СПОСОБ ОЧИСТКИ МАРГАНЦЕВОГО СЫРЬЯ ОТ ФОСФОРА Российский патент 2012 года по МПК C22B7/00 

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к подготовке марганцевого сырья для плавки, и может быть использовано для очистки сырья от фосфора.

Известен пирометаллургический способ выплавки низкофосфористого марганцевого шлака из высокофосфористых руд [1, с 220]. Сущность способа заключается в приготовлении шихты, содержащей высокофосфористый марганцевый концентрат, кокс, металлическую стружку или металлолом с последующим плавлением шихты в электропечи. При выплавке получают высокофосфористый попутный металл и марганцевый шлак. Попутный металл с высоким содержанием фосфора не находит применения. Низкофосфористый шлак взамен марганцевого концентрата используется для выплавки марганца и марганцевых сплавов. Недостатки способа заключаются в сложности и высокой стоимости металлургической операции - плавке шихты, высоком расходе кокса, электроэнергии, металлической стружки, металлолома. Большие потери марганца и железа с попутным металлом, который складируется в отвалы, так как является отходом производства.

Наиболее близким к предлагаемому является способ переработки бедных марганецсодержащих руд [2]. Известный способ включает классификацию морских железомарганцевых конкреций с получением фракции менее -0,044 мм и фракцию -1+0,044 мм, которую подвергают восстановительному обжигу при 550-650°С, при этом в качестве восстановителя применяют уголь и/или торф, кокс в количестве 8-12% от массы исходного материала. Обожженный материал охлаждают, подвергают магнитной сепарации в слабом магнитном поле с получением продукта, обогащенного железом и фосфором, который не находит применения и складируется в отвал. Немагнитный материал с содержанием марганца 30% подвергают магнитной сепарации в сильном магнитном поле. В результате получают немагнитный продукт силикатов или силикатов цветных металлов, который не находит применения и складируется в отвал. Магнитный концентрат (содержание марганца 40-50%) подвергают окомкованию с применением в качестве связующего бентонина [3]. Сушат при 250-800°С с обработкой ультразвуком частотой 22 кГц-3 МГц [3] и горячими газами.

Известный способ [2] обладает рядом недостатков: сложная многостадийная (фиг.1) схема переработки (12 операций), применение дорогого процесса восстановительного обжига. Необходимость применения гидрометаллургических процессов [1. стр.220] для переработки мелких фракций -0,044 мм. Образование отходов, которые не находят применения и складируются в отвалы. Для сушки концентрата применяют ультразвук с высокими частотами 22 кГц-3 МГц [3].

Наиболее близким является способ [1. С.221-257] выщелачивания в 0,5 нормальной азотной кислоте при отношении Т:Ж=1:3 спека, полученного обжигом высокофосфористого концентрата с содой, при дозировке соды 400 грамм на 1 килограмм концентрата. Спекание осуществляют при 850-900°С в течение 1 часа. При выщелачивании спека азотной кислотой фосфор извлекается в раствор. Содержание фосфора в переработанном концентрате снижается от 0,35% до 0,12%. Недостаток этого способа заключается в многостадийности процесса, использовании дорогих, дефицитных, агрессивных реагентов, высоком расходе тепла на операцию спекания шихты, высоком расходе энергии.

Задача, решаемая изобретением, состоит в упрощении технологии, снижении расхода реагентов и энергии.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в оптимизации крупности сырья, исключении из технологии дорогих и дефицитных реагентов, оптимизации магнитного обогащения и оптимизации сушки концентрата.

Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата способ очистки марганцевого сырья от фосфора, включающий измельчение исходного сырья, классификацию, магнитную сепарацию и сушку, отличающийся тем, что исходную руду одновременно подвергают промывке и грохочению на сетке 0,25 мм, фракцию -0,25 мм отправляют в отвал, фракцию +0,25 мм измельчают до крупности 0,074 мм, подвергают магнитной сепарации при напряженности магнитного поля 7000-9000 эрстед, с последующей сушкой концентрата горячими газами, при этом на него воздействуют ультразвуком частотой 18-21 килогерц при одновременном разрыхлении концентрата.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что взамен многостадийных технологий [1, 2, 3] с использованием дорогих, дефицитных, агрессивных реагентов соды и азотной кислоты предлагается новый способ очистки марганцевого сырья от фосфора, включающий одновременную промывку и грохочение на сетке 0,25 мм, при этом получают фракцию -0,25 мм с высоким содержанием фосфора 0,06-0,5% и низким содержанием марганца 4,5-2,4%. Эта фракция не находит применения в металлургии и складируется в отвал. Во фракции +0,25 мм концентрируется основная масса марганца до 44-54% при низком удельном содержании фосфора 0,007-0,0079 (таблица 1). Далее фракцию +0,25 мм подвергают измельчению до крупности менее 0,074 мм и обрабатывают в магнитном поле при напряженности 7000-9000 эрстед с последующей сушкой горячими газами, при этом воздействуют ультразвуком частотой 18-21 килогерц. Предлагаемым способом получили низкофосфористый концентрат, содержащий 50% марганца при удельном содержании фосфора 0,0033, что ниже требований ГОСТов (0,0035) для выплавки ферросплавов. При промывке сырья водой из него удаляют органические остатки от растений, отходы древесины, гумус, почву, а также минеральные частицы (глину, песок). При тонком измельчении фосфор концентрируется в мелкой фракции. Соединения фосфора являются немагнитным материалом. Поэтому при магнитном обогащении в концентрат извлекаются марганцевые минералы, а соединения фосфора остаются в немагнитной части руды в отходах, что подтверждено экспериментально (таблица 1). Результаты исследований указывают на высокое содержание фосфора в мелких классах, что позволило обосновать новый способ очистки марганцевых концентратов от фосфора.

