Способ переработки марганцевых руд Советский патент 1984 года по МПК C22B47/00 C01G45/02 

I1 Изобретение относится к обогащению марганцевых руд и может быть использовано для производства высококачественных марганцевых концентратов. Известен способ переработки марганцевьгх руд раствором серной кислоты, содержащим ионы двухвалентного железа, которые непрерывно регенерируются за счет пропускания через пульпу электрического тока 1, Недостатком этого способа является большой расход анодного тока на выделение кислорода, который не находит промышленного применения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ переработки марганцевых руд, включающий выщелачивание марганца из руды раствором, содержащим ионы двухвалентного железа, полу11енные восстановлением железа- 11 в катодном пространстве диафрагменного электролизера, и вьщеление двуокиси марганца из полученного после выщелачивания электролита на аноде. Этот способ заключается во введении в раствор электролита окислительновосстановительной смеси ионов железа- О и -iTi суммарной концентрацией 14-21 г/л. На катоде ионы железа-I восстанавливаются до ионов железа-L Вытекающий из катодной части электролизера раствор, содержащий ирны железа- |1 , направляют на процесс выщелачивания марганца из руды. В процессе выщелачивания ионы железа- и окисляют ся до ионов железа- Ш . После отделе ния нерастворивщейся части руды раст вор, содержащий ионы марганца- N и железа- ш , направляют в анодную часть электролизера и на аноде осаждается электролитическая двуокись марганца. Обедненный по ионам марган ца- I раствор, содержащий кислоту, через диафрагму переходит из анодной в катодную часть электролизера 2. Недостатком известного способа является высокое содержание ионов железа, а также соединений кремния и фосфора в растворе, что оказывает отрицательное влияние на процесс электроосаждения двуокиси марганца - значительно снижает выход по току и степень чистоты получаемого продукта. Кроме того, процесс выщелачивания проводится в отдельном реакторе, что требует дополнительных затрат на обо рудование и обслуживание. 792 Целью изобретения является увеличение выхода по току и степени чистоты двуокиси марганца, а также упрощение процесса. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу переработки марганцевых руд, включающему вьщ;елачивание марганца из руды раствором, содержа1дим ионы двухвалентного железа, полученные восстановлением железа- iTi в катодном пространстве диафрагменного электролизера, и выделение двуокиси марганца из полученного после выщелачивания электролита на аноде, выщелачивание руды проводят в катодном пространстве электролизера при поддержании концентрации ионов железа в растворе католита 0,5-0,7 г/л, а электролит перед выделением двуокиси марганца обрабатывают карбонатной марганцевой рудой. В катодной части электролизера при непрерывном перемешивании пульпы происходит выщелачивание марганца из руды. При этом одновременно протекают реакции окисленияионов железа-f до ионов железа-Ш двуокисью марганца, руды и катодного восстановления ионов железа- Ш до ионов железа- П . Вытекающий из катодной части раствор, содержащий ионы марганца- ш и железа- Ш , направляют на процесс очистки от ионов железа- Ш . Очистку проводят гидролитическим способом, заключающимся в нейтрализации раствора марганцевой карбонатной рудой с вьшадением твердой фазы гидроксидов железа- ill . При этом в растворе снижается концентрация кремния и фосфора из-за образования их нерастворимых соединений. После отделения твердой фазы очищенный раствор солей марганца направляют в анодную часть электролизера. На аноде осаждается эле,ктролитическая двуокись марганца повышенной чистоты с выходом по току 9495%. Анолит, обедненный ионами марганца- ж и содержащий свободную кислоту, через диафрагму протекает в катодную часть электролизера, где происходит выщелачивание марганца из РУДЫ. Ионы железа, особенно ионы железа- U , оказывают отрицательное влияние на проце:сс электроосаждения дву- . окиси марганца снижают выход по току и загрязняют анодный продукт. При концентрации ионов железа- li в растворе, равной 2 г/л, выход электролнтической двуокиси марганца по току равен нулю, а при наличии ионов железа- ш в растворе с концентрацией 14-21 г/л выход электролитической двуокиси марганца по току составляет 30-40%. При этом содержание железа- Ж в анодном осадке достигает 5-10%. Известный способ предусматривает наличие ионов железа- И в анолите с концентрацией 14-21 г/л. При этом анолит содержит также ионы железа-М (0,1-0,3 г/л), что обусловлено диффузией этих ионов через диафрагму из катодной части электролизера в анодную. Наличие в анолите ионов железа, а также соединений кремний и фосфора приводит к резкому снижению выхода по току и степени чистоты элeктpoj итической двуокиси марганца. По данны полученным при опробировании процесс гидроэлектрометаллургической переработки марганцевых руд известным способом, выход по току электролитической двуокиси марганца составляет 15- 35%, а содержание железа в ней дости гает 5-10%. Проведение процесса очистки растворов от ионов железа- iTi (при этом в растворе снижается содержание и других примесей) становится возможным благодаря снижению концентрации . этих ионов в католите до 0,5-0,7 г/л (вместо 14-21 г/л в известном спосо.