автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.08, диссертация на тему:Исследование и разработка технологии получения высококачественных конйентратов из растворов сульфата и дитионата марганца

ЯАЗПШО-ИССЛВДОВАТЕШЖИЙ И ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБОРАШГКИ ПОЛЕЗхШ ИСКОПАЕШХ МЕХАНОБР

Р Г Б С Д

На правах рукописи

дата олег иванович

ИССЛЕД0ВА!1ИЕ И ГАЗРАГОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ И ЮОКОКАЧЕСТВЕН]Ж КОНЦЕНТРАТОВ ИЗ РАСТВОРОВ СУЛЬФАТА.И ДИТИОКАТА МАРГАНЦА

Специальность 01».15«оь - "Обогащение полосных ископаемых"

Автореферат диссертации

на соискание ученой ст.жш; кандидата ту шгмосни* наук

Г^нкт-Петербург - г.

Работа выполнена в научно-исследовательском и проектном институте по обогащению и агломерации руд черных металлов Уе-хйнобрчермет.

Научный руководитель: доктор технических наук,

Арсентьев Василий Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, Шнеерсон Яков Михайлович;

кандидат технических наук, Беликов Владимир Вениаминович

Ведущее предприятие - Таврический горно-обогатительный комбинат, г.Степногорск Запорожской области

Зайдата состоится"/¡^ ¿/¿О.^ 1994 г. ^Э час, на заседании специализированного Совета Д139.02.01 в научно-исследовательском и проектном институте Механобр по адрсу: 199026 ,г.Санкт-Петербург 21-я линия д.8 а

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Автореферат разослан /'У А? &

Ученый секретарь Специализарованного Совета

Хоботова Н.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Главными потребителями марганца являются черная металлургия, химическая и электротехническая промышленности. В СИГ вся добываемая маиганцевая руда подвергается обогащению с целью наиболее полного извлечения металла в концентраты, обеспечивающие ее эффективное промышленное применение. Существующие схемы обогащения марганцевых руд, включающие промывку, гравитационное разделение .мытой руды, магнптно-флотецшон-ное ооогащение промпродуктсв. не позволяют получать концентраты с качеством более 455. Значительное ухудшение вещественного состава вовлекаемых в переработку марганцевых руд, связанное с увеличением содержания карбонатных разновидностей, привело к снижению в последнее время качества суммарного концентрата до 35;$. Снижение качества марганцевых продуктов ведет в свою очередь к увеличению в них и в ферросплавах массовой доли фосфора, что отрицательно сказывается на металлургической ценности выпускаемой продукции.

Проблема значительного повышения качества марганцевых концентратов может быть решена только с внедрением в производство химических методов обогащения. Химическая и электротехническая отрасли также испытывают все возрастающие потребности в марганцевых продуктах для получения марганец-цинковых ферритов, монокристаллов, составляющих элементную базу цветного телевидения и аппаратуры магнитной записи, производства химических источников тока, использования в качестве катализаторов в процессах, органического синтеза, а также одного из компонентов герметиков.

При создании технологий химического обогащения одним из важнейших является решение проблемы получения высокосортных марганцевых продуктов с минимальным содержанием примесей, пригодных для дальнейшего использования в народном хозяйстве.

Настоящая работа выпон-на в рамках тематического плана ¡щ-

статута Механобрчермет б соответствии с отраслевыми научно-техническими программами "Обеспечение металлургического производства хром-марганец-ванадий содержащими ферросплавами на 1986-1990 и последующие года" и "Обеспечение ферритовой подотрасли качественным марганецсодержащим сырьем".

Целью данной работы является повышение качества концентратов, получаемых при химическом обогащении бедных марганцевых руд сернокислотными способами, на основе разработки теоретических и технологических основ управления процессом их получения.

Основная идея работы - организация целенаправленного воздействия на процесс осаждения химических марганцевых концентратов, обуславливающего улучшение их качества.

Методы исследований. Для выполнения экспериментальных исследований использованы принятые в настоящее время методики изучения процессов химического обогащения, а также современные методы изучения физико-химических свойств растворов, суспензий и осадков: исследование систем методами растворимости, потенцио-метрического титрования, измерения кажущегося объема осадка, определения структуры минералов методом рентгеноструктурного анализа, измерения удельной поверхности концентратов методом БЗТ, изучение свойств концентратов термсгравиметрическими методами.

