Способ переработки окисных марганцевых руд Российский патент 2022 года по МПК C22B47/00 

Изобретение относится к химическому обогащению обедненных окисных марганцевых руд, в частности руд, содержащих соединения марганца выше 7,0%, и может быть использован в технологии получения концентрата марганца более 90,0%, который можно использовать в металлургии и химической промышленности.

Известен способ переработки окисных марганцевых руд (RU 2196183, МПК С22В 47/00, опубл. 10.01.2001 г.). Способ включает обработку измельченной марганцевой руды при 40-90°C абгазной соляной кислотой 5,3 - 12 N при Т:Ж=1:(3,0-8,0). Выделяющийся хлор поглощают щелочным раствором. После отстаивания пульпы концентрат марганца выделяют смешиванием раствора соли марганца с щелочным раствором после поглощения хлора при поддержании рН 9-12.

Недостатком способа является получение огромного количества щелочных сточных вод, содержащих активный хлор. Из-за нехватки хлора (половина хлора при поглощении щелочью перейдет в NaCL) происходят большие потери со сточными водами соли марганца.

Известен двухстадийный способ переработки карбонатной руды 5,0% раствором соляной кислоты. Полученный концентрат на второй стадии обрабатывают соляной кислотой 20,0-24,0% (RU 2448175, МПК С22В 47/00, опубл. 20.04.2012 г.).

Недостатком данного способа является повышенный расход соляной кислоты, так как кислота срабатывается при 80°C до 25,0 г/л, кроме того соляная кислота концентрацией до 24,0% извлекает из руды соединения марганца только до 2,5-3,6%, т.е. имеет место перерасход марганцевой руды, а использование четвертичных аммониевых соединений от 1,0 до 5,0% загрязняет сточные воды.

Известен способ переработки марганецсодержащих материалов (RU 2280089, МПК С22В 47/00, опубл. 20.07.2006 г.), включающий перевод марганца и сопутствующих примесей в раствор обработкой минеральной кислотой с выделением хлора, поглощение хлора щелочным раствором, отделение примесей с получением раствора соли марганца, последующее выделение концентрата марганца, при этом обработку минеральной кислотой ведут в 2 стадии: на первой стадии исходный марганецсодержащий материал обрабатывают соляной или серной кислотой, на второй стадии - соляной кислотой; корректируют среду при выделении концентрата марганца известковым молоком.

Недостатком способа является большая трудоемкость и сложность процесса переработки.

Задачей изобретения является разработка недорогого и простого способа обогащения марганцевой руды концентрацией выше 7,0% до концентрации не менее 90,0% за счет более эффективного использования выделяющегося при выщелачивании хлора, а также использования окислительных возможностей кислорода воздуха для более полного извлечения концентрата марганца.

Технический результат заключается в более полном извлечении концентрата марганца из руды за счет совместного использования соляной и серной кислоты, а полученный концентрат используется в металлургии совместно с извлеченным железом.

Задача решается, а технический результат достигается способом переработки окисных марганцевых руд, включающим химическое выщелачивание соединений марганца смесью соляной и серной кислот, причем предварительно в реактор с измельченной окисной марганцевой рудой загружают серную кислоту при соотношении Т:Ж=1:3-5, обеспечивающем подвижность реакционной массы, в которую в процессе перемешивания подают соляную и серную кислоту в соотношении 1:1, осуществляют перевод соединений марганца в раствор обработкой смесью соляной и серной кислот с выделением хлора, которым обеспечивают осаждение концентрата марганца из раствора при рН среды 8,5-10 и температуре 40,0-90,0°C, при этом корректируют среду известковым молоком, а для полного осаждения в реактор добавляют кислород из воздуха, после чего осуществляют фильтрацию концентрата марганца, промывку и сушку.

Согласно изобретению в раствор соединений марганца, содержащий серную кислоту, можно добавлять хлористый кальций для получения хлористого водорода в активной форме, который используют для дополнительного выщелачивания из марганцевой руды соединений марганца.

