[发明专利]一种低品位碳酸锰矿中锰、铁同步资源化利用的方法

说明书

本发明提供一种低品位碳酸锰矿中锰、铁同步资源化利用的方法，利用硫酸溶液浸出低品位碳酸锰矿中的锰和铁，得到含有硫酸锰和硫酸亚铁的溶液，然后采用不同方法对锰和铁分别进行回收。对于锰而言，通过电解硫酸锰溶液的方式获得金属锰，同时得到含有硫酸的阳极液，阳极液返回浸出步骤浸出碳酸锰矿中的锰，实现了锰资源浸出‑电解回收体系的酸平衡；对于铁而言，首先通过黄铵铁矾沉淀的形式从硫酸锰溶液中分离出铁，然后通过热解的形式得到三氧化二铁/四氧化三铁产品。本发明解决低品位碳酸锰矿中铁含量高、难以资源化利用的问题，并实现低品位碳酸锰矿中锰、铁的同步资源化利用。

技术领域

本发明属于低品位锰矿利用领域，具体涉及一种碳酸锰矿中锰、铁同步资源化利用的方法。

背景技术

锰是重要的战略性资源，也是发展钢铁工业的重要原料之一，在国民经济和社会发展中具有十分重要的战略地位。2008年我国电解锰产能达到187.9万t，产量达到113.9万t，分别占全球的98.6％和97.4％，成为世界上绝对的电解锰生产基地。锰矿是生产电解锰的原料，根据锰矿石中锰的存在形态，锰矿资源主要有碳酸锰矿和软锰矿两种。碳酸锰矿中的锰以碳酸锰(MnCO₃)的形式存在，可以直接与硫酸溶液反应生成硫酸锰，具有锰浸出率高、反应时间短的优点，因而目前中国95％以上的电解锰都是以碳酸锰为生产原料。但是随着对锰矿资源的逐步开采，高品位低杂质的锰矿资源日益枯竭。优质碳酸锰矿资源的短缺已经成为制约我国电解锰行业可持续发展的关键问题。

铁和锰的地球化学行为相似，在地质过程中经常密切共生，从而导致锰矿中往往含有大量的铁，而铁含量高也正是我国锰矿的一大特点。在我国已查明的主要锰矿中，铁含量超过标准(Mn/Fe≤7)的储量为43205.3万吨，占72.98％，高铁碳酸锰矿(Mn/Fe≤3)储量27449.1万吨，占35.18％，例如，下雷锰矿区碳酸锰矿储量为12208.1万吨，锰含量22.07％，铁含量6.18％，Mn/Fe为3.57；瓦房子锰矿区碳酸锰矿储量为1018.9万吨，锰含量15-20％，铁含量10-15％，Mn/Fe仅为1.67。含铁量较高的碳酸锰矿是一种典型的难处理锰矿，由于该类矿石锰铁比较低，不能直接用作炼锰铁的原料。同时由于锰矿中铁矿物和锰矿物共生紧密，嵌布粒度细，且二者的密度和比磁化系数相近，普通的物理选矿法难以达到理想锰、铁分离效果。采用现有“碳酸锰矿+硫酸”的湿法冶金技术生产电解锰时，由于矿石中含有大量的铁质，在浸出过程中消耗大量的硫酸，同时大量的铁进入浸出液中，增加了溶液净化的负担，也增加了处理成本。虽然目前对碳酸锰矿浸出液中去除高浓度铁的方式有了一些改进，但是都是以得到纯净的硫酸锰溶液为目的，浸出的铁大多以渣的形式丢弃，不仅污染环境，更是浪费了大量的铁资源。

综上所述，如何经济、合理地利用低品位碳酸锰矿，特别是开发能同步回收锰、铁的新方法，对缓解当前我国锰矿资源紧缺的矛盾，减小含铁废渣的环境危害，确保锰、铁行业可持续发展具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种低品位碳酸锰矿中锰、铁同步资源化利用的方法，解决低品位碳酸锰矿中铁含量高、难以资源化利用的问题，并实现低品位碳酸锰矿中锰、铁的同步资源化利用。

针对以上发明目的，本方面的构思如下：利用硫酸溶液浸出低品位碳酸锰矿中的锰和铁，得到含有硫酸锰和硫酸亚铁的溶液，然后采用不同方法对锰和铁分别进行回收。对于锰而言，通过电解硫酸锰溶液的方式获得金属锰，同时得到含有硫酸的阳极液，阳极液返回浸出步骤浸出碳酸锰矿中的锰，实现了锰资源浸出-电解回收体系的酸平衡；对于铁而言，首先通过黄铵铁矾沉淀的形式从硫酸锰溶液中分离出铁，然后通过热解的形式得到三氧化二铁/四氧化三铁产品，黄铵铁矾生成过程中产生的硫酸及黄安铁矾热解产生的二氧化硫经转化后得到的硫酸均返回浸出步骤浸出碳酸锰矿中的铁，实现铁资源浸出-成矾-热解回收体系的酸平衡。本发明基于锰、铁回收体系中硫酸产生和消耗之间的关系，通过分批浸出的形式，实现硫酸在工艺体系内部循环，以达到在不额外消耗硫酸的基础上，实现低品位碳酸锰矿中锰、铁的同步资源化回收。