Научная новизна работы. Установлены зависимости между качеством химических марганцевых концентратов и параметрами процессов их осаждения из дитионатных и сульфатных растворов. Устано- ' влена возможность воздействия на качество химических марганцевых концентратов путем их окисления кислородом воздуха в процессе осаждения в присутствии ПАВ, адсорбирующихся на границе газ-жидкость. Выявлено влияние водорастворимых полимеров, вводимых.до подачи осадителя, на структуру и качество осаждаемых концентратов. Показано, что комбинирование термических и химических воздействий на осажденные марганцевые продукты позволяет получить

особо чистые концентраты.

Практическая значимость работы. Предложены решения, позволяющие получать из низкокачественного сырья концентраты с минимальным содержанием примесей, а также увеличить удельную производительность фильтрования марганецсодержащих продуктов, уменьшить объем их отстоя, улучшить условия промывки. Определены оптимальные режимы процесса химического осаждения марганца из сульфатных растворов, выбраны условия его регулирования. Разработана технологическая схема, позволяющая получать высококачественные продукты для производства марганец-цинковых ферритов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной научно-технической конференции "Развитие техники и технологии рудоподготовки в хп пятилетке", г. Кривой Рог, Механобрчермет, 1986; Всесоюзном совещании по проблемам химического обогащения, Караганда, 1986; Всесоюзной научно-технической конференции "Интенсификация процессов переработки труднообогатимых тонковкрапленных руд", г.Кривой Рог, 1989.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 12 работ, из них 6 авторских свидетельств на изобретение.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 182 наименований и 6 приложений. Работа изложена на 150 страницах машинописного текста, включая 37 рисунков и 29 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ХИМИЧЕСКОГО ОБОГАЩЕНИЯ МАРГАНЦЕВЫХ РУД И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Анализ литературных данных показывает, что выбор предлагаемых способов химического обогащения марганцевсрудного сырья в значительной степени определяется вещественным составом ис-

годных продуктов, а также недефицитностью используемых реагентов. Себестоимость производства чистых соединений марганца по различным, ранее предложенным технологиям, находится примерно на одном уровне. Вместе с тем, наиболее изученными и готовыми к внедрению являются дитионатннй и сульфатный способы переработки бедных марганцевых руд и шламов.

Прошедшая опытно-промышленную проверку, дитионатная технология позволяет вовлекать в переработку оксидное марганецсодер-жащее сырье с получением концентратов пригодных для металлургов. Для выделения продуктов реактивной чистоты, а также с заданными физическими свойствами, наиболее приемлема сульфатная технология.

Получение высококачественных марганцевых концентратов из сульфатных растворов, после их дополнительной очистки, возможно следующими путями: а) электролитическими методами; б) методами термического разложения; в) методами химического осаждения.

Схемам химического осаждения марганца в литературе уделено недостаточно внимания и до настоящего времени имеется сравнительно мало количественных данных, характеризующих физико-химические свойства марганецсодержащих осадков и их зависимость от технологических параметров процесса. Зачастую довольствуются технологическими данными или методическими описаниями рецептурного характера. Комплексный подход, в том числе с изучением старения продуктов и прохождением вторичных процессов, в данных системах практически отсутствуют.

Таким образом, для повышения показателей качества концентратов, получаемых из марганецсодержащих растворов, необходимо комплексное изучение физико-химических и технологических свойств осадков с выбором оптимальных условий по анализу взаимосвязи их состава, свойств и структуры.

ИЗЫСКАНИЕ ПУТЕЙ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОСАЖДЕНИЯ ГИДРОКСИДА МАРГАНЦА ИЗ ДИТИОНАТНЫХ РАСТВОРОВ

По дитионатной технологии после выщелачивания оксидных минералов сернистым газом в присутствии раствора дитионата кальция, нейтрализации пульт» известковым молоком и отделения хвостов процесса, получается продуктивный раствор, содержащий: £0-

Л ^ I -1 Л _ Л _

40 г/дм^ ип- ; 50-200 г/дм^ > 1~10 г/дм' уо^ . Этот раст-

вор (.рп --• 5,0-5,5) и является исходным для получения марганцевого концентрата. При осаждении марганца из раствора дитионата происходит следующая реакция:

Мп'З 13, + Са(ПИ) = Мп(ОН)„ + СаЗЛ0, с. О с- £ со

Получаемый в результате реакции гидроксид очень неустойчивое соединение. Уже в процессе прохождения реакции он интенсивно окисляется. В результате этого основной фазой концентрата, получаемого по дитионатной технологии, являются гидратированные оксиды марганца, общая формула которых изменяется от Мп2°2 70 0,67 н2о до мп2о2 90 0,20 н2о.

