专利名称：难选冶铁锰共生贫矿双还原制铁精矿和锰化工产品的方法
技术领域：
本发明属于一种对难选冶共生矿的生物化工和化工冶金技术，具体涉及对含铁、 锰均小于20wt%的难选冶共生贫矿传进行综合处理的方法。
背景技术：
中国铁矿资源量低，人均储量不足世界平均水平的25%，而其中贫矿占总储量的 94. 3%，富矿仅占5. 7%。在贫矿储量中容易分选的磁铁矿占68%，用传统工艺难于富选的赤铁矿占
32%。我国锰矿资源虽然丰富，却是以贫矿为主，富矿很少。全国锰矿中锰品位平均只有21%，品位中等及中等以下的贫矿查明资源量达7. 54亿吨，占全部查明资源储量95%以上，在这些贫矿中，有很大一部分是与赤铁矿共生。铁锰共生矿中较少的含铁、锰均大于20% 的共生矿可直接冶炼生产铁锰合金，而绝大部分含铁、锰均小于20%的共生贫矿却至今无法用传统的选、冶、化办法处理利用。因此需要研发应用生物化工与化工冶金技术相结合的新方法对此类矿石进行综合处理利用，将其直接开发为铁精矿和锰的精细化工产品。不但对提高、增加我国铁和锰的可用资源有着积极的意义，更对提高此类矿物的经济效益和社会效益有着明显的价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种将铁锰难选冶共生贫矿双还原分离，制取铁精矿和锰精细化工产品的方法，其工艺简单易行，成本低，回收率高，可较好地解决铁锰难选冶共生贫矿的资源利用问题。解决本发明的技术问题所采用的方案是还原剂为含纤维素的植物废料(如谷壳、锯末、蔗渣、烟杆、秸秆等)，活性剂为石灰石，铁锰共生贫矿含铁、锰均小于20wt9i)，分别破碎，按完全反应计算量配料均混，加热进行还原反应，得到磁性的狗304、Fe0和可酸溶的 MnO，磁选分离得出含铁> 60wt%的铁精矿和富锰尾矿，富锰尾矿经硫酸或盐酸浸取、净化、 浓缩、结晶，直接制得硫酸锰或四水氯化锰、无水氯化锰产品；转化制取碳酸锰，二氧化锰， 一氧化锰等锰化工产品。本发明的具体技术方案还包括铁锰共生贫矿和石灰石破碎粒度为过120目筛 ^ 95wt%，植物废料粒度为1 5mm，物料质量配比为，贫矿植物废料石灰石=1:0. 1 0. 3:0. 005 0. 01，还原反应温度400 600°C，还原时间0. 5 2h，反应室采用水封系统
来保持还原气氛。本发明的还原完成后的物料冷却、贮运应在隔绝空气的密闭器皿中进行以避免歧化反应；磁选分离前物料经旋流分级，除弃灰份、浮泥，再用立环强场磁选机，进行两级磁选分离，在6000 8000H下进行第一级磁选，10000H 12000H下进行第二级磁选。本发明磁选分离后的富锰尾矿用10 20wt%的硫酸或5 10wt%的盐酸，用量质量比为固液=1:1.5 2.5，在微沸状态下进行锰的浸取，加MnO2除铁，加Na2S除重金属，MnO2和Na2S的用量均按理论量的1. 1 1. 3倍，浸取的净化液真空浓缩，冷却结晶，离心分离，制得硫酸锰或四水氯化锰、无水氯化锰产品，母液返回浸取用。富锰尾矿采用硫酸浸取、净化、浓缩、结晶，制得硫酸锰，以碳酸氢铵在20 30°C 温度下进行复分解反应，碳化沉淀、分离，碳酸氢铵的用量为加至溶液中Mn2+ < 0. 05g/L，反应后固相于80 90°C下热风干燥、制得碳酸锰产品，液相浓缩结晶制得硫酸铵产品。上述的碳酸锰产品可在空气或富氧条件下于300 400°C焙烧2 4h，热解制得精制二氧化锰产品。上述的碳酸锰产品还可在隔绝空气的条件下于300 400°C焙烧2 4h，热分解
制得一氧化锰产品。本发明以廉价易得的生物质作还原剂，使其纤维素在特定环境下分解为CO和H2, 从与矿物结合的各方位均勻地逐步释放出来，再加上其逸开的自然冲动所形成的“流态”， 有效地实现了气基态还原。为激活结合紧密的细粒及嵌布状铁锰，本发明采用石灰石转化提供CaO作为活性剂。为保证铁和锰的定向还原，避免歧化反应的产生；本发明采用了水封保持还原气氛及隔绝空气冷却贮运保护还原物的方法。本发明的有益效果是。1、选择廉价的生物质(谷壳、锯末、蔗渣、烟杆、秸秆等)作转化气基态还原剂，石灰石作活性剂，并控制还原气氛，有效地对铁锰共生贫矿进行铁和锰的双还原，使其得以分离利用。2、选用立环湿式强场磁选机，便于生物质分解还原气体后的灰分及浮泥有效地分离，避免圆环、半环磁选机的尾矿堵塞，以提高精矿回收率。3、将还原之可溶性亚锰延伸至锰的精细化工产品，极大地提高了难选冶铁锰贫矿的利用价值。4、工艺路线和工艺参数选择科学、合理、经济、实现了低成本、高效益。 具体实施方案实例1 云南曲靖地区铁锰共生贫矿制铁精矿和硫酸锰。一、原料主要成份分析
