吕东亚等：盐酸法富集低品位锰矿及酸介质高值再生工艺 579· 1.39%(mass fraction),which verifies the feasibility of this technological process.The X-ray diffraction (XRD)and scanning electron microscopy (SEM)/energy dispersive X-ray spectroscopy(EDS)results show that the main component of the manganese concentrate is pyrolusite,and the impurities are a small amount of limonite and kaolinite.Impurities will accumulate gradually as acid medium circulates,and they can be removed by hydrolysis precipitation method when Mgconcentration accumulates to 96.74 g-L KEY WORDS low-grade manganese ore;hydrochloric acid method;beneficiation;acid medium regeneration;calcium sulfate whiskers 世界锰矿资源总量比较丰富，但分布不均.全 制备硫酸钙晶须，并将再生的盐酸返回浸出锰矿， 世界陆地锰矿床主要分布在南非、乌克兰、澳大 用以验证整个工艺流程的可行性. 利亚、加蓬、印度、巴西、中国、墨西哥等地区，这 1实验材料 些国家锰矿资源的总和占到全球储量的94%左 右川其中，我国的锰矿储量占世界锰矿总量的 实验所用锰矿为印度尼西亚某低品位锰矿， 6.98%,且以碳酸锰矿为主，品位较低，而国外锰矿 该锰矿的元素化学分析结果如表1所示.主要组 以氧化锰矿为主，矿石性质较好，锰品位在35%左 成元素Mn质量分数为20.00%，Ca质量分数为 右四在现代工业中，锰的应用非常广泛，约95% 25.91%,其他元素含量较少.所用试剂为硫酸（分 的锰应用于冶金工业，约5%的锰应用于化学工 析纯，质量分数95%~98%)和盐酸（分析纯，质量 业、建筑材料、电子工业、环境保护和农牧业等其 分数36%~38%). 他领域习随着锰矿资源的不断消耗，高品位锰 矿资源越来越少，而锰的需求却在日益增长，因而 表1锰矿化学成分分析（质量分数） 储量丰富的低品位锰矿的开发利用逐渐受到人们 Table 1 Chemical composition of manganese ore % 的重视. Mn Ca Fe Mg Al Ba C Si P S 开发利用低品位锰矿，首先要通过一定的富 20.0025.911.440.180.110.0857.950.340.150.001 集工艺得到锰含量较高的锰精矿或含锰产品.目 前常用的富集方法主要有洗矿、重选、磁选、浮 2实验方法 选，以及火法富集、化学选矿法等贺周初等) 将原矿粗碎浸泡后进行分级湿筛，得到不同 以硫铁矿作还原剂采用两矿酸浸法，用硫酸直接 粒度的锰矿，取样进行化学分析.取一定量经筛分 浸出锰质量分数为25%左右的低品位软锰矿，浸 得到的锰中矿磨细后与一定量的水一起加入到反 出率达到93%.彭荣华等以低品位的软锰矿为 原料，用生产钛白副产的硫酸亚铁直接浸锰，经过 应容器中，浆化均匀后在一定条件下滴加盐酸进 浸出液除杂、碳酸锰沉淀、碳酸锰焙烧及二氧化 行反应，反应结束后过滤得到浸出液和浸出渣，分 锰精制制备高纯二氧化锰.Mehta等I使用黑曲 别取样分析.锰矿浸出实验分别探究了浸出pH、 霉菌来浸出印度洋多金属锰结核，在一定条件下 浸出时间、搅拌转速、液固比对产出锰精矿品位 锰的浸出率可达91%.同时化学法富集会产生大 的影响.固定搅拌转速为200rmin,向适量浸出 量含钙废液，如将其用来生产硫酸钙广阔品须，将 液中匀速滴加一定量与水等体积稀释过的硫酸， 会产生巨大的经济效益并减少环境污染，尤其是 常温下反应2h后过滤，得到再生的盐酸溶液和硫 大长径比硫酸钙晶须的市场售价每吨高达8000~ 酸钙晶须，而后将硫酸钙晶须洗涤，60℃下干燥， 10000元，远高于普通高纯硫酸钙，具有较大的经 然后进行X射线衍射分析，并用光学显微镜观察 济价值.硫酸钙晶须性能优良，用途广泛，是一种 硫酸钙晶须微观形貌.用再生盐酸溶液在最优条 应用前景十分广阔的无机材料.较常用的制备方 件下浸出锰中矿，反应结束后过滤得到浸出液和 法主要有常压酸化法和水压热法等6-1阁 浸出渣并取样分析 本文针对产自印度尼西亚的某低品位锰矿， 3实验结果与分析 开展矿物学分析与筛析，结合其矿物组成特点，提 出一种粗碎筛分与盐酸浸出相结合的锰矿富集方 31锰矿矿物学分析 法，探究并分析不同工艺参数对浸出锰精矿品位 锰矿原矿综合样X射线衍射分析结果如图1 的影响.同时利用锰矿浸出液，在常温常压条件下 所示.