Способ переработки марганцевых концентратов для очистки от фосфора
Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к способу переработки марганцевых концентратов для очистки от фосфора. Способ включает спекание концентрата с солями натрия при 950-1000°С в весовом соотношении 1:0,4, последующее водное выщелачивание с переводом фосфора в раствор. Затем осуществляют фильтрацию и сушку концентрата. При этом выщелачивание ведут с использованием воздействия ультразвуковых колебаний с частотой 18·103-22·103 герц в секунду в течение 15-30 минут. Фильтрацию и сушку готового концентрата ведут в ультразвуковых полях с частотой колебаний 18·103-22·103 герц в секунду. Техническим результатом является повышение качества марганцевого концентрата путем снижения в нем концентрации фосфора. 2 табл.
Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к производству марганцевых концентратов.
Известен способ переработки марганцевых концентратов, включающий обработку сырья азотной кислотой с целью очистки его от фосфора. При этом в раствор извлекается вредная примесь - фосфор [1]. Недостаток этого способа заключается в следующем. Кислотные способы переработки связаны с необходимостью применения дорогих и агрессивных материалов - кислот, дорогого кислотостойкого оборудования, герметичных агрегатов для выщелачивания концентратов. При переработке концентратов кислотой в раствор извлекается частично марганец и породообразующие минералы и фосфор. Переработка таких растворов является очень сложной и не применяется в промышленности.
Наиболее близким к предлагаемому является способ спекания марганцевых концентратов с солями натрия (Na2SO4, NaCl, Na2CO3) при температурах 950-1000°С с последующим выщелачиванием спеков водой. При этом 15% фосфора извлекается в раствор и 55-60% фосфора возгоняется при спекании [2, 3]. Недостаток этого способа - низкое извлечение фосфора в раствор при выщелачивании спеченного концентрата. Кроме этого, известные способы очистки марганцевых концентратов от фосфора не имеют промышленного применения по причинам их сложности.
Задача, решаемая изобретением, состоит в повышении качества марганцевого концентрата путем снижения в нем концентрации фосфора.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в интенсификации процесса извлечения фосфора из концентрата, спеченного с NaCl или Na2SO4, в водный раствор при выщелачивании.
Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата в способе переработки марганцевого концентрата для очистки от фосфора, включающем спекание его с солями натрия при 950-1000°С в весовом соотношении 1:0,4 последующее водное выщелачивание с переводом фосфора в раствор, фильтрацию и сушку концентрата, выщелачивание ведут с воздействием ультразвуковых колебаний частотой 18·103-22·103 герц в секунду в течение 15-30 минут, а фильтрацию и сушку готового концентрата ведут в ультразвуковых полях с частотой колебаний 18·103-22·103 герц в секунду.
Сущность заявленного изобретения состоит в том, что практически все месторождения России содержат повышенное количество фосфора. При выплавке марганца, ферромарганца, силикомарганца фосфор полностью переходит в металл. При легировании и раскислении стали указанными сплавами фосфор полностью переходит в сталь, что резко понижает ее качество. Предлагаемый способ обладает рядом преимуществ. В известном способе выщелачивание ведут в течение 1 часа. Применение ультразвука позволяет сократить операцию выщелачивания до 15-30 минут. Значительно упрощается операция фильтрации раствора при применении ультразвука. Продолжительность сушки концентрата сокращается от 1,5 часа до 22 минут. Применение ультразвука позволяет сократить остаточное содержание кремния в концентрате на 2,9%. Увеличилось извлечение фосфора в раствор. Применение ультразвука позволило сократить продолжительность операций выщелачивания, фильтрации и сушки. Содержание фосфора в готовом концентрате составило 0,04% против 0,13% в прототипе.
Пример
Для исследования применяют марганцевые концентраты из руды Иркутской области, Уватская группа месторождений, участок Николаевский. Состав концентрата №1: 50,4% Mn, 0,36% Р; состав концентрата №2: 44,6% Mn, 0,35% Р. Режимы переработки концентратов приведены в таблицах 1, 2.
Методика исследования. Обогащенный марганцевый концентрат смешивался с солями натрия в соотношении 1:0,4, смачивался водой, укладывался в тигель и устанавливался в печь, где спекался при температуре 950-1050°С. По окончании спекания спеченная масса измельчалась и подвергалась выщелачиванию в воде при температуре 80°С с воздействием ультразвуковых колебаний 18·103-20·103-22·103 герц в секунду в течение 15-30 минут. Фильтрацию и сушку полученного концентрата ведут в ультразвуковых полях с частотой колебаний 18·103 герц в секунду. Полученные концентраты подвергали химическому анализу. В результате исследований установлено, что максимальное извлечение фосфора в раствор с воздействием ультразвуковых колебаний при 18·103-22·103 герц в секунду (таблица 1) достигается при выщелачивании в течение 15-30 минут. При снижении продолжительности выщелачивания до 4-6 минут и сохранении остальных параметров выщелачивания неизменными концентрация фосфора в переработанном концентрате (1) составила 0,10%. Снижение температуры раствора при выщелачивании до 20°С приводило к увеличению фосфора в переработанном концентрате (1) при оптимальных условиях обработки до 0,11%. Снижение частоты ультразвука до 9-14·103 герц в секунду сопровождалось снижением качества концентрата и количество фосфора в нем при неизменных остальных параметрах возрастало до 0,09-0,11%. Увеличение частоты колебаний ультразвука выше 22·103 герц в секунду не способствовало повышению качества концентрата по содержанию фосфора. Экспериментально установлено, что при изменении продолжительности выщелачивания от 15 до 30 минут и одновременном увеличении частоты ультразвуковых колебаний от 18·103 до 22·103 герц в секунду качество переработанного концентрата практически не менялось и остаточное содержание фосфора в нем колебалось в пределах 0.06-0.04%. При изменении частоты колебаний ультразвука в пределах 18·103 до 22·103 герц в секунду не наблюдалось резкого изменения качества концентратов и указанные в таблице параметры фильтрации и сушки следует считать оптимальными. Предлагаемый способ обладает рядом преимуществ. В известном способе выщелачивание ведут в течение 1 часа. Применение ультразвука позволяет сократить операцию выщелачивания до 15-30 минут. Значительно упрощается операция фильтрации раствора при применении ультразвука. Продолжительность сушки концентрата сокращается от 1,5 часа до 22 минут. Применение ультразвука позволяет сократить остаточное содержание кремния в концентрате на 2,9%. Увеличилось извлечение фосфора в раствор. Применение ультразвука позволило сократить продолжительность операций выщелачивания, фильтрации и сушки. Содержание фосфора в готовом концентрате составило 0,04% против 0,13% в прототипе.
