СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МАРГАНЕЦСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ Российский патент 1997 года по МПК C22B47/00 

Описание патента на изобретение RU2082797C1

Изобретение относится к области добычи полезных компонентов геотехническими и гидрометаллургическими способами и может быть использовано на горнообогатительных предприятиях, в частности при извлечении марганца из марганецсодержащего сырья с получением растворов сульфата марганца.

Известен способ переработки марганецсодержащего сырья (пыли ферросплавных электропечей), включающий ващелачивание марганца серной кислотой в присутствии восстановителя сульфита натрия в смеси с соотношением Na2SO3:H2SO4 1,1 1,38:1 (авт.св. СССР N 1054437, кл. C 22 B 47/00, опубл. 15.11.83).

Недостатком данного способа является сравнительно низкая степень извлечения марганца, а также применение специального дорогостоящего реагента для восстановления марганца (4) сульфита натрия.

Известен способ выщелачивания марганца из марганцевых руд смесью серной и сернистой кислот при соотношении H2SO3:H2SO4 1 (Ненно Э.С. и др. Материалы II-ой Всесоюзной конференции по геотехнологическим методам добычи полезных ископаемых, М. Химия, 1975, кр. 1, с. 173 177).

Недостатками способа являются низкая степень извлечения марганца, а также применение в качестве восстановителя неустойчивого в водных растворах дорогостоящего реагента сернистой кислоты
Наиболее близки аналогом, взятым за прототип, является выщелачивание марганцевой серной кислотой с пропусканием сернистого газа (SO2) при интенсивном перемешивании без доступа воздуха, причем серную кислоту берут в количестве, не более стехиометрического по отношению к растворимым компонентам руды. Затем нагревают полученную суспензию при 95 100oC до удаления сернистого газа, при этом pH суспензии повышается до 3,6 4,0, в результате чего примеси выпадают в осадок.

Недостатком способа-прототипа является низкая степень извлечения марганца, дополнительные затраты на нагревание. Сравнительно низкая степень очистки растворов сульфата марганца от примесей (авт.св. СССР N 350850, кл. C 22 B 47/00, 13.09.72).

Технический результат повышение эффективности способа за счет увеличения степени извлечения марганца, исключение затрат на нагревание и более глубокой очистки растворов сульфата марганца от примесей. Это достигается тем, что сернокислотное выщелачивание марганецсодержащего сырья с различной степенью окисленности осуществляют с подачей в процесс сернистого газа с естественной температурой после обжига серного колчедана сернокислотного производства, взятом в соотношении SO4 к содержанию Mn4 в исходном сырье 1,95 2,5: 1. Очистку растворов сульфата марганца ведут отдувкой воздухом из суспензии (пульпы) остаточного содержания SO2 с последующим осаждением примесей щелочносоставляющими компонентами при pH 4,5 7,0. При этом, серную кислоту берут в количестве, не более стехиометрического по отношению к растворимым компонентам марганецсодержащего сырья. Температуру процесса выщелачивания 75 ± 5oC создают подачей в суспензию (пульпу) сернистого газа с температурой 80 100oC причем, смешение суспензии (пульпы) с сернистым газом осуществляют в эжекционном смесителе. Процесс осаждения примесей осуществляют при остаточной температуре суспензии (пульпы) 40 70oC.

Технологическая схема предлагаемого способа представлена в примерах. Отношение SO2 и Mn4+ в исходном сырье выбрано в пределах от 1,9 до 2,5 -1, так как при соотношении SO2 к Mn4+<1,9 ведет к снижению извлечения марганца в раствор в сравнении со способом прототипом, а при соотношении SO2 к Mn4+>2,5 приводит к увеличению расхода сернистого газа при незначительном изменении извлечения марганца в раствор.

Область pH для процесса очистки растворов сульфата марганца ограничена и находится в пределах 4,5 7,0, так как при pH <4,5 в суспензии (пульпе) остается большое количество таких примесей как Fe3+, Al3+, Zn2+, Cu2+ др.

При pH > 7,0 начинает выпадать гидроокись марганца, что ведет к увеличению потери марганца.

Внутри этой области с увеличением pH степень очистки раствора сульфата марганца от вышеуказанных примесей повышается.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Готовят суспензию (пульпу) из марганецсодержащего сырья и серной кислоты. Кислоту берут в количестве, не более стехоиметрического по отношению к растворимым компонентам перерабатываемого сырья. В полученную суспензию (пульпу) с определенной скоростью подают из сернокислотного производства сернистый газ, взятый в соотношении SO2 к содержанию Mn4+ в исходном сырье 1,9 2,5: 1, с естественной температурой после обжига серного колчедана 80 100oC для поддержания температуры процесса выщелачивания 75±5oC. При этом смешение суспензии (пульпы) и сернистого газа осуществляют через эжекционный смеситель. При смешении сернистого газа с суспензией (пульпой) происходит восстановление труднорастворимого четырех валентного марганца до двух валентного состояния, легко гидратируемого и, следовательно, легко растворимого в водных растворах серной кислоты. После завершения процесса выщелачивания проводят очистку раствора сульфата марганца от примесей. Для этого, в суспензию (пульпу) подают воздух для отдувки остаточного содержаний сернистого газа. Далее в суспензию (пульпу) подают щелочносоставляющие компоненты (например, газообразный аммиак, CaO, карбонатсоставляющее марганцевое сырье и т.д.) до pH 4,5 7,0. Процесс осаждения осуществляют при остаточной температуре 40 70oC, которую имеет суспензия (пульпы) после обработки ее сернистым газом в процессе выщелачивания. Выделившийся осадок, содержащий сложнохимические соединения (например, сложные двойные соли аммиака, железа и т.д.), направляют на утилизацию, а очищенный раствор сульфата марганца подают на дальнейшую переработку с получением различных соединений марганца.

