从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法 技术领域 本发明涉及锰的湿法提取冶金技术领域， 特别涉及一种从含锰冶炼烟尘灰中浸出 锰的方法。
背景技术 锰系合金冶炼过程中会产生大量烟气， 这些烟气中含有一氧化碳、 二氧化碳、 二氧 化硫等气体以及大量的微粒锰氧化物。 这些微粒锰氧化物颗粒很细， 量也较多， 每生产一吨 锰铁合金将产生含锰烟尘灰 200 ～ 300Kg， 含锰品位在 25％～ 35％之间， 高于大多数低品位 锰矿的品位， 全国每年生产锰系铁合金达 350×104t/a， 产生烟尘 70 ～ 105×104t/a， 其中 含锰在 26.25×104t/a 左右， 这部分资源十分可观。目前国内对含锰烟尘的回收和利用形 势不容乐观， 存在回收和利用难的问题， 烟尘回收要增加设备投资和消耗电能， 费用较高。 以往的处理方法通常是将烟尘与细锰精矿按一定比例搭配烧结， 无论是对其进行负压还是 正压烧结， 烟尘的损失都很大。造成这类现象的主要原因是缺乏经济环保的回收利用烟尘 的有效方法。
目前， 对于含锰冶炼烟尘灰的使用有两种思路 ： 球团法造球和湿法浸出。
球团法中根据成球的方式分为造球和压球两种。造球的主要设备是圆盘造球机， 圆盘造球法的成型方法要求原料的粒度细， 生产时对矿粉原料进行细磨， 由此导致设备投 资增加、 扬尘严重， 对环境污染较大。冷压球团法主要设备是对辊压球机， 具有工艺流程简 单、 占地少、 易操作、 投资少、 对原料适应性强和污染小等优点， 但后续还需进行火法处理。 总之， 球团法依然存在着生产成本高， 对环境污染大， 能耗高、 热效率低， 操作环境恶劣等缺 陷。
由于锰烟尘中含有大量的高价锰氧化物， 有学者研究将锰烟尘、 硫酸和添加剂混 匀加热至 90℃以上保温搅拌， 酸溶浸出。此方法存在的缺点是 ： 锰的浸出率不高、 浸出时间 较长、 渣量多、 净化难度大。
发明内容 本发明旨在至少解决上述技术问题之一。为此， 本发明的一个目的在于提供一种 经济环保的回收利用含锰烟尘灰的有效方法， 克服现有技术中的不足， 拓宽资源利用领域， 具有工艺流程简单， 物料消耗少， 处理时间短， 对自然环境影响较小的特点。
根据本发明实施例的从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法， 包括以下步骤 ： a) 将所 述含锰冶炼烟尘灰与含硫酸铁粉料混合， 得到混合粉料 ； b) 将所述混合粉料用硫酸溶液调 浆， 得到混合料浆 ； c) 将所述混合料浆加入高压釜中 ； d) 向所述高压釜内连续通入气体并 使高压釜内的压力维持在预定的压力值以进行加压酸浸， 并在加压酸浸后出料， 得到酸浸 出混合物 ； 以及 e) 对所述酸浸出混合物进行固液分离， 得到硫酸锰溶液。
根据本发明实施例的从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法锰的浸出率高， 实现了锰 选择性高效溶出， 同时将铁、 硅等杂质固化入渣， 锰和铁等杂质的分离效果良好， 为最终实
现含锰冶炼烟尘灰中各种有价元素的清洁高效回收奠定了基础。同时， 该方法拓宽了资源 利用领域， 加强了对难处理烟尘灰的开发利用， 以含锰冶炼烟尘灰作为原料， 以加压酸浸作 为浸出方法， 制备硫酸锰进而为电解锰产业服务。 本方法既能提高锰的浸出率， 又能够缩短 浸出时间， 同时为后续净化除杂降低了难度， 以达到简化生产流程、 降低生产成本的目的， 为相应工艺工业化推广起到参考作用。
另外， 根据本发明上述实施例的从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法还可以具有如 下附加的技术特征 ：
根据本发明的一个实施例， 所述含锰冶炼烟尘灰中锰的含量为 15wt％～ 40wt％。
根据本发明的一个实施例， 所述含硫酸铁粉料为硫铁矿粉。
根据本发明的一个实施例， 所述步骤 b) 中的所述硫酸溶液的中的硫酸含量为 80g/L ～ 300g/L。
根 据 本 发 明 的 一 个 实 施 例， 在 所 述 步 骤 c) 中， 所述高压釜内的温度控制在 100℃～ 200℃。
根据本发明的一个实施例， 在所述步骤 d) 中通入的所述气体为氮气、 压缩空气、 富氧压缩空气及工业纯氧中的一种或多种。
