低品位锰矿生产工艺流程详解

随着全球锰矿资源的逐渐枯竭，低品位锰矿的开采和利用成为行业关注的焦点。本文将详细介绍一种针对低品位锰矿的生产工艺，该工艺通过创新的技术手段，实现了从低品位锰矿中高效提取电解金属锰的目标。

1. 矿石开采与破碎

低品位锰矿的开采通常采用露天开采方式，矿石经过初步筛选后，通过卡车运送到生产区。矿石首先通过格栅筛进入料仓，大块矿石则通过推土机碾压强制通过格栅筛。进入料仓的矿石随后进入由锤式破碎机和滚桶筛组成的破碎系统，将矿石粉碎到粒度30毫米以下，以便后续的浸出处理。

2. 硫酸预浸出

破碎后的锰矿与从浸出渣逆流洗涤系统（CCD）返回的含锰洗液在搅拌桶内混合，形成浓度约12%-20%的矿浆。同时加入硫酸溶液，在强烈的搅拌作用下，矿石被进一步破碎为细粒状，钙等耗酸物质与硫酸反应生成不溶性硫酸盐。

3. 二氧化硫的制备与利用

硫黄通过加热至115℃以上液化，然后通过雾化器雾化并在过量20%空气的情况下燃烧，生成含17.5% SO₂、79.0% N₂和3.5% O₂的稀二氧化硫气体。燃烧过程中释放的热量通过热交换器产生蒸汽，驱动汽轮机发电，实现了能源的高效利用。

4. 二氧化硫还原浸出

经过硫酸预浸出的锰矿浆进入多级串联浸出桶，二氧化硫与矿浆逆向流动，进行还原浸出反应。四价锰被还原为可溶性的二价锰离子，主要化学反应为：

MnO2+SO2=MnSO4MnO2+SO2=MnSO4

副反应生成连二硫酸锰（MnS₂O₆）。试验表明，矿浆浓度和SO₂浓度对还原浸出率影响最大，最佳条件下锰的还原浸出率可达98%。

5. 固液分离

浸出液从最后一级浸出槽流入浓密机进行固液分离。上清液含锰约50 g/L，进入浸出液净化系统；底流则进入浸出渣逆流洗涤系统（CCD），通过多级浓密机洗涤后，滤饼运回采场回填，含锰洗涤水返回浸出系统。

6. 浸出液净化

浸出液中的铁、铝、砷等杂质通过调节pH和通入空气氧化去除。锌和铅则通过硫化物沉淀法去除，确保电解金属锰产品的纯度。

7. 连二硫酸根的分离——碳酸锰沉淀法

浸出液中的硫酸锰和连二硫酸锰通过碳酸钠沉淀为碳酸锰，硫酸根和连二硫酸根则生成钠盐留在溶液中。碳酸锰沉淀经过洗涤、过滤后，用电解槽返回的含酸阳极液溶解，得到硫酸锰溶液作为电解液。

8. 电解金属锰生产

硫酸锰溶液经过深度净化后，进入电解槽生产电解金属锰。电解过程采用与现行工业生产相同的电极材料和工艺参数，产品纯度可达99.5%以上，电流效率达67%以上。

9. 连二硫酸根分解与无水硫酸钠生产

沉淀出碳酸锰后的溶液含有大量硫酸钠和连二硫酸钠，通过冷冻、结晶、热分解和纳滤组合工艺，回收无水硫酸钠副产品，并实现生产用水的全循环利用。

结论

该低品位锰矿生产工艺通过创新的技术手段，实现了从低品位锰矿中高效提取电解金属锰的目标。整个流程不仅具有显著的节能效果，还满足了环境保护的要求，为低品位锰矿的开发利用提供了新的思路和解决方案。

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