Способ переработки марганцевых руд

 

Изобретение относится к гидрометаллургии марганца и может быть использовано при гидрометаллургической переработке высокофосфористых карбонатных и смешанных марганцевых руд для получения богатого по марганцу низкофосфористого концентрата, необходимого для производства высокосортных марганцевых сплавов. Способ заключается в переработке марганцевых руд выщелачиванием измельченного промпродукта обогащения руды соляной кислотой в присутствии соединений двухвалентного железа и выдержке при перемешивании, фильтровании пульпы, получении марганцевого концентрата из раствора. При этом выщелачивание ведут путем подачи концентрированной соляной кислоты в водную суспензию промпродукта со скоростью 0,8-2 л/ч на 1 кг промпродукта до рН 2,0-2,6, после выдержки доводят рН пульпы до 2,9-3,2. 4 табл.

Изобретение относится к металлургии марганца и может быть использовано при гидрометаллургической переработке высокофосфористых карбонатных и смешанных марганцевых руд для получения богатого по марганцу низкофосфористого концентрата, необходимого для производства высокосортных марганцевых сплавов. Цель изобретения повышение извлечения марганца и получение содержания фосфора в концентрате не более 0,015% при переработке высокофосфористых руд и снижение токсичности выделений. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. В качестве исходного материала для проведения лабораторных исследований использовали промпродукты обогащения карбонатные марганцевые концентраты, полученные из марганцевой руды Никопольского месторождения. В табл.1 приведен состав исходных проб. П р и м е р 1 (по параметрам прототипа), 100 г промпродукта обогащения карбонатной руды Никопольского месторождения (проба 1), измельченного до фракции минус 1 мм, обработали 0,6 л 15% ной соляной кислоты. Нагрели пульпу до 80^oС и ввели восстановитель соль FeSO₄ · 7Н₂O в стехиометрическом количестве к Mn(IV), присутствующему в исходном промпродукте, выдерживали пульпу при перемешивании 1 ч. Отфильтровали и промыли остаток 0,15 л воды. Результаты приведены в табл.2. При осаждении марганцевого концентрата добавкой известкового молока до рН 10,0 (выдержка 0,5 ч)получен марганцевый концентрат с содержанием, мас. 56,1 МП и 0,046 Р. Результаты выщелачивания пробы 2 по той же методике приведены в табл.2 (опыт 2). После фильтрации к раствору при перемешивании добавили известковое молоко до рН 10, выдержали пульпу 0,5 ч, отфильтровали осадок и промыли его 0,01 л воды. Полученный марганцевый концентрат содержал, мас. 58,9 Мn, 0,03 Р. При выщелачивании реактор герметизировали и проводили продувку воздушной среды сжатым воздухам с отсосом его через специальные фильтры и последующим определением количества марганца и соляной кислоты в мг на м³ воздуха. Воздух на продувку подавали с расходом 10 л/мин. Анализ показал, что максимальное значение концентрации в мг/м³ составило: 195 марганца и 40,0 соляной кислоты, а средняя концентрация из 8 определений 100,3 и 250,6 мг/м³ соответственно. Потери марганца в составе токсичных выделений составили 0,2% П р и м е р 2. Для определения требования к чистоте растворов - предельной концентрации фосфора, при которой возможно достижение цели - получение содержания фосфора в марганцевом концентрате не более 0,015% проведены эксперименты на растворе хлористого марганца с содержанием 45,2 г/л по марганцу с введением переменного количества фосфата натрия. К растворам с заданной концентрацией фосфора добавляли суспензию гидрооксида кальция до рН 10, выдерживали пульпу 0,5 ч, отфильтровывали осадок и промывали его водой. После сушки при 105^oС определяли в осадке содержание фосфора. Из полученных результатов следует, что для получения содержания фосфора не более 0,015% исходный раствор должен содержать менее 0,010 г/л фосфора. П р и м е р 3. К 100 г исходного карбонатного марганцевого концентрата (проба 1), измельченного до фракции 1мм, приливали воду, нагретую до 50^oС, и при перемешивании вводили концентрированную соляную кислоту с переменной скоростью до рН 2,2, при Т:Ж 1:6 и температуре 50^oС в течение 1 ч проводили выщелачивание марганца (табл. 2) в присутствии 2 г/л Fe (II), введенного в виде соли FeSO₄·7H₂O. Проведены замеры концентрации марганца и соляной кислоты в газовой фазе по методике, изложенной в примере 1. Результаты приведены в табл.3. П р и м е р 4. К навескам по 600 r измельченной пробы 1 добавили воду с температурой 50^oС и ввели концентрированную соляную кислоту со скоростью 1,0 л/ч; кг с 2 г/л Fe (II) в виде соли FeSO₄·7Н₂0. При Т:Ж 1:6 и температуре 50^oС провели шесть опытов выщелачивания марганца при рН 1,9-2,7. После выдержки в течение 1 ч провели фильтрацию, осадок промыли 0,15 л воды с температурой 50^oС. При выщелачивании проведены замеры токсичных выделений марганца и соляной кислоты по методике, изложенной в примере 1. Результаты приведены в табл.4. Как видно из табл. 4, при подкислении пульпы на стадии выщелачивания до рН ниже 2 в растворе резко увеличивается содержание фосфора, а