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含银氧化锰矿的矿物组成、选矿富集、锰银分离及回收是锰银矿资源与环境协调发展领域的研究热点和前沿,本研究在查阅大量文献并进行对比分析的基础上,提出对锰银进行综合回收。开展了对所采矿样进行工艺矿物学研究和选矿富集试验,为湿法冶金还原分离试验制备了锰银混合精矿;分别选用过氧化氢、蔗糖、抗坏血酸、淀粉对混合精矿进行了湿法冶金还原分离锰银的实验室研究,并对浸出液中的锰、银分别回收制得了硫酸锰和金属银泥产品,完成了全流程的综合回收系统研究;并结合湿法冶金分离工艺,对不同还原剂的反应机理进行了研究,提出了可能进行的反应方程式;对淀粉还原剂湿法分离锰银的机理进行了初步探讨;并根据分离锰银各种因素综合比较,推荐淀粉为分离锰银用较好还原剂;利用淀粉还原进行了主要工艺验证的半工业应用试验,取得了较好的技术经济指标。论文的主要研究内容及结果如下:
(1)试验研究矿样是在对国内含银氧化锰矿资源分布特点、开发利用现状、深加工产品定位及资源现场调研后采集的,具有较好的代表性。
(2)含银氧化锰矿工艺矿物学研究从采样、碎矿阶段开始,分选有代表性的岩矿镜片样和化学及物相分析样,系统对矿样的物质组成、化学成分、主要元素物相、银的赋存状态等进行了鉴定和分析,为选矿富集工艺路线制定提供了依据。
(3)根据矿样筛析显示锰、银在粗粒级中大量富集的规律,选用不同强磁选设备进行了系统的对比试验,最终确定采用粗颗粒分级,粗、细颗粒分别进行干、湿式强磁选的分步选别和抛尾路线,合理地缩短了选别流程,有效地提高锰、银金属选矿富集阶段的回收率,为湿法还原分离工艺研究制备了合适的锰银混合精矿。
(4)进行了湿法冶金还原分离锰银的工艺研究,分别选用过氧化氢、蔗糖、抗坏血酸、淀粉类还原剂进行试验,系统地考察了还原剂用量、硫酸用量、浸出温度、浸出时间、浸出液浓度(液/固比)等因素对锰浸出的影响,确定了合适的综合浸锰条件;湿法冶金还原浸锰渣中银的反应活性高,选择经典的氰化钠对浸锰渣进行了氰化浸银试验,浸银反应同黄铁矿和SO2法法浸锰渣相比,浸银时间分别约均为1/16和1/8,具有浸出时间短、动力消耗低、银浸出率高的优点。
(5)对浸出液中的锰、银分别回收制得了硫酸锰和粗银泥,硫酸锰产品达到HG/T2962-99标准,粗银泥金属银含量约为30%。
(6)过氧化氢、蔗糖、抗坏血酸、淀粉等还原剂在使用中对浸出液不引入其它金属杂质,其后处理需用药剂少、流程短,浸出排放副产品CO2或O2对环境危害小,能避免火法冶金分离过程的粉尘污染,工艺具有能耗低、污染小、适于处理低品位和复杂共生矿的优点。
(7)利用过氧化氢、蔗糖、抗坏血酸、淀粉作还原剂湿法冶金分离锰银混合精矿工艺不用焙烧直接浸出,具有工艺流程短、设备投资少、能耗低、锰浸出率高的特点,浸锰能力顺序为:过氧化氢>抗坏血酸>蔗糖>淀粉,锰的浸出率均可达到99%,以达到相同的锰浸出率计,其浸锰原料成本高低顺序为:淀粉<蔗糖<过氧化氢<抗坏血酸。
(8)结合湿法冶金分离锰银矿机理的研究,对淀粉生物酶酸法降解葡萄糖液浸锰主要影响因素进行了探讨,提出试验用精矿锰的浸出主要是四价锰被还原成二价锰的热力学控制,其次是动力学控制的二价锰反应的扩散控制。
(9)从技术、经济、环保等方面对锰银矿目前工业采用和在研的工艺进行了全面、详细的比较,提出目前有工业应用前景的工艺是植物淀粉降解还原法和黄铁矿还原法。
(10)综合比较,淀粉降解还原浸出锰具有更好的综合优势,为目前较好用于含银氧化锰矿综合回收的工艺。该工艺具有所用淀粉的原料——玉米类植物可以在大自然循环再生、免焙烧还原、能耗低、污染小、设备总投资适中、能处理低品位锰银矿等优点;根据应用试验验证,此工艺应能够在工业锰银分离上得到应用。
(11)国内已探明同类资源在5000万吨左右,处理每吨原矿净收益按200元计,如采用玉米淀粉降解还原分离工艺全部加以综合回收,则可创净收益约100亿元。