РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ МАРГАНЕЦСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА

На территории Советского союза месторождения марганцевых руд были сосредоточены на территории Грузии и Украины. Только суммарные разведанные запасы двух месторождений: Никопольского и Чиатурского составляли 88 % от общесоюзных [1,c.224]. Российские месторождения состоят из труднообогатимых руд и не разрабатываются, поскольку получаемые из них концентраты содержат 40 – 50 % по оксиду марганца, в то время как согласно ТУ «Чиатурмарганец» концентрат содержит не менее 87,1% оксида марганца[1,с.227]. Поэтому в настоящее время свыше 90 % всех марганцевых руд и концентратов импортируется. Перед отечественной наукой стоит задача по разработке комплекса гидрометаллургических технологий для переработки бедного и труднообогатимого отечественного сырья в высококачественную продукцию.

В настоящей работе исследования проводились по следующей технологической схеме:

Выщелачивание марганецсодержащего материала
Отделение кислотоупорного осадка (фильтрацией) для последующей переработки кислотоупорного осадка на строительные материалы
Осаждение из фильтрата примесей железа в виде гидроксида железа – раствором гидроксида аммония
Отделение гидроксида железа (фильтрацией) для последующей переработки гидроксида железа на железо-оксидную связку для агломерации
Осаждение из фильтрата карбонатов марганца и кальция – раствором карбоната аммония
Отделение карбонатов марганца и кальция (фильтрацией)
Термическая обработка смеси карбонатов марганца и кальция – до разложения карбоната марганца до оксида марганца II и последующего окисления до оксида марганца IV

Для исследований взята марганцевая руда с Улу-Телякского месторождения (ООО «БАШМИНЕРАЛРЕСУРС») и полученный из неё концентрат. Исходную руду и концентрат высушили (исходная влажность руды 62 %) и проанализировали. Химический состав высушенного сырья представлен в табл. 1.

Таблица 1.

Химический состав высушенного сырья

%	Описание пробы Mn, %	MnО₂	CaO	MgO	Fe₂O₃	Al₂O₃	SiO₂	S	P	Na₂O	K₂O	TiO₂	ППП
1	Марганце-вая руда	32.3	7.30	1.53	5.11	10.41	29.4	0.02	0.035	0.20	1.34	0.37	6.9
2	Марганце-вый концентрат	57.1	8.20	1.02	3.00	4.42	12.9	0.04	0.025	0.20	0.65	0.18	6.4

Были проведены исследования по определению оптимальных условий выщелачивания соляной кислотой:

MnO₂+ 4HCl = MnCl₂+ Cl₂↑+2H₂O

В результате определены следующие оптимальные условия: концентрация соляной кислоты 35% с избытком 10% от стехиометрии, время выщелачивания – 20 минут, температура – кипение, условие – перемешивание 60-120 обр./мин. Суспензию после выщелачивания профильтровали и получили кислотоупорный остаток, который промыли, высушили и взвесили. Кислотоупорный остаток по массе для марганцевой руды составил –38 %, для концентрата –12 %.

Проведен анализ кислотоупорного остатка и получен его состав: иллит ((K_0.75(H₃O)_0.25)Al₂(Si₃Al)O₁₀((H₂O)_0.75(OH)_0.25)₂) – 41%, кварц (SiO₂) – 56%, мусковит (KAl₂(AlSi₃O₁₀)(OH)₂) – 3%.

Полученный кислотоупорный остаток оставлен для исследований с целью изучения возможности получения керамических материалов.

