Способ получения окислов марганца

 

Изобретение относится к области обогащения марганцевых руд, в частности, к способам получения марганцевых концентратов химического обогащения. Способ получения окислов марганца включает обработку раствора сульфата марганца кислородом или кислородом воздуха в присутствии аммиака и получение осадка в виде окислов марганца, причем концентрации компонентов рабочего раствора поддерживается в пределах: по сульфату марганца 0,1-0,7 моль/л, аммиаку 0,1-1,5 моль/л, по сульфату аммония 1,2-1,6 моль/л. Предлагаемый способ позволяет упростить процесс получения окислов марганца, пригодных как для непосредственного применения в металлургии, так и для получения всей номенклатуры марганцевых соединений.

Изобретение относится к области обогащения марганцевых руд, в частности, к способам получения марганцевых концентратов химического обогащения (КХО).

Все известные способы получения КХО включают в себя две основные стадии - выщелачивание марганца из руды с переводом его в раствор в виде сульфата, нитрата или хлорида марганца и осаждение из раствора в виде твердой фазы. Ключевым для процесса является этап осаждения, определяющий экономичность всего процесса в целом, а также качество целевого и состав побочных продуктов.

Известны способы получения КХО, включающие в себя выщелачивание карбонатной или восстановленной окисной марганцевой руды серной кислотой с последующей обработкой сульфата марганца карбонатом аммония, или известковым молоком или аммиаком. Так, например, обработкой сульфата марганца аммиаком в автоклаве с последующим обжигом осадка-гидрата закиси марганца, был получен продукт состава в %: 68 Мn; 0,01 Р; 0,06 Fe; 1,0 Mg; 0,5 Са ("Состояние марганцево-рудной базы России и вопросы обеспечения промышленности марганцем". Труды 1 научно-технической конференции. Под ред. Л.А.Смирнова. Екатеринбург, 2000, с.210).

Общим недостатком этих способов является то, что окислы марганца при осаждении увлекают вещества, находящиеся в растворе, и конечный продукт в итоге получается с большим количеством примесей, а осадки плохо фильтруемы.

Известен способ получения окислов марганца обработкой сульфата марганца карбонатом аммония с получением в виде осадка карбоната марганца и последующим его обжигом до окислов марганца. (О.И.Дзюба "Получение концентратов из растворов сульфата и дитионата марганца". Автореферат. С-Пб, Механобр 1994, с.3-10, 17).

Одной из проблем данного способа является получение хорошо фильтруемых осадков. Для решения этой задачи применяется ультразвук, поверхностно-активные вещества, дробное осаждение и другие технологические приемы. Для получения конечного продукта для металлургии карбонат марганца обжигается при Т=650С. При этом удаляется СО2 и продукт окисляется до Мn2О3. Далее продукт отмывается от растворимых соединений. В результате получаются окислы марганца, содержащие 69% Мn, 0,1 S, остальные компоненты (Si, Al, Fe, К, Na, Mg) в пределах 0,01-0,02%. Такое качество окислов марганца позволяет применять их в производстве ферритов. Процесс сложный, малопроизводительный, продукт имеет ограниченную область применения.

Данный способ по наибольшему количеству сходных признаков выбран в качестве прототипа.

Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является упрощение процесса получения окислов марганца, расширение области их применения и снижение себестоимости конечного продукта.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что обработку раствора сульфата марганца ведут кислородом, или кислородом воздуха, в присутствии аммиака, причем концентрации компонентов рабочего раствора поддерживают в пределах: по сульфату марганца 0,1-0,7 моль/л, аммиаку от 0,1-1,5 моль/л и сульфату аммония 1,2-1,6 моль/л.

Процесс получения окислов марганца по заявляемому способу протекает в соответствии с формулой:

2Mn2S04+4NН32+2Н20=МnО2Mn(OH)2+2(NH4)2S04

Для получения качественного осадка в виде МnО2Мn(ОН)2, состав жидкой фазы подбирается в вышеобозначенных пределах, чтобы в отсутствие окисляющего агента (O2) раствор был устойчив и не шла побочная реакция образования гидрата закиси марганца Мn(ОН)2.

Реакция получения окислов марганца протекает при нормальных температуре и давлении и не требуется никаких дополнительных технологических приемов для улучшения фильтруемости осадка.

