低品位含錳尾礦濕法冶煉工程設計研究范文

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

關鍵詞：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東北約一公里處有三個含錳尾礦堆，是20世紀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，在當年建設的時候沒有設計完備的尾礦庫和防滲漏設施，對附近居民生活和環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，采用常規的濕法冶煉工藝酸耗大，運行成本高。且渣量大，容易對環境造成二次污染。（2）尾礦堆離居民聚集區只有1公里，在附近建濕法冶煉廠對地下水、河流有較大的環境風險。（3）含錳尾礦總儲量大，在歐洲建設一個合適的尾礦庫的成本較高。本設計為了在滿足歐洲當地的法律法規以及環保要求的前提下，利用含錳尾礦堆中的有價金屬錳，采用了選礦和冶煉相結合的工藝，并采用逆流洗滌對錳浸出渣進行錳回收處理，洗水進行氨回收后返回主流程，保持體系水平衡，陽極液使用三相結晶除鈣鎂，避免設備及儲槽過度結晶。

1原料、輔料及產品

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。產品為高純無硒電解金屬錳，產品質量中國電解金屬錳行業標準（YB/T051-2003）的相關質量指標，產品含錳≥99.9%。

2工藝流程設計

2.1選礦

采場開采出的原礦用汽車送至原礦堆場，通過原礦堆場內前裝機輔助抓斗起重機給入調漿池，調漿池內對礦漿濃度進行調整，達到磁選機進料要求，通過泵揚送至磁選車間，進行磁選別；磁選流程為一粗一精一掃，選別設備為濕式平環強磁選機，磁場強度1.8T，最終獲得磁選錳精礦和尾礦[3]。錳精礦經過精礦濃密機脫水之后，泵送給入精礦壓濾機進行二次脫水產出合格錳精礦產品，經膠帶運輸機送至冶煉工序。磁選尾礦經過尾礦濃密機脫水后，泵送給入精礦壓濾機進行脫水作業，產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浸出本工藝設計采用了濕法上礦、連續浸出工藝，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定，浸出率高的基礎上，整個工序的設備大型化，節省了勞動力、勞動條件好、生產過程易于實現自動化和管理。浸出的主要反應有：

2.2.2凈化浸出化合產出的粗制硫酸錳溶液，含有鐵、銅、鈷、鎳、鉛、鋅等重金屬和鈣、鎂等雜質為使溶液中的雜質除去徹底，保證電解液的質量，以生產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，必須預先將鐵與重金屬雜質凈化除去。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。主要反應有：

2.2.3電解為了得到無硒電解金屬錳，設計采用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配成(NH4)2SO3溶液，加入電解槽中。電解的主要反應有：2MnSO4(a)+2H2O(a)=2Mn(s)+2H2SO4(a)+O2(g)抽取部分陽極液，使用三相結晶除鈣鎂，避免設備及儲槽過度結晶。

2.3洗渣沉錳

浸出液過濾后的濾渣為顆粒細小的無磁性、無毒性、難溶于水的泥糊狀粉體物質，沉淀后為板結塊狀。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化，污染土壤、地表水，逐漸影響到地下水，不處理將會給礦產區造成長久的不利影響。采用五段濃密機逆流對濾渣進行洗滌，一段濃密底流進壓濾機壓濾，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漿，一部分送水處理工段加碳酸氫銨沉錳，然后進壓濾機，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，脫氣膜，沸石或離子交換，氧化法或磷酸銨鎂法，蒸汽氣提法。根據國內技術發展現狀，氨氮廢水要穩定達標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處理+負壓汽提脫氨工藝處理氨氮廢水工藝路線，在氨氮廢水達標的同時資源化回收了氨水。

3主要技術指標

本項目工藝設計的主要技術指標如表4所示。4結語本設計以捷克現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，經濟可行，環境友好。

參考文獻

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

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

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

作者：蔣彬 單位：長沙有色冶金設計研究院有限公司