一种低品位菱锰矿资源化利用方法

本发明属于锰矿资源化利用，具体涉及一种低品位菱锰矿资源化利用方法。

背景技术：

1、电解金属锰是将锰矿石经酸浸获得锰盐溶液，再送电解槽电解析出的单质金属，锰含量在99.7％以上。锰作为重要的基础材料，广泛应用于钢铁冶金、有色金属、航空航天、国防军工、电子电池、化工、医药、农业、食品等国计民生各个领域。

2、工业上，以菱锰矿为原料制备电解锰时，必不可少的步骤就是用硫酸直接酸浸溶出锰：mnco3(s)+h2so4(l)＝mnso4(l)+co2(g)+h2o(l)。该过程中，除了碳酸锰以外，伴生矿物中方解石、白云石等碳酸盐矿物也会与硫酸反应生成硫酸钙、硫酸镁等，不仅大为增加硫酸消耗，还会增加压滤渣排放量。对于低品位菱锰矿，常伴生有有机质和少量黄铁矿，前者使锰矿酸浸后压滤效率低，后者在酸浸过程中浓硫酸反应生产硫化氢，硫化氢气体是急性剧毒物质，具有臭鸡蛋味，低浓度的硫化氢对眼、呼吸系统及中枢神经都有影响，吸入少量高浓度硫化氢可于短时间内致命，给作业工人带来了极大的生命安全隐患。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种低品位菱锰矿源化利用方法，该方法首先通过气氛煅烧使菱锰矿、方解石等碳酸盐类矿物、黄铁矿和有机碳等物质分解，然后对煅烧后矿物进行水浸消化，使其中的氧化钙充分消化形成氢氧化钙胶体，通过分选得到一氧化锰精矿和熟石灰料浆；将一氧化锰精矿进行酸浸、压滤得到锰压滤渣和滤液；将压滤滤液净化、中和后送入电解槽电解沉积，得到电解金属锰产品；将获得的锰压滤渣脱水干燥后作为硅铝质原料用于制备水泥生料或作为惰性掺合料制备水泥；将含二氧化碳窑气通入熟石灰料浆反应生成纳米碳酸钙产品。该方法一方面通过煅烧分解碳酸盐矿物得到一氧化锰精矿，提高锰品位，降低电解锰生成过程的硫酸消耗；另一方面通过分选熟石灰料浆吸收窑气中二氧化碳制备纳米碳酸钙，不仅降低二氧化碳排放，而且提高产品附加值，是实现低品位菱锰矿全元素高效资源化利用和清洁生产的有效途径，具有良好的经济效益和社会效益。

2、一种低品位菱锰矿资源化利用方法，具体包括以下步骤：

3、(1)将菱锰矿破碎后控制气氛煅烧，得到煅烧锰矿；

4、(2)将步骤(1)获得的煅烧锰矿进行水浸消化，使其中的氧化钙、氧化镁充分消化形成氢氧化钙、氢氧化镁等胶体，通过分选得到锰精矿和熟石灰料浆；

5、(3)将步骤(2)获得的锰精矿进行酸浸、压滤得到锰压滤渣和滤液；

6、(4)将步骤(2)获得的熟石灰料浆通入二氧化碳气体反应制备成轻质碳酸钙产品；

7、(5)将步骤(3)的压滤滤液经净化中和后送入电解槽电解沉积，沉积后经过水洗、烘干、剥片得到电解金属锰产品；

8、(6)将步骤(3)获得的锰压滤渣经干燥后作为硅铝质原料配料制备水泥生料，或者用作惰性掺合料直接与石膏、水泥熟料配料后粉磨生产成品水泥。

9、所述的低品位菱锰矿中锰含量≤16％。

10、进一步地，所述的低品位菱锰矿中锰含量为8～12％。

11、步骤(1)中，菱锰矿破碎后颗粒粒度为-1mm占比90％以上。

12、步骤(1)煅烧温度为700～1200℃，保温时间为10～120min，煅烧气氛为惰性气氛或弱氧化气氛。

13、进一步地，步骤(1)煅烧温度为800～980℃，保温时间为30～60min；弱氧化气氛中o2含量不超过3％。

14、锰矿煅烧设备为回转窑、流态化焙烧炉、马弗炉等其中的一种。

15、步骤(2)中水和煅烧锰矿的液固质量比为1.5～2.5:1，消化时间为20～60min；分选过程采用重力分选。

16、进一步地，步骤(2)中消化过程同时球磨，球磨粒度为-100目占比为90％以上；分选过程采用分选旋流器和离心选矿机中的一种或两种联用，最优选采用分选旋流器，分选旋流器锥体角度100～140°。

