СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МАРГАНЦЕВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТ ФОСФОРА
PROCEDURE FOR PURIFICATION OF MANGANESE CONCENTRATES FROM PHOSPHORUS

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.
2
4
2
3
Наиболее близким к предлагаемому является способ спекания марганцевых концентратов с солями натрия (NaSO, NaCl, NaCO) 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.
2
4
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в интенсификации процесса извлечения фосфора из концентрата, спеченного с NaCl или NaSO, в водный раствор при выщелачивании.
3
3
3
3
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 18·10-22·10 герц в секунду в течение 15-30 минут, а фильтрацию и сушку готового концентрата ведут в ультразвуковых полях с частотой колебаний 18·10-22·10 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.
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
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 18·10-20·10-22·10 герц в секунду в течение 15-30 минут. Фильтрацию и сушку полученного концентрата ведут в ультразвуковых полях с частотой колебаний 18·10 герц в секунду. Полученные концентраты подвергали химическому анализу. В результате исследований установлено, что максимальное извлечение фосфора в раствор с воздействием ультразвуковых колебаний при 18·10-22·10 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 9-14·10 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 22·10 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 18·10 до 22·10 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 18·10 до 22·10 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
18·10<sup>3</sup>
0,04
60
15
18·10<sup>3</sup>
0,04
40
15
18·10<sup>3</sup>
0,04
20
15
18·10<sup>3</sup>
0,11
60
30
18·10<sup>3</sup>
0,04
60
45
18·10<sup>3</sup>
0,04
60
60
18·10<sup>3</sup>
0,04
60
15
9·10<sup>3</sup>
0,14
60
15
14·10<sup>3</sup>
0,11
60
15
18·10<sup>3</sup>
0,04
60
15
20·10<sup>3</sup>
0,04
60
15
22·10<sup>3</sup>
0,04
60
15
28·10<sup>3</sup>
0,04
Фильтрация
8
9·10<sup>3</sup>
0,04
раствора
4
18·10<sup>3</sup>
0,04
4
20·10<sup>3</sup>
0,04
4
22·10<sup>3</sup>
0,04
4
22·10<sup>3</sup>
0,04
Сушка
18·10<sup>3</sup>
Содержание
концентрата
20·10<sup>3</sup>
воды в
22
20·10<sup>3</sup>
концентрате,
10
20·10<sup>3</sup>
%
22
20·10<sup>3</sup>
90
30
22·10<sup>3</sup>
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
Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
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.