彭 俊,周小舟,沈裕军,刘 强,钟 山,蔡云卓,黄宗朋

(长沙矿冶研究院有限责任公司,湖南 长沙 410012)

深海锰结核是一种富含有价金属的大洋海底自生沉积物,其中锰、铁、钴、镍、铜平均含量分别可达25.00%、5.00%、0.22%、1.30%和1.00%[1,2]。深海锰结核资源极为丰富,远景储量约3万亿t,仅大平洋底蕴藏量就达1.7万亿t,含锰4000亿t、镍164亿t、铜88亿t、钴58亿t,总储量分别高出陆地相应储量几十到几千倍[3,4]。此外,锰结核每年还以1 000万t～1 500万t增量自生成,无异于“取之不尽”[5]。随着陆地可供开采资源日渐枯竭,锰结核将成为人类获取有价金属资源的重要来源,开发利用锰结核是保障国家有价金属资源的重要战略举措。

中国自20世纪80年代开始了锰结核的提取有价金属研究,探索出了十几种加工处理方法[6-12],其中还原熔炼法可将钴、镍、铜、铁富集于只占原矿质量的5%～15%的合金相中,有价金属富集比高,同时锰进入渣中得到富集,可直接用于制备锰硅合金或用于建材行业[13]。但已报道的还原熔炼法均采用焦炭作为还原剂,存在成本高、炼焦过程环境污染大等缺点,加之中国炼焦煤的资源日渐贫乏,制焦成本日趋增加,亟待用新的环保型还原剂取代焦炭。作者用价格低廉的煤粉替代价格昂贵的焦炭,开展以煤代焦还原熔炼锰结核的新工艺技术研究,在节能降耗、降低生产成本、改善能源结构、减轻环境污染等方面具有直接的经济效益和社会效益。

1 实验

1.1 实验原料

所用锰结核来自德国BGR东北太平洋中部多金属结核勘探区,其主要化学成分分析结果列于表1。……