一种碳酸锰低品位矿石多级浸出生产电解锰的增产方法与流程

本发明涉及电解金属锰生产，尤其涉及一种碳酸锰低品位矿石多级浸出生产电解锰的增产方法。

背景技术：

1、电解金属锰是一种比较活泼的金属，工业上电解金属锰产品主要通过电解法制备，一般由菱锰矿或软锰矿磨成粉后和硫酸搅拌浸出制取硫酸锰溶液，再通过直流电解得到电解金属锰，产品锰含量在99.7％以上。电解金属锰纯度高，杂质少，是现代工业的重要原料，广泛应用于钢铁、冶金、化工、环保及食品等各个行业。

2、电解锰制备所使用的锰矿石可分为氧化锰矿石和碳酸锰矿石。我国碳酸锰矿石储量丰富，根据dz/t0200—2002《铁、锰、铬矿地质勘查规范》中冶金用锰矿石工业类型的标准，将12％≤mn＜25％的碳酸锰矿石定为碳酸锰贫锰矿石，将10％≤mn＜12％的碳酸锰矿石定为碳酸锰低品位矿石。

3、申请人在另一件专利中利用碳酸锰低品位矿石生产电解金属锰(专利名称：一种难选碳酸锰低品位矿石生产电解金属锰方法)，该专利已经同本技术进行同日申请(其工艺流程见图2)，其生产工艺首先将碳酸锰低品位矿石磨成100～120目的锰粉，锰粉和阳极液一起混合进入化合槽浸出，再加入稍过量的硫酸进行浸出。锰粉浸出后进行除铁、中和以及除重等环节，经压滤机固液分离得到锰离子浓度31～34g/l的硫酸锰溶液(也称新液)，新液经静置后加入电解添加剂，送入电解槽使用340～360a/m2左右的单板电流进行直流电解，并控制电解槽内锰离子浓度在11～13g/l。在此工艺下，虽然实现了利用碳酸锰低品位矿石制备合格的p级电解金属锰产品，但电解金属锰的单板产量在2.7～3.3kg之间，低于以更高品位碳酸锰矿石(如碳酸锰贫锰矿石)为原料的平均产量(约3.2～3.5kg)。

4、在上述工艺基础上，为了增加电解金属锰的单板产量，申请人继续进行研究发现，使用碳酸锰低品位矿石为原料制取的硫酸锰新液中锰离子含量通常在34g/l以下，浓度偏低，而维持硫酸锰新液锰离子浓度(也称新液锰浓度)在35～39g/l是提高产量的前提。维持和提高新液锰浓度的常规方法有两种：一是通过选矿提高锰矿石品位，用高品位的锰矿石制取高锰浓度的新液。但是，目前国内碳酸锰矿的选别主要依靠磁选，而锰品位越低，磁性越弱，选别效果越差。对于碳酸锰低品位矿石而言，因锰品位过低，选矿回収率低，在现有技术条件下碳酸锰低品位矿石选矿不具有工业应用的可行性。二是增加锰粉的投加量，通过增加原料的添加量来提高产物的浓度。但是，在固液浸出反应中，当固体占比较大时，反应体系会变得粘稠，流动性变差，进而导致搅拌效果和浸出效果变差，达不到提高产物浓度的目的。碳酸锰低品位矿石的浸出反应属于固液反应，且因锰粉品位较低的原因，反应本身就需要投加大量的锰粉，矿浆浓度已经偏大，通常达到20％，不宜再增加锰粉的投加量。因为碳酸锰低品位矿石锰含量仅有10％～12％，在矿浆浓度为20％左右的情况下，制取的新液锰浓度为31～34g/l，达不到高电流生产对锰浓度的要求。

5、为了维持新液中较高的锰离子浓度，申请人尝试对碳酸锰低品位矿石进行多级浸出，以实现增产。

技术实现思路

1、针对以上不足，本发明提供一种碳酸锰低品位矿石多级浸出生产电解锰的增产方法，该方法通过对原工艺进行改进，采用碳酸锰低品位矿石多级浸出方式，实现了电解金属锰产量的增产。具体技术方案如下：