Пример исполнения.

Способ-прототип.

В 100 г марганецсодержащего концентрата состава, Mnобщ. 28,6, Mn4+ 21,5, Ca 2,1, CO2 0,6, Al 2,7, Mg 0,25, Zn - 0,16, Feобщ. 9,5, SiO2 24,0, Sобщ. 0,3, K 1,68, Pb 0,28 (крупность 0,15 мм) добавляют 0,05 л 29%-ного раствора H2SO4 (17,5 г H2SO4) и 0,45 л H2SO3 концентрации 100г/л (35 г SO2) или SO2. При Т Ж суспензии 1:5 и концентрации серной кислоты 35 г/л отношение SO2 к Mn4+ в исходном сырье составляет 1,6:1.

Разложение марганцевого концентрата проводят в течение 1,0 ч при интенсивном перемешивании без доступа воздуха. После этого реакционную смесь нагревают при 95 100oC до разложения избытка H2SO3 и удаления свободного SO2. По мере удаления сернистого газа кислотность суспензии постепенно уменьшается, а по окончании выделения SO2 pH жидкой фазы достигается 4,0. Полученную суспензию отфильтровывают, выделяют осадок, а раствор сульфата марганца анализируют на содержание примесей. Определяют степень извлечения марганца. Результаты экспериментов приведены в табл. 1 и 2.

Предлагаемый способ.

К 100 г марганецсодержащего концентрата (крупность 0,15 мм) с тем же химическим составом добавляют 0,5 л 3,5%-ного раствора серной кислоты (17,5 г H2SO4). Полученную суспензию с Т Ж 1:5 и концентрации серной кислоты 35 г/л циркулируют с помощью микронасосов через эжекционный смеситель, в который подается сернистый газ с температурой 80 100oC из расчета соотношения SO2 к содержанию Mn4+ в исходном сырье:
1) 1,6:1; 2) 1,75 1; 3) 1,9:1; 4) 2,2:1; 5) 2,5:1 и 6) 2,7:1;
Температуру выщелачивания поддерживают в пределах 75±5oC. Время выщелачивания 1,0 час.

По окончании выщелачивания определяют степень извлечения марганца (табл. 1).

Затем в суспензию подают воздух до удаления остаточного содержания сернистого газа.

По окончании выделения SO2 в суспензию подают аммиак до получения pH, соответственно:
1) 4,0; 2) 4,5; 3) 5,0; 4) 6,0; 5) 6,0 и 6) 7,5.

Процесс осаждения осуществляют при остаточной температуре 40 70oC, которую имеет суспензия после обработки ее сернистым газом в процессе выщелачивания.

Полученные суспензии с указанным pH подвергают фильтрации, осадок отделяют, а фильтрат (раствор сульфата марганца) анализируют на остаточное содержание примесей.

Результаты экспериментов приведены в табл. 2.

Таким образом при переработке марганецсодержащего сырья по предлагаемому способу достигнуты более высокие показатели извлечения марганца, получены более чистые растворы сульфата марганца, пригодные для дальнейшей переработки с получением различных соединений марганца. Предложенный способ позволяет также исключить затраты на процесс нагревания.

