Способ извлечения марганца из марганцевых руд

 

О П И С А Н И Е 1 ц635885

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 31.10.73 (21) 1968231/22-02 (23) Приоритет (31)— (33) (51) М. Кл.

С 22В 47/00

Государственный комитет (43) Опубликовано 30,11.78. Бюллетень ¹" "44 (53) УДК 669.74.3 (088.8) ло делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 30.11.78 (72) Автор изобретения

Иностр анец

Джей Янг Велш (С ША) Иностранная фирма

«Даймонд Шамрок Корпорейшн» 1

I (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МАРГАНЦА

ИЗ МАРГАНЦЕВЫХ РУД

Изобретение относится к области металлургии, в частности к извлечению марганца из руд, содержащих окись марганца, например, из бедных невосстановленных руд.

Известен способ извлечения марганца из марганцевых руд обработкой водным раствором с пропусканием двуокиси азота и последующим нагревом полученного раствора (1).

Недостатками известного способа являются проведение дополнительной стадии обжига руды перед выщелачиванием и наличие выбросов при выщелачивании. Кроме того, получаемый при выщелачивании раствор нитрата марганца не достаточно высокого качества.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса за счет исключения дополнительных стадий и повышения чистоты продукта.

Эта цель достигается тем, что обработку ведут при поддержании количества руды, обеспечивающего избыток от стехиометрического количества двуокиси марганца по отношению к азотистой кислоте, образующейся в выщелачивающем растворе, при

40 — 80 С и рН=0,5 — 4,0 и поддержании парциального давления смеси выделяющихся окиси азота и паров воды меньше атмосферного.

Пример 1. Параметры выщелачивания

5 оцениваются на экспериментальной установке, действующей непрерывно в течение нескольких месяцев с производительностью около 2268 кг в день продукта двуокиси марганца.

10 Невосстановленную бедную марганецсодержащую руду с размерами частиц порядка 0,074 мм загружают в закрытый бак емкостью 10788 л, снабженный мешалкой, вал которой проходит через сальниковое уплот15 нение в крышке, а турбинные лопасти располагаются возле дна бака. Руду загружают в разных дозировках через люки в крышке для загрузки жидкого исходного сырья. Водный раствор нитрата марганца, 20 содержащий растворсш1ую и дпспергпрованную двуокись азота и воду, вводят через отверстие в крышке бака в рудный шлам примерно в зону наиболее активного псремешивания в таких количествах, чтобы

25 обеопечить получение 2268 кг в день двуокиси марганца прп разложении нитрата марганца, полученного путем контактного выщелачивания руды. 11сто шиком нитрат635885 ного выщелачивающего раствора, содержащего растворенную и диспергированпую двуокись азота, служит жидкостный контактный конденсатор, снабженный диском и тороидальной контактной камерой, через которую пропускают раствор нитрата маргапца и в которую направляют двуокись азота и водяные пары, полученные в результате разложения обработанного раствора нитрата марганца. Раствор нитрата марганца, получающийся в результате динамического контактного выщелачивания тонко измельченной руды водным нитратным раствором, содержащим двуокись азота, имеет концентрацию Мп(КОз) порядка

30 /о по весу, поддерживающуюся путем добавления воды и удалением раствора из бака. Нитратный раствор, полученный путем выщелачивания, удаляют из бака через внутренний отстойник, расположенный в верхней части бака, посредством переливания через край получающегося при загрузке руды и водного раствора нитрата, содержащего дисперсную двуокись азота.

Около 757 л в минуту переливного раствора поступает в теплообменник, а оттуда через камеру конденсатора — на контактирование и конденсирование горячей двуокиси азота и паров воды, полученных конденсатором в результате разложения обработанного раствора нитрата марганца. Остальную часть переливного потока нитрата направляют в бак для обработки с целью удаления примеся и последующего разложения. Свежую азотную кислоту, нужную для реакции и придающую растворимость примесям окислов металлов, содержащимся в руде, а также для поддержания условий равновесия реакции, добавляют в количествах, необходимых для этих целей, в переливной поток, проходящий в конденсатор. Конденсатор снабжен вентиляционной трубой, соединенной с системой промывки и выброса, которая спроектирована для поддержания в верхней камере системы выщелачивания отрицательного давления и откачивания воздуха, проникающего в верхнюю камеру бака для выщелачивания в результате утечек через уплотнения и сальники, расположенные в верхней крышке.

Постоянную скорость ввода двуокиси азота и паров воды, образовавшихся в результате разложения раствора двуокиси марганца, полученного путем уже совершившегося контактного выщелачивания руды, устанавливают на величине, рассчитанной на производство около 2268 кг продукта двуокиси марганца в день, Концентрацию раствора нитрата марганца поддерживают порядка 30 по весу нитрата марганца в баке для выщелачивания.

Указанные выше параметры поддерживают постоянными, а температуру, рН и количество руды, содержащей МпО, в избытке IIQ отношению к азотистой кислоте в

65 шламе варьируют с целью определить соответствующие практические рабочие параметры для контактного выщелачивания руды. Нарушение системы выщелачивания проявляется в потерях двуокиси азота через вывод системы промывки. Парциальное давление окиси азота и паров воды в пространстве над шламом в баке для выщелачивания регулируют по результатам анализов образцов газа, отводящегося из оака.