Таблица 1 Гранулометрический состав исходной руды с распределением компонентов по классам крупности Классы, мм Выход, % Содержание, % Распределение, % Удельное содержание фосфора Р/Mn Mn P SiO₂ Mn P SiO₂ -100+75 2,2 45,0 0,35 14,26 2,87 2,94 0,91 0,0078 -75+50 0,6 53,0 0,4 0,74 1,02 0,92 0,01 0,0076 -50+25 7,5 39,4 0,29 26,96 9,45 8,28 5,83 0,0074 -25+12 10,2 44,4 0,32 17,22 14,46 12,47 5,08 0,0072 -12+6 12,0 47,0 0,33 13,76 18,02 15,13 4,78 0,0070 -6+3 14,5 46,9 0,33 12,3 21,73 18,26 5,17 0,0070 -3+1 7,5 48,1 0,35 10,0 11,52 10,0 2,17 0,0073 -1+0,5 8,0 42,9 0,34 - 10,97 10,4 - 0,0079 -0,5+0,25 11,0 17,2 0,16 57,6 6,04 6,72 76,05 0,0093 -0,25+0,1 15,3 4,5 0,065 - 2,2 3,78 - 0,0144 -0,1 11,2 4,8 0,26 - 1,72 11,1 - 0,0542 -0,074 10 2,4 0,53 42,1 1,43 16,6 - 0,2

Мокрые марганцевые концентраты в зимнее время нельзя перевозить в связи со смерзаемостью. Поэтому в изобретении обогащенный концентрат подвергают сушке горячими газами с одновременным воздействием ультразвука частотой 18-21 килогерц. Полученный концентрат не подвержен смерзанию.

Пример. Исследованию подвергали марганцевую руду Уватского месторождения, участок Николаевский. Исходный состав руды, мас.%: Mn - 31,3; Р - 0,26. При очистке марганцевой руды по предлагаемому способу сырье подвергали промывке водой, измельчению до крупности менее 0,074 мм, магнитному обогащению при напряженности магнитного поля 8000 эрстед и сушке горячими газами с одновременным воздействием ультразвуковым полем частотой 20 килогерц и перемешиванием. В результате получали концентрат, содержащий 49,2% Mn, 0,12% Р и 6% влаги, который согласно ГОСТа 24236-80 пригоден для выплавки ферромарганца, силикомарганца, марганца (таблица 2).

Таблица 2. Показатели технологий Технические характеристики По предлагаемому способу По прототипу Расход реагента при спекании Нет Сода 400 кг/т 850-900°С 1 час Расход азотной кислоты, 1N Нет 3 м³ Расход воды на промывку 3 м³ 3 м³ Измельчение концентрата 0,074 0,16-0,074 Магнитное обогащение 8000 эрстед нет Сушка концентрата 0,5 час 1,5 час

Сравнительный анализ предлагаемого способа и прототипа приведен в таблице 2, из которой очевидны преимущества предлагаемого способа переработки марганцевых руд Уватской группы месторождений (участок Николаевский) по сравнению с прототипом-способом спекания с содой при температуре 900°С с последующей промывкой обожженного концентрата раствором азотной кислоты, промывкой и сушкой концентрата.

Источники информации

1. Гасик М.И., Лякишев Н.П., Емлин Б.И.

Теория и технология производства ферросплавов. // М. «Металлургия». 1988

(Дефосфорация марганцевых концентратов электрометаллургическим способом на странице 221-227 прототип).

(Гидрометаллургический способ дефосфорации марганцевых концентратов на странице 220).

2. Патент RU 2175022. С1 МПК С22В 47/00, С22В 1/02, В03В 5/62, В03С 1/005 01.08.2000.

3. Описание изобретения к авторскому свидетельству 691502, МПК С22В 1/16 15.10.79. Способ сушки рудных окатышей.

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к подготовке марганцевого сырья для плавки, и может быть использовано для очистки сырья от фосфора. Исходное марганцевое сырье одновременно подвергают промывке и грохочению на сетке 0,25 мм. Фракцию -0,25 мм отправляют в отвал, а фракцию +0,25 мм измельчают до крупности 0,074 мм, подвергают магнитной сепарации при напряженности магнитного поля 7000-9000 эрстед с последующей сушкой концентрата горячими газами, при этом на него воздействуют ультразвуком частотой 18-21 килогерц с одновременным разрыхлением концентрата. Изобретение направлено на оптимизацию крупности сырья, исключение из технологии дорогих и дефицитных реагентов, оптимизацию магнитного обогащения и сушки концентрата. 1 ил., 2 табл. 1 пр.

Способ очистки марганцевого сырья от фосфора, включающий измельчение исходного сырья, классификацию, магнитную сепарацию и сушку, отличающийся тем, что исходную руду одновременно подвергают промывке и грохочению на сетке 0,25 мм, фракцию -0,25 мм отправляют в отвал, фракцию +0,25 мм измельчают до крупности 0,074 мм, подвергают магнитной сепарации при напряженности магнитного поля 7000-9000 эрстед с последующей сушкой концентрата горячими газами, при этом на него воздействуют ультразвуком частотой 18-21 кГц с одновременным разрыхлением концентрата.