吕东亚等：盐酸法富集低品位锰矿及酸介质高值再生工艺 581· 40 过盐酸再生实现氯循环.其中少量氯离子会损失 Mr 于浸出渣残留，考虑用海水不断补充氯离子.图 30 5为盐酸法富集低品位锰矿原则性工艺流程图，该 工艺既能产出可直接用于出售的高品位锰精矿 (锰品位>49%)，又能产出高附加值产品硫酸钙晶 须，实现了资源高效利用与无废排放，对环境友 10 好 Low-grade mananese ore <0.048 0.42-2.00 0.15-0.42 2.00-10.0 >10.0 Coarse crushing 0.048-0.074 0.106-0.150 0.074-0.106 Washing and screening Particle size/mm 图4不同粒度锰矿的化学成分分布 Manganese middlings Fig.4 Chemical composition distribution of the manganese ore with different particle sizes Leaching 生-Ac出 筛，抛去大于2mm的部分，锰质量分数从原矿的 20.00%富集到33.32%，产率为61.8%，锰回收率为 Filter and washing Manganese concentrates 83.4%.经过筛分得到的锰中矿化学成分分析结果 Filtrate 如表2所示，筛下的锰中矿锰含量明显提高，钙含 量明显降低，主要矿物为软锰矿和方解石，杂质元 Hydrochloric acid regeneration Sulfuric acid 素含量较少，达到了较好的富集效果 表2锰中矿化学成分分析（质量分数） Filter and washing Calcium sulfate wiskers Table 2 Chemical analyses results of the manganese Regenerated middlings % hydrochloric acid Mn Ca Si C P 图5低品位锰矿富集工艺流程图 33.32 16.23 0.61 4.88 0.25 0.008 Fig.5 Process flow diagram of the beneficiation of low-grade manganese ore 3.3工艺流程的选择 基于锰矿矿物学分析与筛析结果，运用常温 3.4锰中矿直接浸出 下方解石易溶于酸而软锰矿难溶于酸的性质，通 3.4.1pH值的影响 过酸浸，就可轻易除去锰矿中的绝大部分方解石， 锰中矿主要矿物为方解石和软锰矿，为使方解 从而达到化学法富集锰矿的目的.为减少酸耗量， 石溶出比较完全，就要适当降低浸出pH值.在浸 可先对原矿进行选矿，选矿采用粗碎一洗矿一筛分的 出时间2h,搅拌转速200rmin,液固比4：1mLg 方法，并将经过2mm筛孔的筛子筛下的锰中矿作 条件下，浸出pH值对产出锰精矿品位的影响如 为浸出原料.市面上盐酸的价格要高于硫酸，且不 图6(a)所示.pH值为4时，由于酸度不足，导致方 易储存与运输，但是锰矿浸出只能用盐酸而不能 解石未能完全溶出，钙含量高，锰精矿品位偏低： 用硫酸，这是因为方解石主要成分为碳酸钙，与硫 pH值由4减小到3时，方解石大量溶出，钙含量减 酸反应会生产难溶的硫酸钙.考虑到锰矿浸出滤 少，锰精矿品位大幅提高；pH值小于3时，锰精矿 液含大量氯化钙，可利用硫酸与氯化钙的反应，再 品位依然不断增加，但增量较小.这表明浸出 生出盐酸的同时产出硫酸钙晶须，再生出的盐酸 pH值为3时，锰中矿中的绝大部分方解石已经溶 可返回锰矿浸出工序.结合印度尼西亚当地的气候 出.对比不同pH值下的盐酸用量，pH值为3时酸 地理条件，锰矿浸出与盐酸再生选择在常温(30℃) 耗较低（每吨矿耗酸780kg),浸出渣的锰质量分数 下进行，初始阶段使用工业盐酸直接浸出，而后通 达到53.67%，钙、硅的质量分数分别为0.42%和筛，抛去大于 2 mm 的部分，锰质量分数从原矿的 20.00% 富集到 33.32%，产率为 61.8%，锰回收率为 83.4%. 