Похожие патенты RU2082797C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МАРГАНЦА ИЗ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ 1991
  • Щелкин А.А.
  • Баранов В.М.
  • Бубнов В.К.
  • Яхно Я.И.
RU2039109C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИОКСИДА МАРГАНЦА ИЗ МАРГАНЦЕВОГО СЫРЬЯ 1991
  • Щелкин Алексей Алексеевич[Kz]
  • Баранов Владимир Михайлович[Kz]
  • Бубнов Василий Карпович[Kz]
RU2048562C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МАРГАНЦА ИЗ МАРГАНЕЦСОДЕРЖАЩИХ КОНЦЕНТРАТОВ 1996
  • Козлов В.А.
  • Рабинович Е.М.
  • Шаяхметова Р.А.
RU2100466C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СИЛИКАТНЫХ МОЛИБДЕНСОДЕРЖАЩИХ РУД 1992
  • Спирин Э.К.
  • Литвиненко В.Г.
  • Шелудченко В.Г.
  • Горбунов В.А.
  • Колов Г.Н.
RU2080404C1
СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАРГАНЦЕВЫХ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ В КАЧЕСТВЕ ОКИСЛИТЕЛЯ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ УРАНОВЫХ РУД 1999
  • Ларин В.К.
  • Литвиненко В.Г.
  • Сазанов Н.П.
  • Литвиненко Л.Г.
RU2179195C2
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ПИРИТНЫХ ОГАРКОВ 1992
  • Литвиненко В.Г.
  • Анастасов В.В.
  • Кириченко Т.Г.
  • Клещев Д.Г.
  • Толчев А.В.
RU2025518C1
СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ УРАНА ИЗ РУД 1995
  • Спирин Э.К.
  • Щелудченко В.Г.
  • Литвиненко В.Г.
  • Горбунов В.А.
  • Колов Г.Н.
RU2094512C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МАРГАНЦА ИЗ МАРГАНЕЦСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ 2011
  • Борноволоков Алексей Сергеевич
RU2484161C1
Способ переработки комплексного ванадий-, магний-, марганецсодержащего сырья 2015
  • Борноволоков Алексей Сергеевич
  • Ватолин Николай Анатольевич
  • Халезов Борис Дмитриевич
  • Крашенинин Алексей Геннадьевич
RU2618591C2
СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ МАРГАНЦА 1994
  • Литвиненко В.Г.
  • Горбунов В.А.
  • Анастасов В.В.
  • Ставская И.В.
RU2081064C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 082 797 C1

Реферат патента 1997 года СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МАРГАНЕЦСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

Изобретение относится к способу переработки марганецсодержащего сырья с получением раствора сульфата марганца, включающему сернокислотное выщелачивание марганецсодержащего сырья в присутствии сернистого газа, очистку растворов сульфата марганца от примесей и отделение выделившегося осадка. Сущность изобретения: сернокислотное выщелачивание марганецсодержащего сырья с различной степенью окисленности осуществляют с подачей в процесс сернистого газа с естественной температурой после обжига серного колчедана сернокислотного производства, взятом в соотношении SO2 к содержанию Mn4+ в исходном сырье 1,9 oC -2,5:1, очистку растворов сульфата марганца ведут отдувкой воздухом из суспензии (пульпы) остаточного содержания SO2 с последующим осаждением примесей щелочносоставлящими компонентами при pH 4,5 - 7,0; при этом серную кислоту берут в количестве не более стехиометрического по отношению к растворимым компонентам марганецсодержащего сырья, температуру выщелачивания 75 ± 5oC создают подачей в суспензию сернистого газа с температурой 80 - 100oC и смешение суспензии с сернистым газом осуществляют в эжекционном смесителе, при этом процесс осаждения примесей осуществляют при остаточной температуре суспензии 40 - 70oC. 4 з.п. ф-лы., 2 табл.

Формула изобретения RU 2 082 797 C1

1. Способ переработки марганецсодержащего сырья с получением раствора сульфата марганца, включающий сернокислотное выщелачивание марганецсодержащего сырья с подачей сернистого газа, очистку растворов сульфата марганца от примесей и отделение выделившегося осадка, отличающийся тем, что выщелачивание марганецсодержащего сырья с различной степенью окисленности осуществляют с подачей в процесс сернистого газа с естественной температурой после обжига серного колчедана сернокислотного производства, взятом в соотношении SO2 к содержанию Mn4+ в исходном сырье 1,9 2,5 1, очистку растворов сульфата марганца ведут отдувкой воздухом из суспензии остаточного содержания SO2 с последующим осаждением примесей щелочносоставляющими компонентами при рН 4,5 7,0. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что серную кислоту берут в количестве, не более стехиометрического по отношению к растворимым компонентам марганецсодержащего сырья. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру процесса выщелачивания 75 ± 5oС создают подачей сернистого газа с температурой 80 100oС. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешение суспензии с сернистым газом осуществляют в эжекционном смесителе. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс осаждения примесей осуществляют при остаточной температуре суспензии 40 70oС.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2082797C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Способ переработки марганецсодержащей пыли ферросплавных электропечей 1982
  • Агладзе Рафаэль Ильич
  • Хринькова Людмила Кирилловна
SU1054437A1
Машина для добывания торфа и т.п. 1922
  • Панкратов(-А?) В.И.
  • Панкратов(-А?) И.И.
  • Панкратов(-А?) И.С.
SU22A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Ненно Э.С
и др
Материалы II-ой Всесоюзной конференции по геотехнологическим методам добычи полезных ископаемых
- М.: Химия, 1975, кн
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Джино-прядильная машина 1922
  • Шиварев В.В.
SU173A1
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
Машина для добывания торфа и т.п. 1922
  • Панкратов(-А?) В.И.
  • Панкратов(-А?) И.И.
  • Панкратов(-А?) И.С.
SU22A1

RU 2 082 797 C1

Авторы

Щелкин А.А.

Бубнов В.К.

Баранов В.М.

Яковлев А.П.

Югай А.В.

Чернышов В.С.

Щелкин П.А.

Кончаков М.И.

Тихонов В.А.

Капканщиков А.М.

Даты

1997-06-27Публикация

1994-04-27Подача