Согласно изобретению шлам стадии выщелачивания, содержащий гидрооксид алюминия и оксид кремния, после промывки водой и сушки можно использовать для получения строительного материала.

Технический результат изобретения достигается благодаря следующему.

В процессе переработки окисных марганцевых руд происходят основные химические процессы:

MnO₂+4HCl→MnCl₂+Cl₂+2H₂O

MnCl₂+H₂SO₄→MnSO₄+2HCl

2MnSO₄+2Са(ОН)₂→2Mn(OH)₂+2CaSO₄

2Mn(OH)₂+Ca(OH)₂+Cl₂=Mn(OH)₂ CaCl₂+3H₂O+Mn₂O₃

CaCl₂+H₂SO₄=CaSO₄+2HCl

Диоксид марганца MnO₂ выщелачивается соляной кислотой с образованием хлорида марганца, который взаимодействует с серной кислотой с выделением хлористого водорода, который в момент выделения проявляет повышенную химическую активность и более полно разрушает окислы марганца, образуя из них хлорид марганца. В окисной марганцевой руде в результате остается соединений марганца менее 0,11%. При этом образующийся хлор используется в присутствии известкового молока Са(ОН)₂, обеспечивающего рН среды 8,5-10, для осаждения из раствора концентрата марганца в виде Mn₂O₃.

Не предусмотренная очистка от железа упрощает и удешевляет технологический процесс выщелачивания соединений марганца. Предложенная технология позволяет экономить более дорогую соляную кислоту за счет совместного использования с серной кислотой, при этом за счет выделяющегося хлористого водорода в активной форме происходит более эффективное выщелачивание соединений марганца из руды. Кроме того, использование серной кислоты позволяет получать строительный материал - гипс CaSO₄.

Реализация предложенного способа обогащения окисных марганцевых руд подтверждается следующими примерами.

Пример 1. 1000 кг рыхлой окисной марганцевой руды, состав которой указан в таблице 1,

загружают в реактор с перемешивающим устройством. Туда же загружают 92%-ную серную кислоту в количестве, обеспечивающем соотношение Т:Ж=1-3,5 для поддержания подвижности реакционной массы. Включают перемешивание и подают 37,5%-ную соляную и 92%-ную серную кислоту в соотношении 1:1. Соляная кислота взаимодействует с соединениями марганца с образованием хлорида марганца MnCl₂ и хлора Cl₂, который отгоняется из зоны реакции. Образующийся. MnCl₂ взаимодействует с серной кислотой с образованием хлористого водорода и сульфата марганца MnSO₄. Хлористый водород в момент образования проявляет высокую активность и более полно разрушает соединения марганца в руде, в которой их остается не более 0,11%. Для выщелачивания из руды 71,2 кг диоксида марганца потребуется 77,57 кг соляной кислоты и 60,35 кг серной кислоты. После выщелачивания соединений марганца из руды избыток серной кислоты через фильтр вымывает из реактора отработанную руду, а сульфат марганца MnSO₄ совместно с серной кислотой направляется на повторную операцию по выщелачиванию соединений марганца. По достижении концентрации MnSO₄ 150-250 г/л определенную часть раствора смешивают в отдельном реакторе с хлоридом кальция CaCl₂ для срабатывания остаточной серной кислоты. Полученный гипс CaSO₄ отделяют на фильтре, а раствор сульфата марганца направляют в реактор осаждения концентрата марганца Mn₂O₃. В этот же реактор подается выделяющийся хлор для окисления гидрооксида марганца Mn(ОН)₂ до Mn₂O₃. Для более полного осаждения соединений марганца в реактор подают кислород воздуха. В реакторе поддерживается рН среды 9-10 известковым молоком Са(ОН)₂. Отработанную руду промывают водой и используют как строительный материал. Время выделения концентрата марганца из руды - один час сорок минут, его выделение из раствора составляет 99,3%. Выход концентрата марганца - 70,56 кг.