经过筛分得到的锰中矿化学成分分析结果 如表 2 所示，筛下的锰中矿锰含量明显提高，钙含 量明显降低，主要矿物为软锰矿和方解石，杂质元 素含量较少，达到了较好的富集效果. 3.3    工艺流程的选择 基于锰矿矿物学分析与筛析结果，运用常温 下方解石易溶于酸而软锰矿难溶于酸的性质，通 过酸浸，就可轻易除去锰矿中的绝大部分方解石， 从而达到化学法富集锰矿的目的. 为减少酸耗量， 可先对原矿进行选矿，选矿采用粗碎−洗矿−筛分的 方法，并将经过 2 mm 筛孔的筛子筛下的锰中矿作 为浸出原料. 市面上盐酸的价格要高于硫酸，且不 易储存与运输，但是锰矿浸出只能用盐酸而不能 用硫酸，这是因为方解石主要成分为碳酸钙，与硫 酸反应会生产难溶的硫酸钙. 考虑到锰矿浸出滤 液含大量氯化钙，可利用硫酸与氯化钙的反应，再 生出盐酸的同时产出硫酸钙晶须，再生出的盐酸 可返回锰矿浸出工序. 结合印度尼西亚当地的气候 地理条件，锰矿浸出与盐酸再生选择在常温（30 ℃） 下进行，初始阶段使用工业盐酸直接浸出，而后通 过盐酸再生实现氯循环. 其中少量氯离子会损失 于浸出渣残留，考虑用海水不断补充氯离子. 图 5 为盐酸法富集低品位锰矿原则性工艺流程图，该 工艺既能产出可直接用于出售的高品位锰精矿 （锰品位>49%），又能产出高附加值产品硫酸钙晶 须，实现了资源高效利用与无废排放，对环境友 好. 3.4    锰中矿直接浸出 3.4.1 pH 值的影响 锰中矿主要矿物为方解石和软锰矿，为使方解 石溶出比较完全，就要适当降低浸出 pH 值. 在浸 出时间 2 h，搅拌转速 200 r·min−1，液固比 4∶1 mL·g−1 条件下，浸出 pH 值对产出锰精矿品位的影响如 图 6（a）所示. pH 值为 4 时，由于酸度不足，导致方 解石未能完全溶出，钙含量高，锰精矿品位偏低； pH 值由 4 减小到 3 时，方解石大量溶出，钙含量减 少，锰精矿品位大幅提高；pH 值小于 3 时，锰精矿 品位依然不断增加 ，但增量较小. 这表明浸出 pH 值为 3 时，锰中矿中的绝大部分方解石已经溶 出. 对比不同 pH 值下的盐酸用量，pH 值为 3 时酸 耗较低（每吨矿耗酸 780 kg），浸出渣的锰质量分数 达到 53.67%，钙、硅的质量分数分别为 0.42% 和 表 2 锰中矿化学成分分析（质量分数） Table 2 Chemical analyses results of the manganese middlings % Mn Ca Si C P S 33.32 16.23 0.61 4.88 0.25 0.008 Mass fraction of elements/% 40 30 20 10 0 C S Si Ca Mn Particle size/mm <0.048 0.048−0.074 0.074−0.106 0.106−0.150 0.15−0.42 0.42−2.00 2.00−10.0 >10.0 图 4 不同粒度锰矿的化学成分分布 Fig.4 Chemical composition distribution of the manganese ore with different particle sizes Low-grade mananese ore Coarse crushing Washing and screening Manganese middlings Leaching Filter and washing Filtrate Hydrochloric acid regeneration Filter and washing Regenerated hydrochloric acid Calcium sulfate wiskers Sulfuric acid Manganese concentrates Hydrochloric acid Seawater (Adding Cl- ) 图 5 低品位锰矿富集工艺流程图 Fig.5 Process flow diagram of the beneficiation of low-grade manganese ore 吕东亚等： 盐酸法富集低品位锰矿及酸介质高值再生工艺 · 581 ·