根据本发明的一个实施例， 所述步骤 d) 中高压釜内的压力值为 0.1 ～ 1.8Mpa。 根据本发明的一个实施例， 所述步骤 d) 中， 所述加压酸浸的浸出时间为 40 ～120min。 根据本发明的一个实施例， 进一步包括以下步骤 ： f) 对所述硫酸锰进行浓缩结晶 处理， 得到硫酸锰晶体。
根据本发明的一个实施例， 进一步包括以下步骤 ： g) 对所述硫酸锰晶体进行洗涤 和净化处理， 得到高纯硫酸锰晶体。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出， 部分将从下面的描述中变 得明显， 或通过本发明的实践了解到。
附图说明 本发明的上述和 / 或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解， 其中 ：
图 1 是根据本发明实施例的从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例， 所述实施例的示例在附图中示出， 其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。 下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的， 仅用于解释本发明， 而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述根据本发明实施例的从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法。
如图所示， 根据本发明实施例的从含锰冶炼烟尘灰中浸出锰的方法包括以下步 骤。
a) 将所述含锰冶炼烟尘灰与硫铁矿粉混合， 得到混合粉料。
关 于 含 锰 冶 炼 烟 尘 灰 没 有 特 殊 限 制， 但优选含锰冶炼烟尘灰中锰的含量为15wt％～ 40wt％。
b) 将所述混合粉料用硫酸溶液调浆， 得到混合料浆。
所述硫酸溶液没有特殊限制， 但从浸出效率、 对高压釜的腐蚀等观点考虑， 优选所 述硫酸溶液的中的硫酸含量为 80g/L ～ 300g/L。
c) 将所述混合料浆加入高压釜中。
本发明的方法既可以适用于常温浸出也可以适用于高温浸出。 从提高浸出效率观 点考虑， 优选采用高温浸出， 将所述高压釜内的温度控制在 100℃～ 200℃。
d) 向所述高压釜内连续通入气体并使高压釜内的压力维持在预定的压力值以进 行加压酸浸， 并在加压酸浸后出料， 得到酸浸出混合物。
关于所述气体没有特殊的限制， 例如可以为氮气、 压缩空气、 富氧压缩空气及工业 纯氧中的一种或多种。
关于加压酸浸的时间可以根据原料、 压力、 温度等条件并结合浸出效率、 成本进行 适当调节， 例如， 所述加压酸浸的浸出时间可以控制在 40 ～ 120min。
在含锰冶炼烟尘灰加压酸浸过程中的主要反应式为 ：
15MnO2+2FeS2+14H2SO4 ＝ 15MnSO4+Fe2(SO4)3+14H2O
此外， 作为反应副产物， 还可能发生如下反应 ：
H2SO4+FeS2 ＝ FeSO4+H2S+S ↓
Fe2(SO4)3+FeS2 ＝ 3FeSO4+2S ↓
Fe2(SO4)3+H2S ＝ 2FeSO4+H2SO4+S ↓
2FeS2+7O2+2H2O ＝ 2FeSO4+2H2SO4
FeS2+2O2 ＝ FeSO4+S ↓
2S+3O2+2H2O ＝ 2H2SO4
2FeSO4+1/2O2+H2SO4 ＝ Fe2(SO4)3+H2O
Fe2(SO4)3+nH2O ＝ Fe2O3·(n-3)H2O+3H2SO4
3Fe2(SO4)3+12H2O ＝ 2Fe3(SO4)(OH)52H2O+5H2SO4
e) 对所述酸浸出混合物进行固液分离， 得到硫酸锰溶液。
在加压酸浸后， 通过固液分离， 例如过滤， 即可得到硫酸锰溶液和渣。
在本发明的一些实施例中， 为了使得到的硫酸锰便于运输和存贮， 还可以包括以 下步骤 ：
f) 对所述硫酸锰进行浓缩结晶处理， 得到硫酸锰晶体。
从上述给出的反应式可知， 得到的硫酸锰晶体中有可能混合有硫、 硫酸铁等。因 此， 为了提高硫酸锰晶体的纯度， 还可以包括以下步骤 ：
g) 对所述硫酸锰晶体进行洗涤和净化处理， 得到高纯硫酸锰晶体。
实施例一 ： 锰冶炼烟尘灰中含锰品位 33.51％。