Процесс позволяет получить наиболее простым способом сходный с прототипом конечный продукт - Мn2О3. Гидратная вода, имеющаяся в окислах в момент осаждения, легко удаляется при сушке при Т=60-120С. Продукт содержит 68% Мn, 0,1 S, по 0,01 Fe, Si, Al, а также небольшое количество окислов щелочных и щелочноземельных металлов, и полностью удовлетворяет требованиям к КХО для металлургии.

Так как продукт не подвергался высокотемпературному обжигу, он обладает существенно отличными от прототипа свойствами. В результате дальнейшей обработки продукта серной кислотой образуется высококачественная -модификация диоксида марганца, используемая в химических источниках тока и в качестве катализаторов В случае, если сульфат марганца, образующийся при получении -модификации, использовать вместо первичного сульфата марганца из руды, то получим продукт на порядок более чистый, т.е. процесс позволяет получить окислы и соли марганца любой заданной чистоты.

Таким образом, заявляемый процесс позволяет наиболее простым способом получить универсальный продукт, пригодный как для непосредственного использования в металлургии, так и для дальнейшей переработки во всю номенклатуру марганцевых соединений, чего не обеспечивает ни одна из известных технологий.

Процесс осуществляется следующим образом.

В реактор с устройством для диспергирования газа в жидкости, заполненном рабочей смесью, непрерывно в стехиометрическом соотношении подают раствор сульфата марганца, водный раствор аммиака и воздух. Пульпу непрерывно отводят на фильтр, отделяют твердый осадок, промывают его, сушат и отправляют потребителю или на дальнейшую переработку. Поддержание требуемых пределов концентраций жидкой фазы по сульфату марганца и аммиаку осуществляется количеством подаваемых в реактор в единицу времени реагентов- соответственно сульфата марганца и аммиака, а концентрация сульфата аммония концентрацией подаваемых в реактор растворов сульфата марганца и аммиака.

Пример.

В открытый реактор, емкостью 100 л с аэрирующей мешалкой заливают 50 л 20% сульфата аммония, что составило 1,68 моль/л. Затем при перемешивании одномоментно в него подали 4,5 л 25% водного раствора аммиака и 13 л 25% раствора сульфата марганца. При этом концентрация в начальный момент по сульфату марганца составила 0,38 моль/л, а по аммиаку 0,83 моль/л. Процесс вели до полного исчерпания реагентов, аммиака и сульфата марганца, что определялось по отсутствию изменения остаточной концентрации аммиака. Производительность реактора составила в конкретных условиях опыта 30 кг/м3 рабочего объема. После отделения осадка, его промывки и сушки получили 2,1 кг Мn2О3, содержащего 68% Мn, 0,2 Mg, по 0,1 Ca, K, Na и S и по 0,01 Si, Al, Fe.

Предлагаемое изобретение позволяет наиболее простым способом при минимальных затратах на исходные реагенты, получить универсальный продукт, пригодный как для непосредственного применения в металлургии, так и для переработки по простейшим технологиям во всю номенклатуру марганцевых соединений.

Формула изобретения

Способ получения окислов марганца, включающий обработку раствора сульфата марганца реагентом с получением осадка, отличающийся тем, что обработку раствора сульфата марганца ведут кислородом или кислородом воздуха в присутствии аммиака, причем концентрации компонентов рабочего раствора поддерживают по сульфату марганца 0,1-0,7 моль/л, аммиаку 0,1-1,5 моль/л и сульфату аммония 1,2-1,6 моль/л.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области получения материалов для радиоэлектронной техники, в частности к получению порошка оксидного состава Pb(Mg1/3Nb2/3O3)
Изобретение относится к химической переработке марганцевых руд, в частности к получению концентратов химического обогащения для металлургической промышленности

Изобретение относится к химической технологии соединений марганца, а именно к концентрату марганцевому низкофосфористому, применяемому в производстве высокосортных марганцевых сплавов и соединений, в прямом легировании стали, а также покрытии сварочных электродов

Изобретение относится к получению наноструктурных материалов химическим путем

Изобретение относится к области получения диоксида марганца, в частности к электролитическим способам синтеза
Изобретение относится к добыче полезных компонентов гидрометаллургическими способами
Изобретение относится к добыче полезных компонентов гидрометаллургическими способами

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при гидрометаллургической переработке марганцевых руд до концентрата марганца различного назначения

