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 ((K0.75(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» ]