收錳的方法，其特徵是步驟(5)所述的進料是通過加壓泵將礦漿向浸出釜輸送。
6.根據權利要求1所述的一種用連續加壓酸浸法從錳礦、錳尾礦及錳渣中回收錳的方法，其特徵是步驟(5)、(6)和(7)所述的加壓釜為臥式多室高壓浸出釜，或用管道串聯多個立式高壓浸出釜。
7.根據權利要求1所述的一種用連續加壓酸浸法從錳礦、錳尾礦及錳渣中回收錳的方法，其特徵是步驟(6)所述的的保持壓力是通過向浸出釜中輸入壓縮空氣實現；步驟(6) 所述的保持溫度是通過向浸出釜中輸入蒸汽實現。
8.根據權利要求1所述的一種用連續加壓酸浸法從錳礦、錳尾礦及錳渣中回收錳的方法，其特徵是步驟(7)所述的攪拌的速度為15 750轉/分鐘。
全文摘要
一種用連續加壓酸浸法從錳礦、錳尾礦及錳渣中回收錳的方法，其步驟為(1)備錳原料，所述的錳原料為錳礦、錳尾礦或錳渣；(2)原料粉碎；(3)原料加水,混合均勻為礦漿；(4)在礦漿中加入硫酸調整為含酸礦漿；(5)將含酸礦漿連續加入可以密封的浸出釜，調整進料速度，保證含酸礦漿在浸出釜內的停留時間；(6)將含酸礦漿連續加入浸出釜，調整工作壓力，保持壓力，調整工作溫度，保持溫度，攪拌；(7)從浸出釜中排出礦漿；(8)液固分離，得到含錳浸出液。本發明的有益效果為能直接浸出組成複雜的錳礦、錳尾礦及錳渣中的錳，特別是高價錳。採用本發明的方法使錳的浸出率高，改善作業條件；浸出過程連續進行，使作業效率和勞動生產率大幅提高。本發明具有工藝先進、操作方便，資源利用率高，錳浸出率高，作業時間短，工藝流程短，勞動生產率高，環境友好的特點。
文檔編號C22B47/00GK102220491SQ201110148720
公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月3日 優先權日2011年6月3日
發明者馮桂林, 郭永鍇 申請人:郭永鍇