一．锰矿石的用途与技术经济指标说明简介

　　用途与技术经济指标：

　　锰矿产品包括冶金锰矿、碳酸锰矿粉、化工用二氧化锰矿粉和电池用二氧化锰矿粉等。使用锰矿产品的冶金部门、轻工部门和化工部门根据不同的用途对锰矿产品有不同的质量要求。

　　（一）冶金工业对锰矿石的质量要求

　　用于炼钢生铁、含锰生铁、镜铁的矿石，铁含量不受限制，矿石中锰和铁的总含量最好能达到40％～50％。

　　在冶炼各种牌号的锰系合金中，对矿石的含锰量和锰铁比值有一定的要求。冶炼中、低碳锰铁，矿石含锰量36％～40％，锰铁比6～8.5，磷锰比0.002～0.0036；冶炼碳素锰铁，矿石含锰量33％～40％，锰铁比3.8～7.8，磷锰比0.002～0.005；冶炼锰硅合金，矿石含锰量29％～35％，锰铁比3.3～7.5，磷锰比0.0016～0.0048；高炉锰铁，矿石含锰量30％，锰铁比2～7，磷锰比0.005。

　　（二）化工及轻工部门对锰矿石的质量要求

　　化学工业上主要用锰矿石制取二氧化锰、硫酸锰、高锰酸钾，其次用于制取碳酸锰、硝酸锰和氯化锰等。化工级二氧化锰矿粉要求MnO2含量大于50％(表3.3.3)，制硫酸锰时，Fe≤3％、Al2O3≤3％、CaO≤0.5％、MgO≤0.1％；制高锰酸钾时，Fe≤5％、SIO2≤5％、Al2O3≤4％。

　　天然二氧化锰是制造干电池的原料，要求MnO2含量越高越好。对Ni、Cu、CO、Pb等有害元素一般厂定标准为：Cu＜0.01％、Ni＜0.03％、Co＜0.02％、Pb＜0.02％。矿粉的粒度要小于0.12mm。

　　二。矿业简史

　　锰矿物的利用历史十分悠久，据文献记载，世界上利用锰矿物最早的国家有埃及、古罗马、印度和中国。我国利用锰矿物的历史可追溯到距今约4500～7000年前后新石器时代的仰韶文化（彩陶文化）时期。由于软锰矿呈土状，它的颜色呈黑色，极易染手，在古人看来，这是一种奇妙的陶器着色颜料。

　　可是锰元素的发现却比较晚，到1774年才由瑞典矿物学家甘恩（J.G.Gahn）从软锰矿中还原出了金属锰。

　　锰在钢铁工业上的应用是各国冶金学家几十年不懈努力的结果。1875年以后，欧洲各国开始用高炉生产含锰15％～30％的镜铁和含锰达80％的锰铁。1890年用电炉生产锰铁，1898年用铝热法生产金属锰，并发展了电炉脱硅精炼法生产低碳锰铁。1939年开始用电解法生产金属锰。

　　最早开采的锰矿山是美国田纳西州惠特福尔德（Whitifeld）锰矿，始采于1837年，到1884年锰矿石年产量已达4万t。印度也是开采锰矿较早的国家之一，始采于1892年。第一次世界大战前，印度出口锰矿石一直居世界首位。1928年以后其地位被原苏联所取代。从本世纪20年代末原苏联的锰矿石产量一直居世界领先地位。此外，开采锰矿石比较早的还有巴西、加纳、澳大利亚、南非和加蓬等国。

　　我国锰矿的地质找矿工作开始得也比较早，据所见资料，从1886年开始，并于1890年首先在湖北兴国州（今阳新）发现锰矿，随后于1897年和1907年又先后在湖南发现安仁、攸县和常宁、耒阳锰矿；1910年发现广西防城大直、钦州黄屋屯锰矿；1913年和1918年，前后发现了湖南湘潭上五都锰矿（1937年改称为湘潭锰矿）和广西木圭、江西乐华锰矿。。

　　锰矿石

　　三．锰矿石选矿

　　锰矿选矿浮选工艺与加工技术，锰矿选矿方法，锰矿的选矿技术我国锰矿绝大多数属于贫矿，必须进行选矿处理。但由于多数锰矿石属细粒或微细粒嵌布，并有相当数量的高磷矿、高铁矿和共（伴）生有益金属，因此给选矿加工带来很大难度。目前，常用的锰矿选矿方法为机械选（包括洗矿、筛分、重选、强磁选和浮选），以及火法富集、化学选矿法等。