При работе выщелачивающей системы выдерживают следующие интервалы параметров процесса:

Руда, равномерно От 35 до 50 измельченная, с раз- (можно примером частиц менять боль0,014 мм в количест- шие количеве, обеспечивающем ства, но это избыток МпО отно- не дает пресительно азотистой имуществ и кислоты, содержа- соответственщейся в растворе, г/1 но экономически не выгодно) рН От 0,8 до 1,2

Температура, С От 40 до 50

Параметры процесса исследуются путем поддержания постоянными двух параметров в указанных выше пределах, изменяя при этом один единственный параметр. Потери условий равновесия проявляются в выделении двуокиси азота через выход скруббера при следующих условиях:

Руда (размер частиц 0,074 мм) в избытке от азотистой кислоты, г/1 Менее 10 рН 3,0 и выше

Температура, С 80 и выше

Парциальное давление окиси азота и паров воды составляет от 50 до 150 ммрт. ст., в то время как остальные указанные выше параметры выдерживаются в указанных пределах. Точные величины парциального давления, угрожающего аварией системы, не получены, но по результатам наблюдений эта величина должна превышать 300 мм рт. ст.

Пример 2. Бак, снабженный паронагревательной оболочкой емкостью 3785 л и оборудованный мешалкой, наполняют сырым нитратом марганца, полученным из выщелачивающей системы, описанной в примере 1. Шлам медленно нагревают до

90 С, а рН регулируют до величины

4,8 — 5,0, медленно добавляя окись марганца, полученную из восстановленной руды, содержащей двуокись марганца. Шлам непрерывно перемешивают мешалкой в процессе нагревания и регулирования рН, а затем в течение одного часа фильтруют на грунтовом барабанном фильтре. Осадки промывают.

Указанную выше обработку осуществляют периодически, но та же самая обработ635885

5 ка может быть выполнена непрерывно, если установить ряд баков последовательно в поток.

Обработанный раствор нитрата марганца затем сконцентрируют до 55% по весу содержания нитрата марганца перед тем, как подвергать его разложению, поскольку такая концентрация является предпочтительной для практического и экономически выгодного разложения указанного раствора.

Средние результаты химического анализа отфильтрованного раствора нитрата марганца за указанный период работы составили:

Мп, г/1 130,0

К, r/1 5,5

Fe, частей на тысячу 0,9

Си, то же 0,6

Сг, 1,0 0

Al, 2,0

Zn, 7,0

Ni, 5,6

Со, 13,0

Mg, 9,0 25

Пример 3, Данные, приведенные в этом примере, получены при непрерывной работе системы разложения нитрата марганца в течение шестинедельного периода за шесть месяцев работы экспериментальной 30 установки.

При пуске установки концентрированный раствор нитрата марганца (описан в примере 2) вводят в бак диаметром 198 см и высотой 244 см, снабженный паровой рубаш- 35 кой высокого давления. Рубашка имеет поверхность теплообмена площадью 917 м .

Верхняя часть бака — замкнутый объем,за исключением отверстий под вал мешалки для ввода исходного раствора, вытяжки га- 40 зов и удаления продукта двуокиси марганца. В баке установлена двойная турбинная мешалка. Двуокись марганца в виде твердого продукта добавляют в раствор, чтобы получить шлам в количестве 6435 л с со- 45 держанием в нем твердой двуокиси марганца около 5% по весу.. После этого этап разложения осуществляют непрерывно, загружая раствор нитрата марганца в дозах, обеспечивающих 6435+-757 л шлама, в ко- 50 тором содержание твердой двуокиси марганца составляет от пяти до двадцати процентов по весу от общего количества шлама в процессе разложения. Непрерывность процесса при таком способе задана так, 55 чтобы получить от 1587 до 2495 кг в день продукта двуокиси марганца путем управляемой подачи тепла. Температуру разложения изменяют от 140 С до 146 С. Продукт двуокиси марганца непрерывно уда- 00 ляют из нижней части бака и по-существу .. маточный раствор целиком возвращают в бак для разложения, не разбавляя.

Весовое соотношение ионов калия и марганца в исходном растворе нитрата мар- 65

6 ганца составляет 1:28, а в маточном растворе его поддерживают равным 1:2 и до

1.3, выпуская количество маточного раствора, потребное для поддержания такого соотношения. Периодически на поверхности шлама появляется ненужная пена, и тогда для регулировки пенообразования добавляют противопенное вещество типа силикона. Образовавшиеся в верхней части бака газ двуокиси азота и пары воды направляют в жидкостный контактный конденсатор, снабженный диском и тороидальной контактной камерой, где они сразу конденсируются путем растворения и диспергирования газа и водяных паров в растворе нитрата марганца, подведенном к конденсатору из отстойника выщелачивающей системы, описанной в примере 1. Продукт — двуокись марганца, удаленный из бака разложения, высушивают при 110—

150 С. Сухой продукт состоит из четко очерченных высокочистых кристаллов двуокиси марганца с пиролюзитной структурой.

Чтобы проиллюстрировать чистоту продукта двуокиси марганца, ниже даются в сравнении анализы продукта и исходной руды.

Средние данные анализов продукта, вес %:

Мп 63,0 (МпОг — 99,5)

Fe 0,03

А1 0,007

Zn 0,0001

Си 0,0015

Cr 0,006

Ni 0,0025

SO 0,05

Нерастворимые остатки

Со

Щелочные и щелочноземельные металлы в виде сульфатов

1 1 О 3

0,02

0,007

0,15

Менее

0,05

Не обнаружен

0,004

46,4

6,3

5,9

4,0

2,0

0,2

0,08

0,07

0,06

0,05

0,03

0,02

Данные анализа основе, вес. %:

Мп

Fe

А120з

SlOa

К20

As

Ni

Zn

Со ..Cu

S исходной руды на сухой