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摘要：介紹了以低品位含錳尾礦為原料生產(chǎn)高純無硒電解金屬錳的工藝設(shè)計過程：利用高強度磁選對含錳尾礦進(jìn)行富集，得到錳精礦采用浸出、凈化、電解的濕法工藝生產(chǎn)金屬錳，輔助CCD逆流洗滌、氨回收、陽極液除鈣鎂工藝，在環(huán)境友好的前提下，可有效利用尾礦中的錳資源。

關(guān)鍵詞：低品位；含錳尾礦；無硒；逆流洗滌；陽極液除鈣鎂

歐洲捷克共和國某鎮(zhèn)東北約一公里處有三個含錳尾礦堆，是20世紀(jì)70年代一座黃鐵礦選礦廠的選鐵尾礦堆場，主要錳礦物成分為菱錳礦（碳酸錳），以及一定量的錳鋁榴石（石榴石類的含錳正硅酸鹽）和夾帶錳的鐵白云石。除菱錳礦外，還有少量的鎂菱錳礦（Ca/Mg/Fe/Mn的碳酸化合物）。該尾礦堆總儲量大，錳含量低，顆粒度細(xì)，在當(dāng)年建設(shè)的時候沒有設(shè)計完備的尾礦庫和防滲漏設(shè)施，對附近居民生活和環(huán)境安全有較大的安全隱患[1]。長期以來，缺少合適的工藝處理該尾礦堆。主要有以下困難：（1）錳含量低，采用常規(guī)的濕法冶煉工藝酸耗大，運行成本高。且渣量大，容易對環(huán)境造成二次污染。（2）尾礦堆離居民聚集區(qū)只有1公里，在附近建濕法冶煉廠對地下水、河流有較大的環(huán)境風(fēng)險。（3）含錳尾礦總儲量大，在歐洲建設(shè)一個合適的尾礦庫的成本較高。本設(shè)計為了在滿足歐洲當(dāng)?shù)氐姆煞ㄒ?guī)以及環(huán)保要求的前提下，利用含錳尾礦堆中的有價金屬錳，采用了選礦和冶煉相結(jié)合的工藝，并采用逆流洗滌對錳浸出渣進(jìn)行錳回收處理，洗水進(jìn)行氨回收后返回主流程，保持體系水平衡，陽極液使用三相結(jié)晶除鈣鎂，避免設(shè)備及儲槽過度結(jié)晶。

1原料、輔料及產(chǎn)品

原料總量為2760萬噸，其中錳含量7.09%，含水25%，-0.019mm粒級含量83.15%。輔料為98%硫酸、石灰、蒸汽、S.D.D（福美納，Na(CH3)2NCS2）、亞硫酸銨、活性炭、液氨、碳酸氫銨、絮凝劑等。產(chǎn)品為高純無硒電解金屬錳，產(chǎn)品質(zhì)量中國電解金屬錳行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（YB/T051-2003）的相關(guān)質(zhì)量指標(biāo)，產(chǎn)品含錳≥99.9%。

2工藝流程設(shè)計

2.1選礦

采場開采出的原礦用汽車送至原礦堆場，通過原礦堆場內(nèi)前裝機輔助抓斗起重機給入調(diào)漿池，調(diào)漿池內(nèi)對礦漿濃度進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到磁選機進(jìn)料要求，通過泵揚送至磁選車間，進(jìn)行磁選別；磁選流程為一粗一精一掃，選別設(shè)備為濕式平環(huán)強磁選機，磁場強度1.8T，最終獲得磁選錳精礦和尾礦[3]。錳精礦經(jīng)過精礦濃密機脫水之后，泵送給入精礦壓濾機進(jìn)行二次脫水產(chǎn)出合格錳精礦產(chǎn)品，經(jīng)膠帶運輸機送至冶煉工序。磁選尾礦經(jīng)過尾礦濃密機脫水后，泵送給入精礦壓濾機進(jìn)行脫水作業(yè)，產(chǎn)出尾礦堆存在尾礦臨時堆場，尾礦臨時堆場中的尾礦通過抓斗起重機裝入運輸車輛，送至尾礦庫堆存。

