Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОФОСФОРИСТОГО МАРГАНЦЕВОГО КОНЦЕНТРАТА ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ВЫСОКОСОРТНЫХ МАРГАНЦЕВЫХ СПЛАВОВ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОФОСФОРИСТОГО МАРГАНЦЕВОГО КОНЦЕНТРАТА ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ВЫСОКОСОРТНЫХ МАРГАНЦЕВЫХ СПЛАВОВ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОФОСФОРИСТОГО МАРГАНЦЕВОГО КОНЦЕНТРАТА ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ВЫСОКОСОРТНЫХ МАРГАНЦЕВЫХ СПЛАВОВ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: гидрометаллургическая переработка высокофосфористых карбонатных и смешанных марганцевых руд. Сущность: измельченный промпродукт обогащения марганцевой руды выщелачивают серной кислотой в присутствии соединений двухвалентного железа, при pH 2,0 - 2,6, с последующей корректировкой pH пульпы до 2,9 - 3,2, отделяют твердую фазу от раствора с последующим осаждением марганца гидроксидом кальция, перед довавкой в раствор гидроксида кальция вводят карбонатсодержащий реагент до pH 5,5 - 6,0 при перемешивании в течение 0,5 - 0,75 ч, фильтруют и промывают марганцевый концентрат водой, а перед промывкой проводят его обработку карбонатсодержащим раствором с удельным расходом 0,01 - 0,25 г CO--(HCO-3) на г марганцевого концентрата. 6 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2010880
Класс(ы) патента: C22B47/00
Номер заявки: 4950058/02
Дата подачи заявки: 27.06.1992
Дата публикации: 15.04.1994
Заявитель(и): Научно-исследовательский институт металлургии
Автор(ы): Сирина Т.П.; Мизин В.Г.; Нестеров Ю.В.; Черкасов В.К.; Головин В.Ф.; Габрин А.Э.; Соловьев А.А.; Мелентьев А.Б.
Патентообладатель(и): Научно-исследовательский институт металлургии
Описание изобретения: Изобретение относится к металлургии марганца, а именно к гидрометаллургической переработке высокофосфористых каpбонатных и смешанных марганцевых руд для получения богатого по марганцу низко-фосфористого марганцевого концентрата для использования в производстве высокосортных марганцевых сплавов.
Цель изобретения - получение марганцевого концентрата с содержанием серы не более 3% и обеспечения при этом экологической чистоты способа за счет выведения серы в товарные серусодержащие продукты.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
В качестве исходного материала для проведения лабораторных исследований использовали промпродукт обогащения - карбонатный марганцевый концентрат, полученный из марганцевой руды Никопольского месторождения, содержащий, мас. % : 28,6 Mn общего; 0,22 P; 13,4 CaO; 2,2 MgO; 8,24 SiO2; 1,62 Fe общего; 22,4 CO3.
П р и м е р 1 (по параметрам прототипа).
400 г промпродукта обогащения карбонатной руды Никопольского месторождения, измельченного до фракции минус 60 меш, обработали в течение 0,5 ч раствором, содержащим 5% свободной серной кислоты и 15% сульфата железа (II), при Т: Ж= 1: 3,75. Затем провели корректировку pH до 3,2 добавкой измельченного известняка и, после выдержки пульпы 0,5 ч, отфильтровали твердую фазу и промыли ее 0,3 л воды. Концентрация марганца в фильтре составила 49,5 г/л, фосфора 0,002 г/л, а в промывной воде 9,2 г/л Mn. Степень извлечения 98,6% Mn.
К фильтрату при перемешивании добавили суспензию гидрооксида кальция с концентрацией 100 г/л до pH 10, осадили марганец при выдержке пульпы в течение 0,5 ч. Осадок отфильтровали и промыли, получив в растворе следы марганца. После сушки при 105оС марганцевый концентрат (МК) содержат (мас. % ) 44,2 Mn; 13,5 S; 0,012 P; 18,2 потери при прокаливании (850оС). Из этих результатов следует, что при использовании серной кислоты и осаждении марганца гидрооксидом кальция получается высокое содержание серы в концентрате, что делает его непригодным для выплавки кондиционных марганцевых сплавов, а при высокотемпературной прокалке (1300оС) такого концентрата выделяются токсичные оксиды серы, и получение из низ товарного серусодержащего продукта затруднено.