可以看出该锰矿矿物组成简单，主要物相为1.39% (mass fraction), which verifies the feasibility of this technological process. The X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM)/energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) results show that the main component of the manganese concentrate is pyrolusite, and the impurities are a small amount of limonite and kaolinite. Impurities will accumulate gradually as acid medium circulates, and they can be removed by hydrolysis precipitation method when Mg2+ concentration accumulates to 96.74 g·L−1 . KEY  WORDS    low-grade manganese ore； hydrochloric acid method； beneficiation； acid medium regeneration； calcium sulfate whiskers 世界锰矿资源总量比较丰富，但分布不均. 全 世界陆地锰矿床主要分布在南非、乌克兰、澳大 利亚、加蓬、印度、巴西、中国、墨西哥等地区，这 些国家锰矿资源的总和占到全球储量的 94% 左 右[1] . 其中，我国的锰矿储量占世界锰矿总量的 6.98%，且以碳酸锰矿为主，品位较低，而国外锰矿 以氧化锰矿为主，矿石性质较好，锰品位在 35% 左 右[2] . 在现代工业中，锰的应用非常广泛，约 95% 的锰应用于冶金工业，约 5% 的锰应用于化学工 业、建筑材料、电子工业、环境保护和农牧业等其 他领域[3–5] . 随着锰矿资源的不断消耗，高品位锰 矿资源越来越少，而锰的需求却在日益增长，因而 储量丰富的低品位锰矿的开发利用逐渐受到人们 的重视. 开发利用低品位锰矿，首先要通过一定的富 集工艺得到锰含量较高的锰精矿或含锰产品. 目 前常用的富集方法主要有洗矿、重选、磁选、浮 选，以及火法富集、化学选矿法等[6–12] . 贺周初等[13] 以硫铁矿作还原剂采用两矿酸浸法，用硫酸直接 浸出锰质量分数为 25% 左右的低品位软锰矿，浸 出率达到 93%. 彭荣华等[14] 以低品位的软锰矿为 原料，用生产钛白副产的硫酸亚铁直接浸锰，经过 浸出液除杂、碳酸锰沉淀、碳酸锰焙烧及二氧化 锰精制制备高纯二氧化锰. Mehta 等[15] 使用黑曲 霉菌来浸出印度洋多金属锰结核，在一定条件下 锰的浸出率可达 91%. 同时化学法富集会产生大 量含钙废液，如将其用来生产硫酸钙广阔晶须，将 会产生巨大的经济效益并减少环境污染，尤其是 大长径比硫酸钙晶须的市场售价每吨高达 8000～ 10000 元，远高于普通高纯硫酸钙，具有较大的经 济价值. 硫酸钙晶须性能优良，用途广泛，是一种 应用前景十分广阔的无机材料. 较常用的制备方 法主要有常压酸化法和水压热法等[16–18] . 本文针对产自印度尼西亚的某低品位锰矿， 开展矿物学分析与筛析，结合其矿物组成特点，提 出一种粗碎筛分与盐酸浸出相结合的锰矿富集方 法，探究并分析不同工艺参数对浸出锰精矿品位 的影响. 同时利用锰矿浸出液，在常温常压条件下 制备硫酸钙晶须，并将再生的盐酸返回浸出锰矿， 用以验证整个工艺流程的可行性. 1    实验材料 实验所用锰矿为印度尼西亚某低品位锰矿， 该锰矿的元素化学分析结果如表 1 所示. 主要组 成 元 素 Mn 质量分数 为 20.00%， Ca 质量分数 为 25.91%，其他元素含量较少. 所用试剂为硫酸（分 析纯，质量分数 95%～98%）和盐酸（分析纯，质量 分数 36%～38%）. 2    实验方法 将原矿粗碎浸泡后进行分级湿筛，得到不同 粒度的锰矿，取样进行化学分析. 取一定量经筛分 得到的锰中矿磨细后与一定量的水一起加入到反 应容器中，浆化均匀后在一定条件下滴加盐酸进 行反应，反应结束后过滤得到浸出液和浸出渣，分 别取样分析. 锰矿浸出实验分别探究了浸出 pH、 浸出时间、搅拌转速、液固比对产出锰精矿品位 的影响. 固定搅拌转速为 200 r·min−1，向适量浸出 液中匀速滴加一定量与水等体积稀释过的硫酸， 常温下反应 2 h 后过滤，得到再生的盐酸溶液和硫 酸钙晶须，而后将硫酸钙晶须洗涤，60 ℃ 下干燥， 然后进行 X 射线衍射分析，并用光学显微镜观察 硫酸钙晶须微观形貌. 用再生盐酸溶液在最优条 件下浸出锰中矿，反应结束后过滤得到浸出液和 浸出渣并取样分析. 3    实验结果与分析 3.1    锰矿矿物学分析 锰矿原矿综合样 X 射线衍射分析结果如图 1 所示. 可以看出该锰矿矿物组成简单，主要物相为 表 1 锰矿化学成分分析（质量分数） Table 1 Chemical composition of manganese ore % Mn Ca Fe Mg Al Ba C Si P S 20.00 25.91 1.44 0.18 0.11 0.085 7.95 0.34 0.15 0.001 吕东亚等： 盐酸法富集低品位锰矿及酸介质高值再生工艺 · 579 ·