将此烟尘灰与磨细的硫铁矿粉混合， 将混合矿粉用酸浓度为 120g/L 的硫酸溶液 调浆 ； 调浆后的料浆加入到 2L 的钛质耐酸高压釜中， 连续通入压缩空气， 维持釜内压力 0.8MPa， 温度 120℃， 进行加压浸出， 浸出时间 60min。出釜后进行固液分离， 得到硫酸锰溶 液。
经分析得知， 锰的浸出率为 96.1％， 渣率 55.3％， 而浸出的渣中含锰 1.58wt％。实施例二 ： 锰冶炼烟尘灰中含锰品位 21.60％。
将此烟尘灰与磨细的硫铁矿粉混合， 将混合矿粉用酸浓度为 160g/L 的硫酸溶液 调浆 ； 调浆后的料浆加入到 2L 的钛质耐酸高压釜中， 连续通入工业纯氧， 维持釜内压力 1.4Mpa， 温度 160℃， 进行加压浸出， 浸出时间 120min。出釜后进行固液分离， 得到硫酸锰溶 液。
锰浸出率为 97％， 渣率 53.3％， 浸出渣含锰 0.81％。
实施例三 ： 锰冶炼烟尘灰中含锰品位 31.18％。
将此烟尘灰与磨细的硫铁矿粉混合， 将混合矿粉用酸浓度为 180g/L 的硫酸溶液 调浆 ； 调浆后的料浆加入到 2L 的钛质耐酸高压釜中， 连续通入压缩富氧空气， 维持釜内压 力 1.8Mpa， 温度 200℃， 进行加压浸出， 浸出时间 40min。出釜后进行固液分离， 得到硫酸锰 溶液。
锰浸出率为 92％， 渣率 64％， 浸出渣含锰 2.70％。
实施例四 ： 锰冶炼烟尘灰中含锰品位 19.41％。
将此烟尘灰与磨细的硫铁矿粉混合， 将混合矿粉用酸浓度为 300g/L 的硫酸溶液 调浆 ； 调浆后的料浆加入到 2L 的钛质耐酸高压釜中， 连续通入压缩空气， 维持釜内压力 1.0Mpa， 温度 150℃， 进行加压浸出， 浸出时间 40min。出釜后进行固液分离， 得到硫酸锰溶 液。 锰浸出率为 92.3％， 渣率 66.7％， 浸出渣含锰 1.57％。
实施例五 ： 锰冶炼烟尘灰中含锰品位 15％。
将此烟尘灰与磨细的硫铁矿粉混合， 将混合矿粉用酸浓度为 80g/L 的硫酸溶液 调浆 ； 调浆后的料浆加入到 2L 的钛质耐酸高压釜中， 连续通入压缩氮气， 维持釜内压力 0.8Mpa， 温度 120℃， 进行加压浸出， 浸出时间 120min。出釜后进行固液分离， 得到硫酸锰溶 液。
锰浸出率为 91％， 渣率 54.7％， 浸出渣含锰 1.90％。
实施例六 ： 锰冶炼烟尘灰中含锰品位 40％。
将此烟尘灰与磨细的硫铁矿粉混合， 将混合矿粉用酸浓度为 120g/L 的硫酸溶液 调浆 ； 调浆后的料浆加入到 2L 的钛质耐酸高压釜中， 连续通入压缩空气， 维持釜内压力 0.1Mpa， 温度 100℃， 进行加压浸出， 浸出时间 120min。出釜后进行固液分离， 得到硫酸锰溶 液。
锰浸出率为 98.5％， 渣率 50％， 浸出渣含锰 0.80％。
将上述各实施例的试验条件及结果归纳如下 ：
表1
由上表可以看出， 将锰品位在 15％～ 40％的锰冶炼烟尘灰与硫铁矿混合后， 用酸 浓度 80 ～ 300g/L 的硫酸浓度调浆， 放入加压釜中进行加压酸浸， 锰的浸出率都在 91％以 上， 渣率低， 浸出时间短。锰的浸出率高， 实现了 Mn 的选择性高效溶出， 为最终实现含锰冶 炼烟尘灰中各种有价元素的清洁高效回收奠定了基础。
需要说明的是在步骤 e 中进一步包括对物料的除杂和洗涤处理。为本领域技术人 员根据本发明的实施例可以实施的， 这里就不在赘述。
在本说明书的描述中， 参考术语 “一个实施例” 、 “一些实施例” 、 “示例” 、 “具体示 例” 、 或 “一些示例” 等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、 结构、 材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中， 对上述术语的示意性表述不 一定指的是相同的实施例或示例。而且， 描述的具体特征、 结构、 材料或者特点可以在任何 的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例， 本领域的普通技术人员可以理解 ： 在不 脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、 修改、 替换和变型， 本 发明的范围由权利要求及其等同物限定。