Способ переработки марганцевых концентратов для очистки от фосфора

Способ переработки марганцевых концентратов для очистки от фосфора

Реферат

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.

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.