Пример 2. 1000 кг окисной марганцевой руды, состав которой указан в таблице 2,

загружают в реактор с механическим перемешиванием, туда же загружают серную кислоту в количестве, обеспечивающем Т:Ж=1-4. Процесс осуществляли аналогично примеру 1. Для выщелачивания 107,2 кг диоксида марганца необходимо соляной кислоты 85,24 кг, серной кислоты 114,43 кг. Выделение концентрата марганца из руды составляет 99,0%. Время выделения - один час сорок минут. Выход концентрата марганца - 104,00 кг.

Пример 3. 1000 кг окисной марганцевой руды, состав которой указан в таблице 3,

загружают в реактор с механическим перемешиванием, туда же загружают серную кислоту в количестве, обеспечивающем Т:Ж=1-4,5. Процесс осуществляли аналогично примеру 1. Для выщелачивания из руды 144,1 кг диоксида марганца необходимо соляной кислоты 121,05 кг, серной кислоты 162,5 кг. Выделение концентрата марганца из руды составляет 99,0%. Время выделения - один час сорок минут. Выход концентрата марганца - 162,50 кг.

Из приведенных примеров переработки окисных марганцевых руд с различным содержанием соединений марганца (выше 7,0%) предложенный способ обеспечивает выделение концентрата марганца не менее 99%.

Таким образом, изобретение позволяет наиболее полно извлекать концентрат марганца из обедненных окисных марганцевых руд благодаря совместному использованию соляной и серной кислоты. Способ обеспечивает экономию дорогой соляной кислоты, кроме того позволяет получать гипс в качестве строительного материала.

Изобретение относится к химическому обогащению обедненных окисных марганцевых руд, в частности руд, содержащих соединения марганца выше 7,0%, и может быть использован в технологии получения концентрата марганца более 90,0%, который можно использовать в металлургии и химической промышленности. Способ переработки окисных марганцевых руд включает химическое выщелачивание соединений марганца смесью соляной и серной кислот, причем предварительно в реактор с измельченной окисной марганцевой рудой загружают серную кислоту при соотношении Т:Ж=1:3-5, в которую в процессе перемешивания подают соляную и серную кислоту в соотношении 1:1, осуществляют перевод соединений марганца в раствор обработкой смесью соляной и серной кислот с выделением хлора, которым обеспечивают осаждение марганцевого концентрата из раствора при рН среды 8,5-10 и температуре 40,0-90,0°C, при этом корректируют среду известковым молоком, добавляют кислород из воздуха, фильтруют концентрат марганца, промывают и сушат. Изобретение направлено на увеличение извлечения концентрата марганца из руды. 2 з.п. ф-лы, 3 пр., 3 табл.

1. Способ переработки окисных марганцевых руд, включающий химическое выщелачивание соединений марганца смесью соляной и серной кислот, причем предварительно в реактор с измельченной окисной марганцевой рудой загружают серную кислоту при соотношении Т:Ж=1:3-5, обеспечивающем подвижность реакционной массы, в которую в процессе перемешивания подают соляную и серную кислоту в соотношении 1:1, осуществляют перевод соединений марганца в раствор обработкой смесью соляной и серной кислот с выделением хлора, которым обеспечивают осаждение марганцевого концентрата из раствора при рН среды 8,5-10 и температуре 40,0-90,0°C, при этом корректируют среду известковым молоком, а для полного осаждения в реактор добавляют кислород из воздуха, после чего осуществляют фильтрацию концентрата марганца, промывку и сушку.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в раствор соединений марганца, содержащий серную кислоту, добавляют хлористый кальций для получения хлористого водорода в активной форме, который используют для дополнительного выщелачивания из марганцевой руды соединений марганца.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что шлам стадии выщелачивания, содержащий гидрооксид алюминия и оксид кремния, промывают водой, сушат и направляют на получение строительного материала.