2.2浸出、凈化、電解

2.2.1浸出本工藝設(shè)計采用了濕法上礦、連續(xù)浸出工藝，采用幾何容積為400m3的大型浸出攪拌槽。保證浸出礦漿成分穩(wěn)定，浸出率高的基礎(chǔ)上，整個工序的設(shè)備大型化，節(jié)省了勞動力、勞動條件好、生產(chǎn)過程易于實現(xiàn)自動化和管理。浸出的主要反應(yīng)有：

2.2.2凈化浸出化合產(chǎn)出的粗制硫酸錳溶液，含有鐵、銅、鈷、鎳、鉛、鋅等重金屬和鈣、鎂等雜質(zhì)為使溶液中的雜質(zhì)除去徹底，保證電解液的質(zhì)量，以生產(chǎn)高品位的高純無硒電解金屬錳，并考慮將來回收有價金屬。為了獲得純凈的硫酸錳溶液，必須預(yù)先將鐵與重金屬雜質(zhì)凈化除去。本工程浸出液中大部分鐵呈二價鐵，除鐵采用針鐵礦法。凈化采用S.D.D除重金屬、活性炭吸附和靜置的組合工藝。主要反應(yīng)有：

2.2.3電解為了得到無硒電解金屬錳，設(shè)計采用SO2取代SeO2作為抗氧化劑，杜絕了Se元素對人體的危害；具體做法是將固體亞硫酸銨現(xiàn)配成(NH4)2SO3溶液，加入電解槽中。電解的主要反應(yīng)有：2MnSO4(a)+2H2O(a)=2Mn(s)+2H2SO4(a)+O2(g)抽取部分陽極液，使用三相結(jié)晶除鈣鎂，避免設(shè)備及儲槽過度結(jié)晶。

2.3洗渣沉錳

浸出液過濾后的濾渣為顆粒細(xì)小的無磁性、無毒性、難溶于水的泥糊狀粉體物質(zhì)，沉淀后為板結(jié)塊狀。該錳渣含有大量重金屬元素以及氨氮，其中較高濃度的可溶性重金屬可在自然界中不斷地遷移和轉(zhuǎn)化，污染土壤、地表水，逐漸影響到地下水，不處理將會給礦產(chǎn)區(qū)造成長久的不利影響。采用五段濃密機逆流對濾渣進(jìn)行洗滌，一段濃密底流進(jìn)壓濾機壓濾，濾渣返回渣場填埋，濾液與最后一段濃密機上清液混。下一段的濃密底流返回前一段濃密機。最后一段濃密機上清液有一部分返回前面對鐵渣調(diào)漿，一部分送水處理工段加碳酸氫銨沉錳，然后進(jìn)壓濾機，濾渣為含錳、鎂，返回浸出槽，濾液送氨回收工段，脫氨后的溶液返回一段濃密機洗渣。沉錳的主要反應(yīng)有：

2.4氨回收

目前，針對含鈣鎂的硫酸銨廢水，主要有6種脫氨工藝，空氣吹脫，直接蒸發(fā)，脫氣膜，沸石或離子交換，氧化法或磷酸銨鎂法，蒸汽氣提法。根據(jù)國內(nèi)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，氨氮廢水要穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放并最大限度資源化利用氨氮，目前最為有效的通用方法是汽提脫氨吸收法，本方案選擇熟石灰預(yù)處理+負(fù)壓汽提脫氨工藝處理氨氮廢水工藝路線，在氨氮廢水達(dá)標(biāo)的同時資源化回收了氨水。

3主要技術(shù)指標(biāo)

本項目工藝設(shè)計的主要技術(shù)指標(biāo)如表4所示。4結(jié)語本設(shè)計以捷克現(xiàn)有黃鐵礦選礦后的低品位含錳尾礦為原料，采用高強度磁選和濕法冶煉相結(jié)合的工藝，輔助CCD逆流洗滌、氨回收、陽極液除鈣鎂工藝，可有效利用尾礦中的錳資源，經(jīng)濟(jì)可行，環(huán)境友好。

參考文獻(xiàn)

[1]李維健.中國電解金屬錳產(chǎn)業(yè)成本分析[J].中國錳業(yè),2014,32(4):11-14.

[2]譚柱中,張麗云.中國電解金屬錳工業(yè)研究進(jìn)展[J].中國錳業(yè),2019,37(2):1-2.

[3]趙婷.高氯菱錳礦浸出液除氯工藝設(shè)計[J].中國錳業(yè),2019,37(3):90-92.

作者：蔣彬 單位：長沙有色冶金設(shè)計研究院有限公司