Изобретение относится к гидрометаллургии марганца и может быть использовано для получения активного диоксида марганца из бедных карбонатных марганцевых руд

Изобретение относится к способу получения соединения на основе оксида лития и марганца со структурой шпинели и использования его во вторичных батареях
Изобретение относится к области металлургии, конкретнее, к получению высококачественных оксидов марганца, которые могут найти широкое применение в химической и металлургической промышленности

Изобретение относится к способу обработки марганецсодержащих материалов, таких как подводные марганцевые конкреции, путем выщелачивания водной HNO3 и NO-газом. При этом проводят извлечение ценных составляющих, особенно марганца, кобальта, никеля, железа и меди. При выщелачивании марганецсодержащего материала происходит высвобождение титана, ванадия, церия, молибдена и других металлов и превращение их в доступные для последующего извлечения. Техническим результатом является извлечение ценных металлов из подводных марганецсодержащих материалов, включая глубоководные конкреции, а также получение нитратных удобрений. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к металлургии. Способ химического обогащения полиметаллических марганецсодержащих руд включает дробление и размол руды, который ведут до крупности минус 0,125, автоклавное выщелачивание присутствующих в руде элементов путем смешивания ее с 18%-ным раствором хлористого железа в соотношении 1:9 с последующим нагревом до температуры 475-500 K в течение 3 часов. Полученную после выщелачивания пульпу охлаждают до температуры 353-363 K и отделяют раствор от осадка. Проводят селективное осаждение из раствора марганца, никеля, железа и кобальта в виде их соединений. Марганец осаждают раствором известкового молока при pH=7-8 и T=298 K, железо - раствором аммиака при pH=4-5 и T=298 K, никель - раствором гипохлорита кальция и известковым молоком при pH=10 и T=298 K, а кобальт - раствором соды при pH=8-9 и T=323 K. После осаждения соединений упомянутых элементов, осадок отделяют от раствора и прокаливают осадки соединений железа, марганца и кобальта. Обеспечивается повышение извлечения марганца, никеля, кобальта. 1 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение может быть использовано в неорганической химии и нанотехнологии. Для получения наностержней диоксида марганца смешивают водные растворы перманганата калия и нитрита натрия в мольном соотношении M n O 4 − : N O 2 − , равном 2:(1-5), до образования однородной дисперсной фазы в сильнощелочном растворе. Затем при постоянном перемешивании медленно прикапывают неорганическую кислоту до достижения значения pH 2-0,5. Полученную суспензию помещают в тефлоновый автоклав, который устанавливают в гидротермально-микроволновую установку на 5-25 мин при 90-170°C, давлении 1-20 атм и мощности микроволнового нагрева 150-1000 Вт. Полученный осадок отделяют декантацией, промывают дистиллированной водой и высушивают на воздухе при температуре не выше 70°C. Получают кристаллический пиролюзит, частицы которого имеют форму стержней диаметром свыше 10 нм и длиной до 2 мкм. В качестве неорганической кислоты используют H2SO4 или HNO3. Изобретение позволяет получать наностержни β-MnO2 для использования в литиевых источниках тока в качестве катодного материала с высокой производительностью и относительно высокой однородностью фракций по диаметру стержней. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к способу обработки марганецсодержащих материалов, например марганцевых конкреций морского дна. Способ включает выщелачивание этих материалов с помощью водного раствора азотной кислоты и полимеризованного оксида азота (N2O3)x. При этом проводят также извлечение полезных компонентов из упомянутых конкреций, особенно марганца, кобальта, никеля, железа и меди. Техническим результатом является отделение от оксидов марганца таких металлов, как титан, ванадий, церий, молибден и другие, представляющих ценность, и возможность сделать их доступными для извлечения, а также получение продукта, отвечающего кондиции минерального удобрения. 4 н. и 26 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способу обработки марганецсодержащих материалов, таких как конкреции, извлеченные с помощью добычи под морским дном. Способ включает взаимодействие материалов с аммиаком и выщелачивание с помощью минеральной кислоты. Способ включает также извлечение ценных составляющих из таких конкреций, в частности марганца, кобальта, никеля, железа, меди, титана, ванадия, церия и молибдена. При этом осуществляют получение нитратных продуктов. Техническим результатом является извлечение из марганецсодержащих материалов, таких как марганцевые конкреции, не только марганца, но и других ценных металлов. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх