[發明專利]一種低品位碳酸錳礦中錳、鐵同步資源化利用的方法

有效

• 申請號: 201710687368.3
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107586951B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 孫維義;蘇仕軍;丁桑嵐
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C22B3/08
• 分類號: C22B3/08;C22B3/44;C22B47/00;C25C1/10
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 呂建平

本發明提供一種低品位碳酸錳礦中錳、鐵同步資源化利用的方法，利用硫酸溶液浸出低品位碳酸錳礦中的錳和鐵，得到含有硫酸錳和硫酸亞鐵的溶液，然后采用不同方法對錳和鐵分別進行回收。對于錳而言，通過電解硫酸錳溶液的方式獲得金屬錳，同時得到含有硫酸的陽極液，陽極液返回浸出步驟浸出碳酸錳礦中的錳，實現了錳資源浸出?電解回收體系的酸平衡；對于鐵而言，首先通過黃銨鐵礬沉淀的形式從硫酸錳溶液中分離出鐵，然后通過熱解的形式得到三氧化二鐵/四氧化三鐵產品。本發明解決低品位碳酸錳礦中鐵含量高、難以資源化利用的問題，并實現低品位碳酸錳礦中錳、鐵的同步資源化利用。

技術領域

本發明屬于低品位錳礦利用領域，具體涉及一種碳酸錳礦中錳、鐵同步資源化利用的方法。

背景技術

錳是重要的戰略性資源，也是發展鋼鐵工業的重要原料之一，在國民經濟和社會發展中具有十分重要的戰略地位。2008年我國電解錳產能達到187.9萬t，產量達到113.9萬t，分別占全球的98.6％和97.4％，成為世界上絕對的電解錳生產基地。錳礦是生產電解錳的原料，根據錳礦石中錳的存在形態，錳礦資源主要有碳酸錳礦和軟錳礦兩種。碳酸錳礦中的錳以碳酸錳(MnCO₃)的形式存在，可以直接與硫酸溶液反應生成硫酸錳，具有錳浸出率高、反應時間短的優點，因而目前中國95％以上的電解錳都是以碳酸錳為生產原料。但是隨著對錳礦資源的逐步開采，高品位低雜質的錳礦資源日益枯竭。優質碳酸錳礦資源的短缺已經成為制約我國電解錳行業可持續發展的關鍵問題。

鐵和錳的地球化學行為相似，在地質過程中經常密切共生，從而導致錳礦中往往含有大量的鐵，而鐵含量高也正是我國錳礦的一大特點。在我國已查明的主要錳礦中，鐵含量超過標準(Mn/Fe≤7)的儲量為43205.3萬噸，占72.98％，高鐵碳酸錳礦(Mn/Fe≤3)儲量27449.1萬噸，占35.18％，例如，下雷錳礦區碳酸錳礦儲量為12208.1萬噸，錳含量22.07％，鐵含量6.18％，Mn/Fe為3.57；瓦房子錳礦區碳酸錳礦儲量為1018.9萬噸，錳含量15-20％，鐵含量10-15％，Mn/Fe僅為1.67。含鐵量較高的碳酸錳礦是一種典型的難處理錳礦，由于該類礦石錳鐵比較低，不能直接用作煉錳鐵的原料。同時由于錳礦中鐵礦物和錳礦物共生緊密，嵌布粒度細，且二者的密度和比磁化系數相近，普通的物理選礦法難以達到理想錳、鐵分離效果。采用現有“碳酸錳礦+硫酸”的濕法冶金技術生產電解錳時，由于礦石中含有大量的鐵質，在浸出過程中消耗大量的硫酸，同時大量的鐵進入浸出液中，增加了溶液凈化的負擔，也增加了處理成本。雖然目前對碳酸錳礦浸出液中去除高濃度鐵的方式有了一些改進，但是都是以得到純凈的硫酸錳溶液為目的，浸出的鐵大多以渣的形式丟棄，不僅污染環境，更是浪費了大量的鐵資源。

綜上所述，如何經濟、合理地利用低品位碳酸錳礦，特別是開發能同步回收錳、鐵的新方法，對緩解當前我國錳礦資源緊缺的矛盾，減小含鐵廢渣的環境危害，確保錳、鐵行業可持續發展具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種低品位碳酸錳礦中錳、鐵同步資源化利用的方法，解決低品位碳酸錳礦中鐵含量高、難以資源化利用的問題，并實現低品位碳酸錳礦中錳、鐵的同步資源化利用。

針對以上發明目的，本方面的構思如下：利用硫酸溶液浸出低品位碳酸錳礦中的錳和鐵，得到含有硫酸錳和硫酸亞鐵的溶液，然后采用不同方法對錳和鐵分別進行回收。對于錳而言，通過電解硫酸錳溶液的方式獲得金屬錳，同時得到含有硫酸的陽極液，陽極液返回浸出步驟浸出碳酸錳礦中的錳，實現了錳資源浸出-電解回收體系的酸平衡；對于鐵而言，首先通過黃銨鐵礬沉淀的形式從硫酸錳溶液中分離出鐵，然后通過熱解的形式得到三氧化二鐵/四氧化三鐵產品，黃銨鐵礬生成過程中產生的硫酸及黃安鐵礬熱解產生的二氧化硫經轉化后得到的硫酸均返回浸出步驟浸出碳酸錳礦中的鐵，實現鐵資源浸出-成礬-熱解回收體系的酸平衡。本發明基于錳、鐵回收體系中硫酸產生和消耗之間的關系，通過分批浸出的形式，實現硫酸在工藝體系內部循環，以達到在不額外消耗硫酸的基礎上，實現低品位碳酸錳礦中錳、鐵的同步資源化回收。