Анализируя взаимосвязь условий осаждения, получаемого состава, структуры и свойств, применительно к дитионатному способу, сделан вывод, что для выделения высококачественных марганцевых концентратов из раствора дитионата марганца существенными могут быть следующие факторы: а) отношение массовой концентрации ионов марганца к массовой концентрации сульфат-ионов; б) отношение, массовой концентрации дитионат-ионов к массовой концентрации сульфат-ионов; в) степень окисления марганца в получаемом осадке; г) скорость и порядок осаждения; д) качество осадителя; е) стехиометрия осадителя; ж) наличие в растворе на осаждение примесей, влияющих на структуру образующегося осадка.

Для проведения опытов по химическому осаждению растворы либо отбирались непосредсвенно на 0ПК Х0 Марганецкого ГОКа, ли-

бо синтезировались на лабораторной установке в институте Меха-нобрчермет. Исследования проводили по стандартным методикам, используемым при разработке технологий химического обогащения. Контроль осуществлялся по соответствующим стандартам.

Обработка результатов исследований позволила определить зна-

2-

чимость предполагаемых факторов. Так изменение отношения [su ]/ Л +

[мп*1 1 от 0,5 до 0,3 приводит к повышению массовой доли марганца от 52,0 до 57,8-60,8%. Дальнейшее уменьшение отношения Г';,-,'7~1/ 2 +

Iмп ] до 0,2 существенно не сказывается на содержании марганца

в концентрате, но при этом на первый план выступает отношение

2- 2] / l's2o6 J. Последнее при его снижении с 0,022 до 0,014

позволяет повысить массовую долю марганца до 61,0%. Следует также отметить, что массовая доля марганца в осадке находится в полной зависимости от отношения [СаСО^] / [Ca(он)g] в известковом молоке. Для получения высокосортных концентратов его необходимо удерживать на уровне 0,1-0,2.

1%нтгенографическое изучение исходного и окисленных образцов позволяет утверждать, что последние имеют более выраженную кристаллическую структуру гаусманита. Результаты термогравиметрического анализа говорят, что при окислении снижается как общая потеря массы с 35,05 до 16,2%, так и потеря массы, связанная с испарением гидратной влаги с 23,55 до 10,0%. Отмечено, что качество получаемого при окислении концентрата улучшается до отношения мп (п) : мп (iv) равного 1:1.

Установлено также, что наличие в растворе поверхностно-активных веществ (ПАВ), снижающих поверхностное натяжение на границе газ - жидкость, оказывает влияние на свойства образующися осадков. Получение марганцевого концентрата осуществляли путем осаждения из дитионатного раствора с предварительным вводом в него 0,1%-ных растворов ПАВ и окислением. В качестве ПАВ применялись: высокомолекулярные жирные спирты и лигнссульфонат техни-

ческий. Расход ПАВ изменялся в зависимости от массовой концентрации исходных растворов. По сравнению с базовым, предлагаемый способ осаждения позволяет в 2 раза сократить продолжительность процесса осаждения, улучшить фильтруемость осадка, а также повысить его качество.

С целью повышения производительности фильтрования, улучшения условий промывки, а отсюда увеличения содержания марганца в осадке, предложено вести процесс химического осаждения способом наращивания. Сущность способа заключается в том, что в начале осаждения подается минимальное количество осадителя, достаточное для образования осадка. При этом образуется небольшое число центров кристаллизации, так как пересыщение осадителем снимается до минимума. Количество осадителя, подаваемое в дальнейшем, обеспечивает эффективный рост уже возникших частичек твердой фазы. После проведения исследований, предложен режим подачи известкового молока, позволяющий повысить массовую долю марганца в конечном продукте на 6-8%, увеличив при этом удельную производительность фильтрования в 2,5-2,6 раза.

С целью интенсификации процесса осаждения предложена ультразвуковая обработка известкового молока перед подачей его на осаждение. Исследования по обработке известкового молока проводились с ультразвуковым излучателем ПМС-1. Питание осуществолялось от генератора УГЗ-2-04 с выходной мощностью 440 кВт. Рабочая частота варьировалась от 20 до 23 кГц.

В результате проведенных исследований выяснено, что ультразвуковая обработка позволяет повысить скорость осаждения марганца из дитионатных растворов, при этом увеличив массовую долю марганца в осадке на 3,7-4,0$.

