低品位碳酸锰矿制备高纯度硫酸锰工艺研究

中南大学 林清泉等

      锰是一种重要的金属元素，广泛应用于生产钢、锰铁、非铁合金、干电池、油漆和其他化学品等。我国锰矿资源比较丰富，且储量位居世界前列，但存在“分布不平衡、贫、薄、杂、细”等特点。已查明锰矿资源大部分集中于广西、湖南、重庆和云南等地（共占全国储量的87.6%），而且以贫矿为主，富矿很少，全国锰矿石平均品位仅有21.5%。我国锰矿资源中大部分是碳酸锰矿，约占56%，其次是占25%左右的氧化锰，其他类型约占19%。随着我国工业迅速发展，富锰矿（锰含量大于30%的氧化锰矿和锰含量大于25%的碳酸锰矿）的资源储量已非常稀少，仅占6.4%，符合国际商品级的富矿石（含锰大于48%）几乎没有。贫锰矿储量占全国总储量的93.6%，因品位低，杂质含量高，采用常规的选矿方法（重选、磁选和浮选等）处理，锰品位提高有限（一般只能提高3%～5%）。采用化学选矿法处理这类贫锰矿，如通过硫酸浸取再除杂获得锰盐是合理利用贫锰矿的一条有效途径。

      硫酸锰是生产其他锰氧化物及锰盐产品的重要原料，广泛应用于工业、农业及医药等领域。从经济角度来看，通过低品位锰矿浸出来生产硫酸锰是非常重要的。近几年，以低品位软锰矿为原料，采用双氧水、硫酸亚铁、木屑、蔗糖汁等物质还原浸出并制备高纯度硫酸锰的研究已有很多。然而关于利用低品位碳酸锰矿直接酸浸生产硫酸锰的研究较少，这是因为伴生于碳酸锰矿中的铁、钙、镁等杂质含量高，分离除杂工序较困难，严重影响硫酸锰产品的质量。因此，加深碳酸锰矿直接酸浸工艺、浸出液净化除杂过程以及结晶制备高纯度硫酸锰的研究，对充分开发利用我国丰富的低品位锰矿资源具有重要意义。

      本研究主要是利用低品位碳酸锰矿和硫酸浸出反应，并除杂净化制备高纯度硫酸锰。在液固比5∶1，硫酸浓度0.86mol/L，搅拌速度300r/min和反应时间80min的条件下，对锰矿浸出过程作了动力学研究。结果表明该锰矿浸出过程基本符合由内扩散控制的未反应收缩核模型，并计算得到表观活化能Ea为9.83 kJ/mol。然后对温度70℃下锰浸出率为91.4%的浸出液进行了除杂净化处理。在80℃条件下，先加入用量为理论值1.5倍的二氧化锰将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，再控制pH值为5.0进行水解除铁，除铁率为96.38%，且除铁过程中锰损失率仅为4.98%。用S.D.D除重金属时，控制溶液温度约为60℃，pH值为5.4~6.0范围，S.D.D加入量为理论值的1.2倍，反应60min，得到溶液中残留镍含量≤1.5ppm，除镍率达95.3%。最后采用中温条件下蒸浓结晶法制备得到MnSO₄·H₂O含量为98%的硫酸锰产品。