Проведён анализ полученного фильтрата (раствора хлоридов: железа, кальция и марганца), по результатам которого рассчитан процент извлечения марганца из руды равный — 95.35% и из концентрата равный — 99.52% соответственно. На полученном фильтрате были проведены исследования по определению оптимальных условий осаждения гидроксида железа III раствором аммиака (с учётом последующей фильтрации):

FeCl₃ + 3NH₄OH = Fe(OH)₃↓+ 3NH₄Cl

В результате определены следующие оптимальные условия осаждения: концентрация раствора аммиака 10%, количество аммиака стехиометрическое, раствор аммиака вливается в раствор хлоридов при перемешивании 120 обр./мин., скорость подачи раствора 0.5 л/л. в минуту, температура – 60 ⁰С, конечная pH осаждения – 5.5-6.0, после осаждения осадок вызревает в течение 10 минут. Суспензию после осаждения профильтровали и получили кек гидроксида железа III, который остаток оставлен для исследований с целью получения железо-оксидного связующего для агломерации железных руд и разработки технологии получения железо-оксидных пигментов.На полученном фильтрате были проведены исследования по определению оптимальных условий осаждения карбоната магния раствором аммиака (с учётом последующей фильтрации):

MnCl₂+ (NH₄)₂CO₃ = MnCO₃↓+ 2NH₄Cl

В результате определены следующие оптимальные условия осаждения: концентрация раствора карбоната аммония 30%, количество аммиака с избытком 10% от стехиометрии (с учётом осаждения карбоната кальция), раствор аммиака вливается в раствор хлоридов при перемешивании 30 обр./мин., скорость подачи раствора 0.2 л/л. в минуту, температура – 20 -40 ⁰С, конечная pH осаждения – 9.0, после осаждения осадок вызревает в течение 30 минут. Суспензию после осаждения профильтровали и получили кек из смеси карбоната марганца и карбоната кальция. Кек промыли и просушили. Провели анализ смеси карбонатов, полученной из концентрата. Вес смеси карбонатов составил 60.0 % к исходному весу концентрата, химический состав смеси карбонатов представлен в табл. 2.

Таблица 2.

Химический состав смеси карбонатов

№	Наименование показателя	Образец из руды — MnO₂, %	Образец из концентрата- MnCO₃, %
1	Массовая доля марганца общего (Mn)	38.10	37.90
2	Массовая доля марганца в пересчёте на MnO₂,	60.3	60.0
3	Массовая доля СаО	12.5	8.05
4	Массовая доля SiO₂	0.15	0.17
5	Массовая доля Fe₂O₃	0.2	0.1
6	Массовая доля Al₂O₃	0.43	0.42
7	Массовая доля MgO	0.62	0.37
8	Массовая доля Na₂O	0.2	0.18
9	Массовая доля К₂O	0.02	0.01
10	Массовая доля P	менее 0.01	менее 0.01
11	Массовая доля S	менее 0.01	менее 0.01
12	ППП	20.0	25.0

Смесь карбонатов, полученную из руды – прокалили при 300 ⁰C и получили оксид марганца IV.

MnCO₃=MnO+CO₂↑(200⁰С); 2MnO+O₂=2MnO₂ (300⁰С)

Провели анализ оксида марганца IV. Вес оксида марганца IV составил 27.0 % к исходному весу руды, химический состав оксида марганца IV представлен в табл. 2.

Выводы:

Доказана технологическая возможность гидрометаллургической переработки руд и концентратов Улу-Телякского месторождения.
Определены оптимальные параметры всех технологических операций.
Получены образцы марганецсодержащего сырья высокого качества, при котором уже возможна замена импортируемого сырья.

Список литературы:

Справочник по обогащению руд. Обогатительные фабрики. Под ред. О.С. Богданова, Ю.Ф. Ненарокомова. Москва «НЕДРА»,1984 г. С. 360[schema type=»book» name=»РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ МАРГАНЕЦСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА» description=»Исследован процесс выщелачивания марганецсодержащего сырья Улу-Тулякского месторождения. Определены оптимальные параметры всех технологических операций. В результате экспериментальной проверки удалось получить образцы марганецсодержащего сырья высокого качества, при котором возможна замена импортируемого сырья.» author=»Сватова Евгения Юрьевна, Богомолова Анастасия Леонидовна, Доронин Андрей Вилорьевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-13″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.05.2015_05(14)» ebook=»yes» ]

euroasia

Похожие записи