2、一种碳酸锰低品位矿石多级浸出生产电解锰的增产方法，包括制备硫酸锰新液、制备电解液、电解和产品处理，所述制备硫酸锰新液包括以下步骤：

3、(1)将碳酸锰低品位矿石破碎磨粉，得碳酸锰低品位锰粉；

4、(2)将所述碳酸锰低品位锰粉、母液、浓硫酸、硫酸铵按50～60:230～242:21～23的重量比一同投入化合槽进行一次浸出，所述一次浸出体积为所述化合槽有效体积的100％，浸出矿浆浓度为15～20％，浸出时间为3～4h，得酸性浸出液；所述酸性浸出液中酸浓度控制在10～20g/l；

5、(3)将所述酸性浸出液用压滤机固液分离，得酸性锰溶液；

6、(4)将所述酸性锰溶液按1:2～4的体积比重新加入阳极液池和阳极液混合，得混合液；

7、(5)将碳酸锰低品位锰粉、所述混合液、浓硫酸、硫酸铵按50～60:230～242:16～20:0～4的重量比一同投入化合槽进行二次浸出，浸出矿浆浓度为15～20％，浸出时间为3～4h，得硫酸锰浸出液，所述硫酸锰浸出液的锰浓度为35～39g/l，酸浓度为6～8g/l；

8、(6)将所述硫酸锰浸出液进行除铁、中和、除重金属，压滤，即得所述硫酸锰新液。

9、上述硫酸铵的添加：当混合液中硫酸铵浓度大于75g/l时，无需添加硫酸铵，当混合液中硫酸铵浓度小于75g/l时才需要添加硫酸铵。

10、较优的，所述碳酸锰低品位锰粉的粒径为100～120目。

11、较优的，所述母液为阳极液、反洗水或清水中的一种或多种的组合；所述阳极液为直流电解产生的阳极液；所述反洗水为压滤产生的反洗水。

12、较优的，所述压滤过程中用湿渣重20～30％的水反洗锰渣，反洗水进入阳极液循环。

13、较优的，所述除铁、中和、除重金属的具体步骤为：向所述硫酸锰浸出液中按所述碳酸锰低品位锰粉重量0.8～1.3％、0.8～2.1％、10～12％、0.04～0.06％的比例先后加入冶金锰粉、双飞粉、4～5％浓度的氨水和福美钠进行反应。

14、较优的，所述电解液的制备方法为：将所述硫酸锰新液二次压滤后置于静置池中静置曝气10～18h，得到静置液，将所述静置液经三次压滤后按25～35g/m3配入电解添加剂，混合均匀，即得所述电解液。

15、较优的，所述电解是将所述电解液送入电解槽电解，控制电解槽锰为13～15g/l，槽温为41～43℃，槽液ph值为7.2～7.7，硫酸铵浓度为85～95g/l，以420～460a/m2的电流密度电解20～24h，得电解锰初产品。

16、较优的，所述产品处理是将所述电解锰初产品钝化后用清水清洗，去除板面附着的杂物及硫酸铵结晶物后，经90～120℃烘干1～2h，通过剥离机剥离，包装入库，得电解锰产品。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、1.本发明使用碳酸锰低品位矿石为原料，经多级浸出，在不改变主要设备设施及人员配置情况下，制备得到的硫酸锰新液的锰浓度提高至35～39g/l，并控制电流密度420～460a/m2，控制电解槽锰为13～15g/l，实现了电解金属锰的单板产量由2.7～3.3kg提高至3.5kg以上。其中，电流密度420～460a/m2可提高电解功率，增加电解金属锰的产量；电解槽内锰离子浓度为13～15g/l，可以避免锰离子浓度不足导致电解速度变慢；硫酸锰新液锰浓度35～39g/l可以降低电解槽补液速率，避免槽液流动紊乱。

19、2.本发明将碳酸锰低品位矿石浸出终点的矿浆经压滤机固液分离后，将低锰浓度的溶液和阳极液混合，并再次加入锰粉、浓硫酸和硫酸铵进行二次浸出，可以实现将新液锰浓度提高至35～39g/l的目的，进而提高了产量。

20、3.本发明控制一次浸出终点酸性浸出液中的酸浓度在10～20g/l之间。终点酸浓度在10g/l以上时，浸出更完全，浸出时间更短；终点酸浓度在10～20g/l之间时，酸性条件下压滤更容易，压滤时间更短；终点酸浓度在20g/l以下时，浸出液中的酸浓度较低，对设备设施的腐蚀性较小，出现故障时影响较小，生产过程更安全。