　　1.洗矿和筛分

　　洗矿是利用水力冲洗或附加机械擦洗使矿石与泥质分离。常用设备有洗矿筛、圆筒洗矿机和槽式洗矿机。

　　洗矿作业常与筛分伴随，如在振动筛上直接冲水清洗或将洗矿机获得的矿砂（净矿）送振动筛筛分。筛分可作为独立作业，分出不同粒度和品位的产品供给不同用途使用。

　　2.重选

　　目前重选只用于选别结构简单、嵌布粒度较粗的锰矿石，特别适用于密度较大的氧化锰矿石。常用方法有重介质选矿、跳汰选矿和摇床选矿。

　　目前我国处理氧化锰矿的工艺流程，一般是将矿石破碎至6～0mm或10～0mm，然后进行分组，粗级别的进行跳汰，细级别的送摇床选。设备多为哈兹式往复型跳汰机和6-Ｓ型摇床。

　　3.强磁选

　　锰矿物属弱磁性矿物〔比磁化系数Ｘ＝10×10-6～600×10-6cm3/g〕，在磁场强度Ho＝800～1600kA/m（10000～20000oe）的强磁场磁选机中可以得到回收，一般能提高锰品位4％～10％。

　　由于磁选的操作简单，易于控制，适应性强，可用于各种锰矿石选别，近年来已在锰矿选矿中占主导地位。各种新型的粗、中、细粒强磁机陆续研制成功。目前，国内锰矿应用最普遍的是中粒强磁选机，粗粒和细粒强磁选机也逐渐得到应用，微细粒强磁选机尚处于试验阶段。

　　4.重-磁选

　　目前国内已新建和改建成的重-磁选厂有福建连城，广西龙头、靖西和下雷等锰矿。如连城锰矿重-磁选厂，主要处理淋滤型氧化锰矿石，采用AM-30型跳汰机处理30～3ｍｍ的洗净矿，可获得含锰40％以上的优质锰精矿，再经手选除杂后，可作为电池锰粉原料。跳汰尾矿和小于3mm洗净矿茎至小于1m后，用强磁选机选别，锰精矿品位要提高24％～25％，达到36％～40％。

　　5.强磁-浮选

　　目前采用强磁-浮选工艺仅有遵义锰矿。该矿是以碳酸锰矿为主的低锰、低磷、高铁锰矿。

　　据工业试验，磨矿流程采用棒磨-球磨阶段磨矿，设备规模均为φ2100mm×3000mm湿式磨矿机。强磁选采用shp-2000型强磁机，浮选机主要用CHF型充气式浮选机。经过多年生产的考验，性能良好，很适合于遵义锰选矿应用。强磁-浮选工艺流程试验成功并在生产中得到应用，标志着我国锰矿的深选已经向前迈进了一大步。

　　6.火法富集

　　锰矿石的火法富集，是处理高磷、高铁难选贫锰矿石一种分选方法，一般称为富锰渣法。其实质是利用锰、磷、铁的还原温度不同，在高炉或电炉中控制其温度进行选择性分离锰、磷、铁的一种高温分选方法。

　　我国采用火法富集已有近40年的历史，1959年湖南邵阳资江铁厂在9.4m3小高炉上进行试验，并获得初步结果。随后，1962年上海铁合金厂和石景山钢铁厂分别在高炉冶炼出富锰渣。1975年湖南玛瑙山锰矿高炉不但炼出富锰渣，同时还在炉底回收了铅、银和生铁（俗称半钢），为综合利用提供依据。进入80年代以后，富锰渣生产得到迅速发展，先后在湖南、湖北、广东、广西、江西、辽宁、吉林等地都发展了富锰渣生产。

　　火法富集工艺简单、生产稳定，能有效地将矿石中的铁、磷分离出去，而获得富锰、低铁、低磷富锰渣，这种富锰渣一般含Mn35％～45％，Mn／Fe?12～38，P/Mn＜0.002，是一种优质锰系合金原料，同时也是一般天然富锰矿很难同时达到上述3个指标的人造富矿。因此，火法富集对于我国高磷高铁低锰难选矿而言，是很有前途的一种选矿方法。

　　7.化学选锰法

　　锰的化学选矿很多，我国进行了大量研究工作，其中试验较多，较有发展前途的是：连二硫酸盐法、黑锰矿法和细菌浸锰法。目前尚未付诸工业生产。

　　锰金属生产流程图

　　四．锰矿石还原处理技术

　　现行的的软锰矿可分为焙烧发还原和湿发还原两大类

　　1.焙烧还原：

　　软锰矿还原焙烧的基本过程是在700-1000℃下，二氧化锰与还原剂产生反应，生成氧化锰，氧化锰可溶于酸，浸出液在经过各种净化过程，得到纯净的含锰溶液用于支取各种最终锰产品。