Для определения возможности десульфурации осадка, полученного по параметрам прототипа, с выделением серы в виде товарного серусодержащего продукта - сульфата натрия, провели промывку полученного марганцевого концентрата раствором соды. Для этого 222,3 г влажного марганцевого концентрата (влага 60% ) поместили на воронку Бюхнера и создали слой осадка, через который порционно подавали раствор, содержащий 50 г/л соды с расходом от 0,11 до 1,01 г CO3-/г осадка. Результаты экспериментов приведены в табл. 1, из которых видно, что при удельном расходе карбонатсодержащего реагента - соды, от 0,11 до 1,01 г CO3-/г осадка при десульфурации осадка можно получить товарную серусодержащую соль - сульфат натрия от 5,52 до 95,08 г, который может быть выделен в виде товарного продукта известными методами.
Сухой марганцевый концентрат после обработки карбонатсодержащим реагентом-раствором соды и промывки водой содержал 1,52% серы. Однако расход соды для получения марганцевого концентрата (далее МК) с содержанием серы менее 3% был слишком высокий и составил 0,79 - 1,01 г CO3-/г осадка.
П р и м е р 2. К навескам по 50 г измельченного исходного материала добавили воду с температурой 60оС и ввели концентрированную серную кислоту и 2 г/л Fe (II) в виде соли FeSO4 ˙ 7H2O. При Т: Ж= 1: 3 и температуре 60оС провели шесть опытов выщелачивания марганца при pH 1,9 - 2,7 в течение 4 ч. Затем провели фильтрацию, осадок промыли 0,1 л воды с температурой 60оС (табл. 2). Анализ растворов (объединенных фильтрата и промывной воды) показал, что при подкислении пульпы на стадии выщелачивания до pH ниже 2,0 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 (опыт 6).
Корректировку pH для снижения до необходимой концентрации фосфора в фильтрате - менее 0,010 г/л, обеспечивающей чистоту марганцевого концентрата (МК) по фосфору (содержание не более 0,020% ) при добавке известняка необходимо проводить в интервале pH 2,9 - 3,2. Снижение pH до 2,8 не обеспечивает чистоту по фосфору (опыт 3,1), а добавка до pH 3,3 (опыт 3,5) нецелесообразна, так как уже при pH 3,2 содержание фосфора в растворе и в МК соответствует характеристике "следы".
П р и м е р 3. По условиям примера 2 (опыт 3, 2) получили раствор сульфата марганца, содержащий 49,5 г/л Mn и 0,005 г/л P. Фильтрат разделили на равные порции по 0,3 л и провели серию опытов (табл. 3).
К 0,3 л раствора добавили раствор соды с содержанием 200 г/л до pH 5,4 - 6,6 л выдерживали при перемешивании 0,5 ч. Затем добавили суспензию гидрооксида кальция с концентрацией 100 г/л по CaO до pH 10,0, выдержали 0,5 ч и отфильтровали МК на воронку Бюхнера, образуя слой осадка. Содержание марганца в фильтрате составило от следов до 0,0001 г/л. Осадок обработали в слое раствором соды с содержанием 20 г/л с температурой 60оС при удельном расходе 0,05 г CO3-/г МК, а затем промыли водой с Т: Ж= 1: 2. Осадки МК, обработанные таким образом, сушили при 105оС и определяли в них марганец и серу. Без добавки раствора соды и обработки осадка (опыт 1, по прототипу) содержание серы в осадке составило 13,5 мас. % , что не позволит получить высококачественный марганцевый сплав. Введение раствора соды перед добавкой оксида кальция до рН 5,4 не позволяет снизить содержание серы в МК до требуемого уровня - ниже 3% и составляет 3,45 мас. % .
При добавке раствора соды в пределах pH 5,5 - 6,0 содержание серы в МК находится на уровне 2,85 - 2,22, что позволяет получать кондиционные марганцевые сплавы высокого качества. Дальнейшее повышение pH нецелесообразно, так как содержание серы снижается незначительно, а расход реагента возрастает.
П р и м е р 4. К порциям по 0,3 л марганецсодержащего раствора, использованного в примере 3, ввели раствор соды 200 г/л до pH 5,8 и выдержали при перемешивании от 0,4 до 0,8 ч, а затем добавили суспензию гидрооксида кальция (100 г/л) до pH 10 и выдержали 0,5 часа. Отфильтровали МК на воронку Бюхнера, образуя слой осадка. Осадки обработали по условиям, изложенным в примере 3 с удельным расходом 0,05 г CO3-/г осадка. Результаты приведены в табл. 4.