| Таблица 1 | ||||
| Операция переработки | Температура раствора, °С | Продолжительность операции, мин | Частота ультразвука, герц в секунду | Содержание фосфора, переработанного концентрата, % |
| Выщелачивание | 80 | 15 | 18·103 | 0,04 |
| 60 | 15 | 18·103 | 0,04 | |
| 40 | 15 | 18·103 | 0,04 | |
| 20 | 15 | 18·103 | 0,11 | |
| 60 | 30 | 18·103 | 0,04 | |
| 60 | 45 | 18·103 | 0,04 | |
| 60 | 60 | 18·103 | 0,04 | |
| 60 | 15 | 9·103 | 0,14 | |
| 60 | 15 | 14·103 | 0,11 | |
| 60 | 15 | 18·103 | 0,04 | |
| 60 | 15 | 20·103 | 0,04 | |
| 60 | 15 | 22·103 | 0,04 | |
| 60 | 15 | 28·103 | 0,04 | |
| Фильтрация | 8 | 9·103 | 0,04 | |
| раствора | 4 | 18·103 | 0,04 | |
| 4 | 20·103 | 0,04 | ||
| 4 | 22·103 | 0,04 | ||
| 4 | 22·103 | 0,04 | ||
| Сушка | 18·103 | Содержание | ||
| концентрата | 20·103 | воды в | ||
| 22 | 20·103 | концентрате, | ||
| 10 | 20·103 | % | ||
| 22 | 20·103 | 90 | ||
| 30 | 22·103 | 90 | ||
| 60 | 93 | |||
| 22 | 93 | |||
| 93 | ||||
| 93 |
| Таблица 2 | |||
| Оптимальные условия дефосфорации концентратов | |||
| Режим переработки | По прототипу | По предлагаемому изобретению | |
| Удельный расход реагента кг/кг концентрата | 0,4 | 0,4 | |
| Температура спекания, °С | 950 | 950 | |
| Продолжительность спекания, мин | 60 | 60 | |
| Исходная крупность обогащенного концентрата | Минус 0,16 мм | Минус 0,16 мм | |
| Продолжительность выщелачивания, мин | 60 | 15 | |
| Отношение ж:т в пульпе | 3,0 | 3,0 | |
| Температура выщелачивания, °С | 80 | 60 | |
| Реагенты для спекания | NaCl | NaCl | |
| Na2SO4 | Na2SO4 | ||
| Продолжительность фильтрации одного литра раствора, мин | 23 | 4 | |
| Сушка концентрата при 115°С, мин | 120 | 22 | |
| Содержание Р и Mn в переработанных концентратах | 1 | 52% Mn, 0,12% Р | 54,9% Mn, 0,04% Р |
| 2 | 48,9% Mn, 0,13% P | 51,8% Mn, 0,04% P |
Предлагаемый способ переработки марганцевого концентрата для очистки от фосфора позволяет получать качественные концентраты, пригодные для выплавки марганца, ферромарганца, силикомарганца с низким содержанием фосфора.
Источники информации
1. Толстогузов Н.В. Обесфосфоривание высокофосфористых марганцевых руд Николаевского месторождения / Н.В.Толстогузов, А.А.Агапова, В.А.Руденко, Н.Ф.Якушевич // Сборник научных трудов / Сибирский металлургический институт. Новокузнецк, 1969, с.215-220.
2. Коробейников А.П. Гидрометаллургическое обесфосфоривание марганцевых концентратов с использованием поваренной соли / А.П.Коробейников, М.Л.Поляков, Я.И.Ивашенцев // Горный журнал. - 1971. - №11, с.63-65.
3. Коробейников А.П. Гидрометаллургическое обесфосфоривание марганцевых концентратов с использованием сульфата натрия / А.П.Коробейников, Н.В.Толстогузов, М.Л.Поляков / Известия высших учебных заведений. Горный журнал. - 1974. - №5, с.168-172.
Способ переработки марганцевого концентрата для очистки от фосфора, включающий спекание его с солями натрия при 950-1000°С в весовом соотношении 1:0,4, последующее водное выщелачивание с переводом фосфора в раствор, фильтрацию и сушку концентрата, отличающийся тем, что выщелачивание ведут с использованием воздействия ультразвуковых колебаний с частотой 18·103-22·103 Гц/с в течение 15-30 мин, а фильтрацию и сушку готового концентрата ведут в ультразвуковых полях с частотой колебаний 18·103-22·103 Гц/с.
