低品位半氧化锰矿的直接浸出机理研究

以广西丰富的低品位锰矿资源为研究对象，研究采用直接还原浸出工艺浸出半氧化锰矿的过程机理。由于半氧化锰矿的成分复杂，在浸出过程中构成了由几种价态的锰化合物共存的复杂液-固相反应体系，所涉及到的物理与化学现象十分复杂，过程中常有多种形式的变化相互影响。本课题拟在对浸出过程进行热力学分析的基础上，采用化学分析和仪器分析相结合的手段，探索浸出过程中低品位半氧化锰矿的分解特性、物相变化、电化学行为以及高价锰氧化物和碳酸锰之间的相互作用及影响。根据液-固浸出反应的动力学理论处理动力学实验数据，建立半氧化锰矿中几种价态的锰化合物的浸出动力学模型；并采用组分动力学行为加权叠加的方法，建立半氧化锰矿的锰浸出总动力学方程。研究结果既可为高效地提取低品位半氧化锰矿物料中的锰提供理论依据和设计模型，也对混杂有其他价态锰化合物的菱锰矿、软锰矿等矿物的浸出具有较大的指导意义。

针对半氧化锰矿的成分复杂，在浸出过程中构成了由几种价态的锰化合物共存的液-固相反应体系，所涉及到的物理与化学现象十分复杂的问题，本项目对直接还原浸出半氧化锰矿的过程机理进行研究，主要取得了以下几个方面的进展：. （1）通过对直接还原浸出过程中低品位半氧化锰矿的组成、物相变化及分解特性的研究，解析了总Mn、Mn(II)和Mn(IV)的浸出行为；发现锰矿中仍有约10%的锰未被浸出，是由于存在难溶的硅酸锰物相及部分锰物相被包裹于惰性的脉石中。. （2）以热力学和电化学理论为基础，绘制了Mn-H2O系Eh-pH图，并对25℃与90℃时的Eh-pH图进行了分析比较，证明了半氧化锰矿直接还原浸出工艺在热力学上是可行的。. （3）通过对浸出过程中高价锰氧化物Mn(IV)和低价锰碳酸盐Mn(II)之间的相互作用及影响的研究，揭示了半氧化锰矿中Mn(II)的浸出速率快于Mn(IV)，Mn(II)和Mn(IV)形成消耗H+的竞争关系，前者易获得H+而易被浸出，而Mn(IV)化合物的分解又有利于包裹于其中的Mn(II)暴露出来参与反应。. （4）对半氧化锰矿的直接还原浸出过程的主要影响因素进行了分析，并基于响应面法分析了硫酸用量、葡萄糖用量、氟化铵用量和浸出时间这四个因素及交互作用对锰浸出率的影响。. （5）研究了半氧化锰矿的直接还原浸出过程中几种价态的锰化合物的反应动力学及半氧化锰矿中总锰浸出的总体动力学行为，建立了直接还原浸出低品位半氧化锰矿中总Mn及Mn(II)、Mn(IV)化合物的反应动力学模型。. （6）作为研究拓展，对有机还原剂在氧化锰矿浸出过程中的氧化降解动力学进行了研究，为有效降低氧化锰矿浸出过程中有机物在浸出溶液中的残留提供了基础数据。. 基于上述研究，解决了低品位半氧化锰矿的直接还原浸出机理问题，研究结果可为高效地提取低品位半氧化锰矿物料中的锰提供理论依据。