田宗平，曹 健，陈小罗，李超群，周永兴

（湖南省地质测试研究院，湖南 长沙 410007）

某低品位二氧化锰还原焙烧矿粉的浸出试验研究

田宗平，曹 健，陈小罗，李超群，周永兴

（湖南省地质测试研究院，湖南 长沙 410007）

二氧化锰矿经还原焙烧后用硫酸浸出特性的研究，是高效利用锰矿资源的基础性工作。试验在某研究院自主研制的还原焙烧设备中取得的二氧化锰还原率94.67%的矿粉，通过浸出试验研究，获得了该还原焙烧矿粉的最佳浸出条件：粒度-0.15mm、酸矿比0.64～0.70、温度60～80℃、时间60 min。最后经条件验证试验，锰浸出回收率可达91%以上。

低品位；二氧化锰；还原焙烧；浸出；试验研究

随着锰矿资源的不断贫乏，低品位二氧化锰矿经还原焙烧后利用的研究得到了广泛的关注［1～3］。但在试验研究方面，由于受还原焙烧试验设备的制约，很难取得高还原率的二氧化锰还原焙烧矿粉。湖南省地质测试研究院研制的新型还原焙烧炉的投入试验，给该试验数据的取得提供了完善的途径，也为各类氧化矿的还原焙烧利用研究提供了可靠的试验设备和手段，可供同行借鉴。

1 试验的样品

1.1 原矿样品的采集与测定

原矿样品采集于湖南省某第四纪堆积氧化锰矿的一个小型选厂的洗选矿，样品运至实验室后，按照文献［4］进行制样，再使用日本理学集团公司生产的ZSXPrimusⅡ型X射线荧光光谱仪进行测定，结果见表1。

表1 原矿X射线荧光测定结果

原矿样品按照文献［5］的分析方法测定ω（TMn）和ω（TFe），按照文献［6］的分析方法测定ω（MnO2），再计算ω（MnO2）与ω（Mn）的比值，即得样品中二氧化锰氧化系数（η0）。结果见表2。

表2 原矿中锰、铁、二氧化锰的测定及二氧化锰氧化系数的计算结果

从表 2的测定结果可知：（1）ω（MnO2）＝34.13%，根据黑色冶金行业标准《化工用二氧化锰矿粉YB／T5084-2005》最低要求6级品，ω（MnO2）／10-2≥45，故该锰矿属于低品位二氧化锰矿；（2）ω（TFe）＝16.72%，ω（Mn）／ω（Fe）＝1.35，根据黑色冶金行业标准《冶金用锰矿石YB／T319-2005》，ω（Mn）／ω（Fe）≥2，故该锰矿属于高铁锰矿；（3）η0＝1.510 8，对照二氧化锰氧化系数理论值η＝86.94／54.94＝1.582 4，故该锰矿氧化率较高。

1.2 原矿样品的焙烧暨试验样品的获取

根据参考文献［3］的研究成果，原矿样品的还原焙烧在湖南省地质测试研究院研制的HNSYL-I试验炉上进行，焙烧条件设定为：矿粉粒度-5mm、还原煤用量12%、温度850℃、卸料时间20 min，获得还原焙烧矿试验样品。

1.3 试验样品的制备

将编号BSY-1试验样品充分混匀、缩分，然后按图1流程进行样品制备。

1.4 试验样品的测定

图1 浸出试验样品制备流程图

按照文献［4］的分析方法测定ω1（TMn），按照文献［5］的分析方法测定ω1（MnO2）。试验样品的分析计算结果见表3。

表3 试验样品的分析计算结果

2 试验方法

2.1 浸出方法

在盛有一定容积的水浸出器中，在不断搅拌条件下，加入一定量的试验样品m（g），混匀后，缓慢加入1+3硫酸（mL），待剧烈反应停止后，开启加热装置，并控制浆液温度80℃左右，反应一定时间后，迅速进行固液分离，并用清水洗涤滤渣1次，计量溶液体积V液（L）。

2.2 分析方法与结果计算

分取一定体积V1（mL）的上述溶液，按照文献［7］的分析方法测定滤液中 ρ（Mn）液（g／L）、根据滴定消耗的硫酸亚铁铵溶液的体积V2（mL）。按式（1）计算溶液中锰的浓度，按式（2）计算浸出回收率η2（%）。