Как показали результаты опытов, продолжительность перемешивания раствора при введении карбонатсодержащего реагента 0,5 - 0,75 ч является оптимальной.
П р и м е р 5. К 0,3 л марганецсодержащего раствора, использованного в примерах 3, 4, добавили раствор соды с содержанием 200 г/л до pH 6,0 - 6,05 и выдержали при перемешивании 0,5 ч. Отфильтрованный осадок обработали раствором соды (табл. 5, опыт 2) и бикарбоната аммония (опыты 8 - 12) при удельном расходе 0,008 - 0,21 г CO3-/г осадка. Затем осадок промыли водой, сушили при 105оС и анализировали. Результаты, приведенные в табл. 5, показали, что промывка МК с удельным расходом менее 0,01 г CO2-(HCO3-)/г осадка не позволяет получить МК с содержанием серы менее 3% , а расход более 0,25 гCO3-/г осадка нецелесообразен, так как не дает значительного снижения серы.
П р и м е р 6. В лабораторных условиях выплавляли низкофосфористый низкоуглеродистый ферромарганец ФМН 90 класса А, который по ГОСТ 4755-80 имеет состав, мас. доля: св. 85 до 95 вкл. Mn, 0,5оС, не более 1,8 Si, не более 0,05 P, не более 0,02 S.
В качестве марганецсодержащего материала использовали прокаленный при 800оС марганцевый концентрат, содержащий, мас. % : 50,1 - 63,8 MnO, 0,36 - 0,78 SiO2, 0,008 - сл. P, 0,2 - 0,4 C, 2,5 MgO, 0,7 - 5,6 CaO, 0,65 - 3,2 FeO.
В качестве восстановителей использовали ферросилиций ФС 75 и ФС 65, флюсующих - известь металлургическую и плавиковый шпат.
Состав ферромарганца в зависимости от качества исходного МК (по содержанию серы), полученного по предлагаемому способу, приведен в табл. 6.
Как видно, при содержании серы в МК ниже 3% получен стандартный высокосортный металл (опыты 3 - 7), по химсоставу соответствующий требованиям ГОСТ 4755-80 на низкоугллеродистый ферромарганец марки ФМн90 класса А.
Приведенные примеры показывают, что использование изобретения позволяет получить марганцевый концентрат с содержанием серы не более 3% . При этом обеспечивается экологическая чистота способа, так как на стадии выщелачивания сульфат-ион выводится в составе двух нетоксичных, экологически чистых товарных продуктов - гипссодержащего отвала, пригодного для производства стройматериалов, и сульфата натрия, используемого в бумажной промышленности. Осуществление изобретения обеспечивает вовлечение в производство высококачественных марганцевых сплавов высокофосфористых отечественных марганцевых руд и отказ от импорта высокосортных руд. (56) Салли А. Марганец. Пер. под. ред. М. Л. Бернштейна. М. , Металлургия, 1959, с. 97 - 98.
Формула изобретения: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОФОСФОРИСТОГО МАРГАНЦЕВОГО КОНЦЕНТРАТА ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ВЫСОКОСОРТНЫХ МАРГАНЦЕВЫХ СПЛАВОВ, включающий выщелачивание измельченного промпродукта обогащения марганцевой руды серной кислотой в присутствии соединений двухвалентного железа, отделение твердой фазы от раствора с последующим осаждением марганца известьсодержащим реагентом, фильтрацию и промывку марганцевого концентрата водой, отличающийся тем, что, с целью получения марганцевого концентрата с содержанием серы не более 3% и обеспечения при этом экологической чистоты способа за счет выведения серы в товарные серусодержащие продукты, выщелачивание ведут при pH 2,0 - 2,6 с последующей корректировкой pH пульпы до 2,9 - 3,2, в качестве известьсодержащего реагента используют гидрооксид кальция, перед добавкой в раствор гидрооксида кальция вводят карбонатсодержащий реагент до pH 5,5 - 6,0, перемешивают в течение 0,5 - 0,75 ч, а перед промывкой марганцевого концентрата водой проводят его обработку карбонатсодержащим раствором с удельным расходом 0,01 - , 025 г CO3- - (HCO3-) на 1 г марганцевого концентрата.