权利要求
1.一种难选冶铁锰共生贫矿双还原制铁精矿和锰化工产品的方法，其特征在于还原剂为含纤维素的植物废料，活性剂为石灰石，铁锰共生贫矿含铁、锰均小于20wt9i)，分别破碎，按完全反应计算量配料均混，加热进行还原反应，得到磁性的狗304、Fe0和可酸溶的 MnO，磁选分离得出含铁> 60wt%的铁精矿和富锰尾矿，富锰尾矿经硫酸或盐酸浸取、净化、 浓缩、结晶，直接制得硫酸锰或四水氯化锰、无水氯化锰产品；转化制取碳酸锰，二氧化锰， 一氧化锰等锰化工产品。
2.根据权利要求1所述的难选冶铁锰共生贫矿双还原制铁精矿和锰化工产品的方法， 其特征在于铁锰共生贫矿和石灰石破碎粒度为过120目筛> 95wt%，植物废料粒度为1 5mm，物料质量配比为，贫矿植物废料石灰石=1:0. 1 0.3:0. 005 0. 01，还原反应温度400 600°C，还原时间0. 5 2h，反应室采用水封系统来保持还原气氛。
3.根据权利要求2所述的难选冶铁锰共生贫矿双还原制铁精矿和锰化工产品的方法， 其特征在于还原完成后的物料冷却、贮运应在隔绝空气的密闭器皿中进行以避免歧化反应；磁选分离前物料经旋流分级，除弃灰份、浮泥，再用立环强场磁选机，进行两级磁选分离，在6000 8000H下进行第一级磁选，10000H 12000H下进行第二级磁选。
4.根据权利要求2所述的难选冶铁锰共生贫矿双还原制铁精矿和锰化工产品的方法， 其特征在于磁选分离后的富锰尾矿用10 20wt%的硫酸或5 10wt%的盐酸，用量质量比为固液=1 1. 5 2. 5，在微沸状态下进行锰的浸取，加MnO2除铁，加Na2S除重金属，MnO2 和Na2S的用量均按理论量的1. 1 1. 3倍，浸取的净化液真空浓缩，冷却结晶，离心分离， 制得硫酸锰或四水氯化锰、无水氯化锰产品，母液返回浸取用。
5.根据权利要求4所述的难选冶铁锰共生贫矿双还原制铁精矿和锰化工产品的方法， 其特征在于富锰尾矿采用硫酸浸取、净化、浓缩、结晶，制得硫酸锰，以碳酸氢铵在20 30°C温度下进行复分解反应，碳化沉淀、分离，碳酸氢铵的用量为加至溶液中Mn2+ < 0. 05g/ L，反应后固相于80 90°C下热风干燥、制得碳酸锰产品，液相浓缩结晶制得硫酸铵产品。
6.根据权利要求5所述的难选冶铁锰共生贫矿双还原制铁精矿和锰化工产品的方法， 其特征在于碳酸锰产品在空气或富氧条件下于300 400°C焙烧2 4h，热解制得精制二氧化锰产品。
7.根据权利要求5所述的难选冶铁锰共生贫矿双还原制铁精矿和锰化工产品的方法， 其特征在于碳酸锰产品在在隔绝空气的条件下于300 400°C焙烧2 4h，热分解制得一氧化锰产品。
全文摘要
本发明属于一种对难选冶共生矿的生物化工和化工冶金技术，具体涉及对含铁、锰均小于20wt%的难选冶共生贫矿传进行综合处理的方法。本发明工艺步骤为还原剂为含纤维素的植物废料，活性剂为石灰石，铁锰共生贫矿含铁、锰均小于20wt%,分别破碎，按完全反应计算量配料均混，加热进行还原反应，得到磁性的Fe3O4、Fe0和可酸溶的MnO，磁选分离得出含铁＞60wt%的铁精矿和富锰尾矿，富锰尾矿经硫酸或盐酸浸取、净化、浓缩、结晶，直接制得硫酸锰或四水氯化锰、无水氯化锰产品；转化制取碳酸锰，二氧化锰，一氧化锰等锰化工产品。本发明工艺简单易行，成本低，回收率高，可较好地解决铁锰难选冶共生贫矿的资源利用问题。
文档编号B03C1/02GK102417972SQ201110422158
公开日2012年4月18日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者戴元宁, 李学军, 李海燕, 邱宏达 申请人:云南德宁生物化工研究有限公司, 云南省曲靖工商职业技术学校, 戴元宁