3 结果与讨论

3.1 硫酸用量试验

按照试验方法对试验样品进行硫酸浸出用量试验，试验条件及结果见表4。

表4 硫酸浸出用量试验结果

从表4的结果可知，随着硫酸用量的增加，其浸出回收率也随之增大，当酸矿比达到0.64时，浸出回收率变化平缓，故浸出硫酸的酸矿比宜控制在0.64以上。

3.2 浸出温度试验

按照试验方法对试验样品进行硫酸浸出温度试验，试验条件及结果见表5。

表5 硫酸浸出温度试验结果

从5的结果可知，随着浸出温度升高，其浸出率也随之增大，当浸出温度在60℃以上时，浸出率达到89.43%，故浸出温度宜控制在60～80℃。

3.3 浸出时间试验

按照试验方法对试验样品进行硫酸浸出时间试验，试验条件及结果见表6。

表6 硫酸浸出时间试验结果

从表6的结果可知，随着浸出时间的延长，浸出回收率不断升高，当浸出时间达到40 min以上时，浸出回收率变化平缓，故浸出时间宜控制在40 min以上。

3.4 浸出粒度试验

按照试验方法对试验样品进行硫酸浸出粒度试验，试验条件及结果见表7。

表7 硫酸浸出粒度条件及试验结果

从表7的结果可以看出，当浸出时间在60 min以上时，随着浸出矿粉粒度的变细其浸出率没有变化，说明在本实验条件下，粒度-0.5mm的矿粉均能使用。但当浸出时间控制在15 min时，随着浸出粒度的变细，其浸出率随之增大，当浸出粒度在-0.2mm时，浸出回收率变化平缓，故浸出粒度宜控制在-0.2mm以下。

3.5 浸出条件验证试验

按照试验方法对试验样品进行硫酸浸出条件验证试验，试验条件及结果见表8。

表8 硫酸浸出条件验证试验结果

从表8的结果可以看出，试验条件下二氧化锰焙烧矿粉的浸出回收率达到了91.45%。同时，增加浸出硫酸的用量仍可增加浸出回收率，但过量硫酸引入对化工生产成本影响的经济可行性有待深入研究，故试验宜控制酸矿比在0.64～0.70。

4 结 论

1.该低品位二氧化锰还原焙烧矿粉最佳浸出条件：粒度-0.15mm、酸矿比0.64～0.70、温度60～80℃、时间60 min。

2.试验条件下该低品位二氧化锰还原焙烧矿粉的浸出回收率可达91%以上。

3.增加浸出硫酸的用量仍可增加浸出回收率，但过量硫酸引入对化工生产成本影响的经济可行性有待深入研究。

［1］田宗平，李建文，曹健.新型二氧化锰还原炉的设计与应用［J］.无机盐工业，2012，44（3）：47-49.

［2］田宗平.硫酸锰生产新工艺［J］.中国锰业，2010，28（2）：26 -29.

［3］田宗平，曹健，周永兴，等.湖南省某低品位二氧化锰矿的还原焙烧试验研究［J］.中国锰业，2015，33（1）：16-19.

［4］DZ／T0130.2—2006，岩石矿物分析试样制备［S］.

［5］尹明，李家熙.岩石矿物分析（第四版第二分册）［M］.北京：地质出版社，2011.807-816.

［6］李力.锰矿中二氧化锰的快速测定［J］.中国锰业，2013，31 （3）：30-31.

［7］梅光贵，张文山，曾湘波，等.中国锰业技术［M］.长沙：中南大学出版社，2011.703-704.

A Low Grade Manganese Dioxide Ore Roasting Reduction Leaching Experiments

TIAN Zong-ping，CAO Jian，CHEN Xiao-luo，LI Chao-qun，ZHOU Yong-xing
（Hunan Geological Testing Institute，Changsha 410007，China）

The research of manganese dioxide after roasting reduction using sulfuric acid leaching characteristics，is a basic work for the efficient use of manganese ore resources.In our self-developed roasting reduction device，the manganese dioxide ore reduction rate is 94.67%，the leaching experiment research obtain the optimum leaching conditions：size 0.15mm，sulfuric acid and mineral powder mass ratio of 0.64～0.70，temperature 60～80℃ and time 60 min.Finally verified by condition of experiment，the leaching rate can reach more than 91%.

low grade；manganese dioxide；roasting reduction；leaching；the experimental study

TF111.13

A

1003-5540（2015）01-0029-04

2014-12-10

湖南省国土资源厅、湖南省地质矿产勘查开发局科研专项基金资助项目（2013-08）

田宗平（1963-），男，研究员级高级工程师，主要从事湿法冶金、化工工艺、分析测试和环境保护研究工作。