　　还原焙烧发是目前处理高品位锰矿最通行的生产工艺，器缺点是设备投资较大，耗能高，焙烧过程产生的烟气对环境有污染。

　　2.反射炉

　　反射炉结构简单，投资少，生产成本较低。但是耗能高，单位面积产量小，劳动强度大，密闭性差，污染严重，国家现已命令禁止使用。

　　3.回转炉

　　主要设备有焙烧窑和冷却窑组成，加热源多用重由，煤气，电热或煤，还原回转炉可分为干燥段，预热和升温段，加热反应段3个部分组成，还原焙烧后的矿料温度有500-600℃以上，在进入冷却窑内，，想冷却窑外部淋水，使焙烧矿冷却至80℃一下后排出。

　　回转炉存在耗能高，投资大，窑内壁易结圈现象和生产成本较高，操作工艺控制要求较高等缺点。但回转炉操作工艺成熟，生产能力大，机械化程度高，设备定性，钴至今未焙烧还原的首选。

　　4.固定床堆积还原焙烧

　　固定床堆积还原焙烧发工艺是在地面上挖掘一地窖，上面安装炉排，在炉排上铺上一层粗炉渣再将颗粒状的软锰矿按10：1的比例混合均匀铺在炉渣曾上形成物料层，同入主要成分为CO2的非氧化性高温气体，并使水蒸气调节至850-950℃，使之穿过料床，与料床中的碳产生反应。

　　还原焙烧方式几乎不需要专门的设备，与反射窑和回转窑相比可节省大量的设备投资，能耗也大为降低，据了解美国KerrMcGee公司在其26万t／aEMD生产系统中即曾经采用此工艺。

　　5.沸腾炉和流态化炉还原焙烧

　　沸腾炉和流态化炉用煤气或还原性的燃烧气体作为流化介质加热还原软锰矿。广西八一锰矿曾于2O世纪7O年代实验日处理100t氧化矿的单层沸腾炉内使用发生炉煤气或煤粉作为还原剂和燃料，由于加热和还原矿石在同一炉膛内完成，使炉内气氛难以合理控制，致使热耗高，热效率低，烟尘率大，残碳高，因而生产成本亦高。

　　沸腾炉和流态化炉还原焙烧目前在我国尚处探索和研制阶段，工艺还未成熟，亦存在着系统能耗大、热量不能回收、配套设备较复杂等缺点。

　　6．微波还原

　　微波是一种特殊的电磁波，频率在O．3～300GHz之间，位于电磁波谱的红外辐射波和无线电波之间。微波的基本性质与太阳光相似，波速与光速(3×10m／s)相同。微波加热焙烧具有以下的技术特点：

　　1)微波电磁能通过物料内分子的激烈运动直接转变成热能，是一种洁净的加热方式，以非接触方式加热物料，避免外界污染，提高产物的纯净度。

　　2)微波穿透力强，可使物体内外部被整体加热，速度快而且均匀，可以即时、快速加热物料，缩短反应时间，避免了传统加热方式带来的粉状物料传热传质不均匀的现象。

　　3)矿物中各组分对微波吸收程度不同，因而微波加热可对其中微波吸收性良好的大多数金属氧化物有选择性地优先加热，而对脉石类矿物则加热缓慢(见图2)，并由此对矿物颗粒具有热碎裂作用，可提供良好的冶金过程反应动力学条件。

　　4)此外，微波的非热效应使可使物料中的微观粒子得到活化，使反应的活化能降低，对化学反应有明显的催化作用。

　　5)微波加热不需要高温介质来传热，而且微波加热设备本身不吸收微波，所以其热效率高，研究和试验的结果表明，微波焙烧可使氧化锰还原反应的速率成倍提高：在MnO2一Mn2O3过程中，采用微波加热的分解速率比传统的加热方式提高了2．18?D16．71倍，而在Mn2O3一Mn3O4过程中，则分解速率提高了1.85?D78．86倍。这是因为一方面由于微波的穿透力强，加热速度快而且均匀；另一方面，由于软锰矿中的MnO是很好的微波吸收物质，而其他组分则不是，因而微波可以在矿物内部选择性地将Mno2优先加热到较高温度，更加有效地促进了分解过程。试验还表明，利用微波加热技术对软锰矿石进行的碳热还原反应有显著的催化作用，可以在较低的温度下进行还原反应，使其还原速度加快而且还原程度彻底。试验表明：采用微波焙烧氧化锰的还原温度只需380?D450℃。同时，由于微波还原焙烧在较低的温度下进行，还可避免回转窑中经常出现的熔融结疤现象。由此可见，以上微波焙烧的各种特性因素的共同作用可大幅度地降低软锰矿焙烧还原反应过程的能耗。

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