СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МАРГАНЦЕВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТ ФОСФОРА Российский патент 2010 года по МПК C22B47/00 C22B1/02 C22B3/04 

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.

Наиболее близким к предлагаемому является способ спекания марганцевых концентратов с солями натрия (Na₂SO₄, NaCl, Na₂CO₃) 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.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в интенсификации процесса извлечения фосфора из концентрата, спеченного с NaCl или Na₂SO₄, в водный раствор при выщелачивании.

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 18·10³-22·10³ герц в секунду в течение 15-30 минут, а фильтрацию и сушку готового концентрата ведут в ультразвуковых полях с частотой колебаний 18·10³-22·10³ 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.

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 18·10³-20·10³-22·10³ герц в секунду в течение 15-30 минут. Фильтрацию и сушку полученного концентрата ведут в ультразвуковых полях с частотой колебаний 18·10³ герц в секунду. Полученные концентраты подвергали химическому анализу. В результате исследований установлено, что максимальное извлечение фосфора в раствор с воздействием ультразвуковых колебаний при 18·10³-22·10³ 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 9-14·10³ 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 22·10³ 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 18·10³ до 22·10³ 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 18·10³ до 22·10³ 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 18·10³ 0,04   60 15 18·10³ 0,04   40 15 18·10³ 0,04   20 15 18·10³ 0,11   60 30 18·10³ 0,04   60 45 18·10³ 0,04   60 60 18·10³ 0,04   60 15 9·10³ 0,14   60 15 14·10³ 0,11   60 15 18·10³ 0,04   60 15 20·10³ 0,04   60 15 22·10³ 0,04   60 15 28·10³ 0,04 Фильтрация   8 9·10³ 0,04 раствора   4 18·10³ 0,04     4 20·10³ 0,04     4 22·10³ 0,04     4 22·10³ 0,04 Сушка     18·10³ Содержание концентрата     20·10³ воды в     22 20·10³ концентрате,     10 20·10³ %     22 20·10³ 90     30 22·10³ 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   Na₂SO₄ Na₂SO₄ 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.

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к способу переработки марганцевых концентратов для очистки от фосфора. Способ включает спекание концентрата с солями натрия при 950-1000°С в весовом соотношении 1:0,4, последующее водное выщелачивание с переводом фосфора в раствор. Затем осуществляют фильтрацию и сушку концентрата. При этом выщелачивание ведут с использованием воздействия ультразвуковых колебаний с частотой 18·10³-22·10³ герц в секунду в течение 15-30 минут. Фильтрацию и сушку готового концентрата ведут в ультразвуковых полях с частотой колебаний 18·10³-22·10³ герц в секунду. Техническим результатом является повышение качества марганцевого концентрата путем снижения в нем концентрации фосфора. 2 табл.

Способ переработки марганцевого концентрата для очистки от фосфора, включающий 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, отличающийся тем, что выщелачивание ведут с использованием воздействия ультразвуковых колебаний с частотой 18·10³-22·10³ Гц/с в течение 15-30 мин, а фильтрацию и сушку готового концентрата ведут в ультразвуковых полях с частотой колебаний 18·10³-22·10³ Гц/с.