бе). С другой стороны, возможность проведения процесса выщелачивания пр столь низких концентрациях ионов жел за в растворе достиг.ается путем проведения выщелачивания в катодной час ти электролизера,, в которой происходит непрерывная регенерация ионов -железа- и катодным восстановлением ионов железа- iji Проведение процесса вьш;елачивания и электроосаждения электролитической двуокиси марганца в одном аппаратеэлектролизере способствует снижению расходов на оборудование и обслужива ние. Область концентрации ионов железа в католите, равная 0,5-0,7 г/л, выбрана оптимальной, так как дальнейшее повьпцение концентрации связано с осложнением процесса очистки растворов от железа, а ниже 0,5 г/л - на катод реакция восстановления ионов железа- ш частично заменяется реакцией восстановления ионов водорода. Пример. Проводилась.электрохимическая переработка марганцевого окисного флотоконцентрата, включающая следующие технологические стадии: электролиз с получением электролитической двуокиси марганца на аноде с одновременным вьпцелачиванием марганца из руды в катодной части электролизера и очистку раствора, вытекающего из катодной части электролизера от железа и других примесей. Состав исходного сырья: Чиатурский марганцевый окисный флотоконцентрат,, %: суммарный марганец31,94 МпО 29,84; СаО 5,01; Si Og 21,72; 0,itft 1,66; 1,83; отработанный травильньй раствор, получаемый на металлургическом заводе, г/л: MnS04 1,55-,- -244,0,. марганцевая карбонатная руда, %: суммарный марганец 26,8; СаО 8,9; siOj 20,6; Pj,05 0,58; 2,66; 2,51. Процессы электролиза и выщелачивания проводились в электролизере, анодная и катодная части которого разделены диафрагмой из перхлорвиниловой ткани, предварительно уплотненной ки пячением в. водном растворе сульфата натрия в течение 2 ч. Катод - нержавеющая сталь, анод - сплав свинца с серебром. Анодная и катодная плотности тока 1 А/дм соответственно.Температура католита-82°С, анолита . Объемы анолита и католита составляют 310 и 300 мл соответственно. Скорость вытекания раствора из катодной части 25 мл/ч, а скорость подачи раствора в анодную часть 26 мл/ч. Сила тока 0,9А, , Состав католита, г/л: МпбО 142,1, Ре(504)з 2,18; (,55TI SiO 1, 0,6. Состав анолита, г/л: Мп50 125,1; Fej (504)5 0,0034, (,001)i Fe2t - нет-, SiOj 0,5 0,1. В катодную часть электролизера через каждьш час подавали марганцевый окисный флотоконцентрат и отрабо танный травильный раствор в ве 3 г и 0,1 мл соответственно. Попу чённая пульпа непрерывно перемешивалась. Раствор, вытекающий из катодной части электролизера, очищался от же- , леза-Ш и рудных примесей. Нейтрализация раствора проводилась марганцевой карбонатной рудой до-рН--4,5 тгрИ1 50-55°С. На каждые 100 мл очищаемого раствора добавлялось 5 г руды. После фильтрации от твердой фазы раствор имеет следующий состав, г/л: Мп304 ,2i Ре2(504)з 0,0034 (Fe 5 0,001); , 0,5PC г 0,1. Этот раствор вводят в анодную часть электролизера. Результаты электролиза с продолжительностью 10 ч приведены в таблице. Здесь же для сравнения приводятся результаты проведенного опробирования процесса гидроэлектрометаллургической переработки марганцевого окисного флотоконцентрата по известному способу. Использование предлагаемого способа электрохимической переработки марганцевьгх руд обеспечивает по сравнению с существующими способами увеличение выхода электролитической двуокиси марганца по току на 6465%; повышение степени чистоты электролитической двуокиси марганца: содержание основного вещества МпО,, увеличивается на 13-1А%, а содержание , 5.о., и Pj Oj снижаются соответстиенно на 95-96, 79-80 и 87-88% (содержания , Si Oj и в электролитической двуокиси марганца, полученной по известному способу, приняты равными 100%). Электролитическая двуокисдь марганца, полученнай по предлагаемому способу., может быть использована в хи- 35 мических источниках тока. Изобретение упрощает аппаратурное оформление процесса, так как процесс выщелачивания и электроосаждения электролитической двуокиси марганца проводят в одном 40 аппарате - электролизере. ПоказаСпособтели Известный 1 Предлагаемый 125,3 MnSO 125,1,

fe-(5D4),84,4Fe,(S04)i 0,0034 Вых эл ли чес дву мар ца то Сос эл лит чес дву мар ца Продолжение таблицы (,2); (Fe 3f-o,001), Fe 2+ нет. ,5, Fe2S0 5,4 ,2) POfO,1 1,6 .б д троойкиси ано, % ав троойкиси анто2 76, 1 -,МпОг 89,8, , % 6, 0,19, 5i 02 0,38,SiO 0,08, Р205 0,06pjOj 0,008

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МАРГАНЦЕВЫХ РУД, включающий выщелачивание марганца из руды раствором, содержащим ионы двухвалентного железа, полученные восстановлением железа- W в катодном пространстве диафрагменногЬ электролизера, и вьщеление двуокиси марганца из полученного после вьш5елачивания электролита на аноде, о т л и чающийся тем, что, с целью увеличения- выхода по току и степени чистоты двуокиси марганца и упрощения процесса, выщелачивание ру ды проводят в катодном пространстве электролизера при поддержании концентрации ионов железа в растворе католита 0,,7 г/л, а электролит перед выделением двуокиси марганца обрабатывают карбонатной марганцевой рудой.