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低品位含锰尾矿湿法冶炼工程设计研究

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摘要:介绍了以低品位含锰尾矿为原料生产高纯无硒电解金属锰的工艺设计过程:利用高强度磁选对含锰尾矿进行富集,得到锰精矿采用浸出、净化、电解的湿法工艺生产金属锰,辅助CCD逆流洗涤、氨回收、阳极液除钙镁工艺,在环境友好的前提下,可有效利用尾矿中的锰资源。

关键词:低品位;含锰尾矿;无硒;逆流洗涤;阳极液除钙镁

欧洲捷克共和国某镇东北约一公里处有三个含锰尾矿堆,是20世纪70年代一座黄铁矿选矿厂的选铁尾矿堆场,主要锰矿物成分为菱锰矿(碳酸锰),以及一定量的锰铝榴石(石榴石类的含锰正硅酸盐)和夹带锰的铁白云石。除菱锰矿外,还有少量的镁菱锰矿(Ca/Mg/Fe/Mn的碳酸化合物)。该尾矿堆总储量大,锰含量低,颗粒度细,在当年建设的时候没有设计完备的尾矿库和防渗漏设施,对附近居民生活和环境安全有较大的安全隐患[1]。长期以来,缺少合适的工艺处理该尾矿堆。主要有以下困难:(1)锰含量低,采用常规的湿法冶炼工艺酸耗大,运行成本高。且渣量大,容易对环境造成二次污染。(2)尾矿堆离居民聚集区只有1公里,在附近建湿法冶炼厂对地下水、河流有较大的环境风险。(3)含锰尾矿总储量大,在欧洲建设一个合适的尾矿库的成本较高。本设计为了在满足欧洲当地的法律法规以及环保要求的前提下,利用含锰尾矿堆中的有价金属锰,采用了选矿和冶炼相结合的工艺,并采用逆流洗涤对锰浸出渣进行锰回收处理,洗水进行氨回收后返回主流程,保持体系水平衡,阳极液使用三相结晶除钙镁,避免设备及储槽过度结晶。

1原料、辅料及产品

原料总量为2760万吨,其中锰含量7.09%,含水25%,-0.019mm粒级含量83.15%。辅料为98%硫酸、石灰、蒸汽、S.D.D(福美纳,Na(CH3)2NCS2)、亚硫酸铵、活性炭、液氨、碳酸氢铵、絮凝剂等。产品为高纯无硒电解金属锰,产品质量中国电解金属锰行业标准(YB/T051-2003)的相关质量指标,产品含锰≥99.9%。

2工艺流程设计

2.1选矿

采场开采出的原矿用汽车送至原矿堆场,通过原矿堆场内前装机辅助抓斗起重机给入调浆池,调浆池内对矿浆浓度进行调整,达到磁选机进料要求,通过泵扬送至磁选车间,进行磁选别;磁选流程为一粗一精一扫,选别设备为湿式平环强磁选机,磁场强度1.8T,最终获得磁选锰精矿和尾矿[3]。锰精矿经过精矿浓密机脱水之后,泵送给入精矿压滤机进行二次脱水产出合格锰精矿产品,经胶带运输机送至冶炼工序。磁选尾矿经过尾矿浓密机脱水后,泵送给入精矿压滤机进行脱水作业,产出尾矿堆存在尾矿临时堆场,尾矿临时堆场中的尾矿通过抓斗起重机装入运输车辆,送至尾矿库堆存。

2.2浸出、净化、电解

2.2.1浸出本工艺设计采用了湿法上矿、连续浸出工艺,采用几何容积为400m3的大型浸出搅拌槽。保证浸出矿浆成分稳定,浸出率高的基础上,整个工序的设备大型化,节省了劳动力、劳动条件好、生产过程易于实现自动化和管理。浸出的主要反应有:

2.2.2净化浸出化合产出的粗制硫酸锰溶液,含有铁、铜、钴、镍、铅、锌等重金属和钙、镁等杂质为使溶液中的杂质除去彻底,保证电解液的质量,以生产高品位的高纯无硒电解金属锰,并考虑将来回收有价金属。为了获得纯净的硫酸锰溶液,必须预先将铁与重金属杂质净化除去。本工程浸出液中大部分铁呈二价铁,除铁采用针铁矿法。净化采用S.D.D除重金属、活性炭吸附和静置的组合工艺。主要反应有:

2.2.3电解为了得到无硒电解金属锰,设计采用SO2取代SeO2作为抗氧化剂,杜绝了Se元素对人体的危害;具体做法是将固体亚硫酸铵现配成(NH4)2SO3溶液,加入电解槽中。电解的主要反应有:2MnSO4(a)+2H2O(a)=2Mn(s)+2H2SO4(a)+O2(g)抽取部分阳极液,使用三相结晶除钙镁,避免设备及储槽过度结晶。

2.3洗渣沉锰

浸出液过滤后的滤渣为颗粒细小的无磁性、无毒性、难溶于水的泥糊状粉体物质,沉淀后为板结块状。该锰渣含有大量重金属元素以及氨氮,其中较高浓度的可溶性重金属可在自然界中不断地迁移和转化,污染土壤、地表水,逐渐影响到地下水,不处理将会给矿产区造成长久的不利影响。采用五段浓密机逆流对滤渣进行洗涤,一段浓密底流进压滤机压滤,滤渣返回渣场填埋,滤液与最后一段浓密机上清液混。下一段的浓密底流返回前一段浓密机。最后一段浓密机上清液有一部分返回前面对铁渣调浆,一部分送水处理工段加碳酸氢铵沉锰,然后进压滤机,滤渣为含锰、镁,返回浸出槽,滤液送氨回收工段,脱氨后的溶液返回一段浓密机洗渣。沉锰的主要反应有:

2.4氨回收

目前,针对含钙镁的硫酸铵废水,主要有6种脱氨工艺,空气吹脱,直接蒸发,脱气膜,沸石或离子交换,氧化法或磷酸铵镁法,蒸汽气提法。根据国内技术发展现状,氨氮废水要稳定达标排放并最大限度资源化利用氨氮,目前最为有效的通用方法是汽提脱氨吸收法,本方案选择熟石灰预处理+负压汽提脱氨工艺处理氨氮废水工艺路线,在氨氮废水达标的同时资源化回收了氨水。

3主要技术指标

本项目工艺设计的主要技术指标如表4所示。4结语本设计以捷克现有黄铁矿选矿后的低品位含锰尾矿为原料,采用高强度磁选和湿法冶炼相结合的工艺,辅助CCD逆流洗涤、氨回收、阳极液除钙镁工艺,可有效利用尾矿中的锰资源,经济可行,环境友好。

参考文献

[1]李维健.中国电解金属锰产业成本分析[J].中国锰业,2014,32(4):11-14.

[2]谭柱中,张丽云.中国电解金属锰工业研究进展[J].中国锰业,2019,37(2):1-2.

[3]赵婷.高氯菱锰矿浸出液除氯工艺设计[J].中国锰业,2019,37(3):90-92.

作者:蒋彬 单位:长沙有色冶金设计研究院有限公司

低品位含锰尾矿湿法冶炼工程设计研究责任编辑:张雨    阅读:人次
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