повышение рН более 2,6 практически не приводит к снижению фосфора в растворе, но при этом в конечном счете снижается извлечение марганца (оп.6). Для проверки влияния корректировки рН на снижение фосфора в растворе до необходимой концентрации менее 0,010 г/л (см. пример 2) пульпу, полученную в опыте 3, разделили на 5 равных частей и провели корректировку рН в пределах 2,8-3,3 добавкой суспензии гидроксида кальция и выдержкой пульпы при заданном значении рН в течение 15 мин. Как видно из таблицы 4 (опыты 3,1-3,5), корректировка рН до 2,9-3,2 обеспечивает необходимую чистоту растворов, по фосфору концентрация фосфора составляет 0,005 г/л при рН 2,9 до следов при рН 3,2. При рН менее 2,9 концентрация фосфора составляет 0,018 г/л (оп.3.1), что не обеспечивает высокого качества концентрата. Повышение рН более 3,2 нецелесообразно, так как концентрация фосфора практически достигает следов, и чистота растворов для получения марганцевого концентрата с содержанием фосфора ниже 0,015% обеспечена. П р и м е р 5. К 1000 г пробы 1 добавили 3,75 л воды с температурой 50^oС и при перемешивании добавили концентрированную соляную кислоту со скоростью 2 л/ч·кг промпродукта до рН 2,4, добавили Fe (II) 2 г/л в виде соли сульфата закиси железа и выдержали пульпу для выщелачивания марганца в течение 1 ч. Затем провели корректировку рН до 3,0 добавкой суспензии гидроксида кальция с расходом 0,4 г/л и через 30 мин отфильтровывали твердую фазу остаток и промыли ее 0,5 л воды. После сушки выход ее 18,2% Концентрация марганца в фильтрате составила 49,5 г/л, в промывной воде 9,2 г/л, а фосфора 0,001 г/л и следы (соответственно). Степень извлечения марганца в раствор составила 98,6 отн. Промывную воду использовал для получения пульпы на следующем цикле выщелачивания. К 0,94 л фильтрата при перемешивании добавили суспензию гидрооксида кальция с концентрацией 100 г/л до рН 10, осадили марганец при выдержке пульпы в течение 0,5 ч. Осадок отфильтровали и промыли, получив в растворе 0,001 г/л марганца. После сушки и прокалки при 900^oС марганцевый концентрат содержал, маc. Мn 68,6; Р 0,005; Fe_oбщ 0,5; СаО 7,7; MgO 0,2; Si0₂ 0,4. В печи Таммана провели плавки с получением углеродистого ферромарганца. Для этого смешали 100 г концентрата с 15 г коксика, 2,5 г железной руды (Fe_2O3 96%) и 6 г кварцита (SiО₂ 97%) и провели плавку, получив углеродистый ферромарганец следующего состава: металл по ГОСТ 4755-80 соответствует марке ФМn 78-82, в которой содержание марганца должно быть не менее 78-82% и не более: С 7% Si 2,0, Р 0,05, S 0,03. П р и м е р 6. К 100 г пробы 2 добавили 0,375 л воды с температурой 50^oС и при перемешивании добавили концентрированную соляную кислоту со скоростью 0,8 л/ч·кг промпродукта до рН 2,3, добавили 2 г/л Fe (II) в виде соли сульфата закиси железа и выдержали пульпу при перемешивании 1 ч, провели корректировку рН до 3 добавкой Са(ОН)₂ (100 г/л). Отфильтровали остаток и промыли его 0,15 л воды. Фильтрат содержал 47,3 г/л марганца и 0,003 г/л фосфора. Степень извлечения составила 98,4% К фильтрату добавили при перемешивании суспензию гидрооксида кальция до рН 10,1. Осадок отфильтровали, промыли, получив в растворе 0,002 г/л марганца. После сушки и прокалки при 900^oС марганцевый концентрат содержал, маc. Мn 64,3; Р 0,010; Fe_oбщ 0,85; СаО 8,2; МgО 0,4; SiО₂ 2,45. Таким образом, осуществление предлагаемого способа обеспечивает: вовлечение в производство марганцевых сплавов высокофосфористых отечественных марганцевых руд; получение высококачественного марганцевого концентрата с содержанием фосфора менее 0,015% повышение извлечения марганца из высокофосфористого исходного сырья примерно на 7% снижение токсичных выделений; снижение энергетических и трудозатрат на производство марганцевых сплавов за счет сокращения 1 стадии плавки; снижение коррозии оборудования, так как основная часть оборудования ( кроме узла хранения соляной кислоты, насосов и труб, подающих ее) при выщелачивании и корректировке рН работает при концентрации свободной соляной кислоты 0,10-0,2 г/л; отказ от импорта высококачественных низкофосфористых руд.

Формула изобретения

Способ переработки марганцевых руд, включающий выщелачивание измельченного промпродукта обогащения руды соляной кислотой в присутствии соединений двухвалентного железа и выдержку при перемешивании, фильтрование пульпы, получение марганцевого концентрата из раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения извлечения марганца и получения содержания фосфора в концентрате не более 0,015% при переработке высокофосфористых руд и снижения токсичных выделений, выщелачивание ведут путем подачи концентрированной соляной кислоты в водную суспензию промпродукта со скоростью 0,8-2 л/ч на 1 кг промпродукта до рН 2,0-2,6, после выдержки доводят рН пульпы до 2,9-3,2.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 11-1998

(73) Патентообладатель:Сирина Т.П.; Колпаков С.В.;Мизин В.Г.; Нестеров Ю.В.; Черкасов В.К.

Договор № 4612 зарегистрирован 17.10.1996

Извещение опубликовано: 20.04.1998