17、步骤(4)中通入二氧化碳气体反应至溶液ph降至7以下后继续反应15～25min，经固液分离、干燥、气流粉粹和分级后，获得的轻质碳酸钙产品吸油值≥90ml/100g，白度＞90，平均粒径≤500nm，堆积密度＜0.7g/cm3。

18、与现有技术相比，本发明提供的技术方案产生了以下有益的技术效果：

19、1.通过锰矿石煅烧，一方面使其中的碳酸盐类矿物分解，提高锰矿石品位，可大幅度降低电解锰生产过程的硫酸消耗；另一方面使其中的有机质组分燃烧，可提高电解锰生产过程酸浸后固液分离效率；此外，在煅烧过程中还会使黄铁矿组分氧化分解，避免硫化氢气体的产生，可减轻环保压力和降低工人健康风险；

20、2.通过对煅烧锰矿石进行消化后分选分离锰精矿和熟石灰料浆，利用熟石灰料浆吸收二氧化碳气体制备轻质碳酸钙产品，不仅可提高经济性，还能减少碳排放，助力于“双碳”目标的实现。

21、3.以锰矿石煅烧、水浸消化分选得到的锰精矿作为电解锰生产原料，酸浸后产生的锰压滤渣中硫含量低，可直接作为硅铝质原料配料制备水泥生料，或者用作惰性掺合料直接与石膏、水泥熟料配料后粉磨生产成品水泥，更容易实现资源化利用。

22、4.通过对复杂锰矿石进行选冶材联合处理，可实现锰冶金清洁生产和全元素高效利用，具有良好的经济效益和重要的社会生态效益。

技术特征：

1.一种低品位菱锰矿资源化利用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的低品位菱锰矿中锰含量≤16％。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的低品位菱锰矿中锰含量为8～12％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，菱锰矿破碎后颗粒粒度为-1mm占比90％以上。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)煅烧温度为700～1200℃，保温时间为10～120min，煅烧气氛为惰性气氛或弱氧化气氛。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)煅烧温度为800～980℃，保温时间为30～60min；弱氧化气氛中o2含量不超过3％。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中水和煅烧锰矿的液固质量比为1.5～2.5:1，消化时间为20～60min；分选过程采用重力分选。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(2)中消化过程同时球磨，球磨粒度为-100目占比为90％以上；分选过程采用分选旋流器和离心选矿机中的一种或两种联用，最优选采用分选旋流器，分选旋流器锥体角度100～140°。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中通入二氧化碳气体反应至溶液ph降至7以下后继续反应15～25min，经固液分离、干燥、气流粉粹和分级后，获得的轻质碳酸钙产品吸油值≥90ml/100g，白度＞90，平均粒径≤500nm，堆积密度＜0.7g/cm3。

技术总结本发明公开了一种低品位菱锰矿资源化利用方法，具体是将菱锰矿破碎煅烧，然后对煅烧后矿物进行水浸消化，通过分选得到锰精矿和熟石灰料浆；将锰精矿进行酸浸、压滤得到锰压滤渣和滤液；将滤液净化、中和后送入电解槽电解沉积得到金属锰；将获得的锰压滤渣脱水干燥后作为硅铝质原料用于制备水泥生料或作为惰性掺合料制备水泥；将含二氧化碳窑气通入熟石灰料浆反应生成碳酸钙产品。该方法通过煅烧分解碳酸盐矿物得到一氧化锰精矿，提高锰品位，降低电解锰生成过程的硫酸消耗；也通过分选熟石灰料浆吸收窑气中二氧化碳制备纳米碳酸钙，不仅降低二氧化碳排放，而且提高产品附加值，是实现低品位菱锰矿全元素高效资源化利用和清洁生产的有效途径，具有良好的经济效益和社会效益。技术研发人员：崔葵馨,金胜明,鱼彩红,张琬崟,王科,周艾莉受保护的技术使用者：中南大学技术研发日：技术公布日：2024/4/17