С целью выяснения влияния условий промывки на качество конечного продукта проведены исследования на концентратах, осажденных в различных режимах. Отмечено, что в предложенном режиме с

окислением и наращиванием втрое против базового сокращается количество промывной воды, а также возможно снижение массовой дож серы, как основной примеси, с 2,5 до 1,15$

Для описания процесса химического осаждения марганца из ди-тионатных растворов предложено следующее уравнение регрессии:

У= 62,143 + 1 ,4323 27,25 -<2/х'<3~ 1,143 .Чд/^+0,65 >■ 6

где х - массовая концентрация ионов марганца в исходном растворе; х - массовая концентрация сульфат-ионов в исходном растворе; х^-массовая концентрация дитионат-ионов в исходном растьоре; ;<4/:'5" параметр характеризующий осадитель; х^- расход воздуха на окисление. Функцией отклика являлась массовая доля марганца в получаемом продукте.

Таким образом, проведенные исследования позволили определить факторы, влияющие на процесс химического осаждения марганца из дитионатных растворов; установить зависимости между качеством химических концентратов и параметрами их синтеза;пред-ложено улучшать структуру, технологические свойства образующихся осадков и повышать их качество путем совместного воздействия окисления,наращивания и ультразвуковой обработки осадителя.

ИЗЫСКАНИЕ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА МАРГАНЦЕВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ, ОСАЖДАЕМЫХ ИЗ СУЛЬФАТНЫХ РАСТВОРОВ Наибольшее практическое значение, при разработках технологических схем химической переработки марганцевых руд, представляет осаждение марганца в виде карбоната, гидроксида или сульфида.

Анализ литературных данных показывает, что для полного описания таких систем необходимо изучение взаимосвязи следующих факторов: а) рн среды в ходе химического взаимодействия и продолжительности осаждения; б) физико-химических свойств осадков, с одной стороны, и рн окончания процесса, его температуры, порядка подачи осадителя, времени старения, скорости переме-

шивания с другой стороны; в) концентрации исходных растворов, а также расхода осадителя и качества получаемых продуктов; г) степени окисления концентратов и содержания в них примесных ионов.

Для проведения опытов по химическому осаждению растворы синтезировались на лабораторной установке в институте Механобр-чермет. Исходным сырьем служили карбонатные концентраты, выпускаемые горно-обогатительными комбинатами Никопольского бассейна.

Исследования систем проводились метода;.® растворимости, по-теншюметрического титрования, измерения кажущегося объема осадка. Измерялись скорость фильтрования и отстаивания, а также объем конечного отстоя осадков.

Для выяснения протекания вторичных реакций проведены исследования систем "получений осадок - маточный раствор".

На основании анализа диаграмм "параметр - свойство" выбраны условия осаждения для получения осадков гидроксида, карбоната и сульфида марганца с минимальным количеством примесей и наиболее приемлемыми технологическими свойствами.

Получаемые осадки, кроме химический методов, диагностировались с помощью рентгеноструктурного и термогравиметрического анализов. Так например, рентгеноструктурный анализ показал, что синтезированный карбонат аналогичен минералу родохрозиту. Термогравиметрический анализ этого же продукта указал на наличие нескольких термических эффектов, которые, в свою очередь, могут быть объяснены с помощью рентгеноструктурного анализа образцов прокаленных при температурах .близких к температурам термоэффектов. Механизм термического разложения синтезированного карбоната марганца по нашим данным ( рис.1) можно описать следующим образом: при 145-147°С происходит удаление влаги образца; затем при 380-480°С карбонат марганца дисссоциирует до смеси оксидов, которые в интервале 5б5-б40°С полностью окисляются до мп (добавка массы.). Рентгенограмма образца, прокален-

8Х------

Рис.1 Результаты термогравиметрического анализа карбоната марганца, полученного из раствора

3

с массовой концентрацией марганца 150 г/да

ного при 500°С, показывает наличие смеси оксидов, а при 640°С на рентгенограмме видны линии в основном мп5п . Образец, прокаленный при 850°С, имеет уже только чистый оксид мп о . Дальнейшее нагревание образца позволяет предположить, что вше 900°С происходит диссоциация игу> до мп

Автоматическое регулирование процессов осаждения предложено вести с использованием рн, как основного параметра получения осадков.

Одним из физико-химических явлений, снижающих чувствительность системы к регулированию параметра рн, является наличие буферного действия раствора, приводящее к возникновению запаздывания в системе регулирования. Для вышеперечисленных систем дана характеристика буферного индекса, а также выбраны условия и точки регулирования с целью получения осадков с заданным составом и свойствами.

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ОСОБО ЧИСТЫХ МАРГАНЦЕВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ФЕРРИТОВ В качестве возможного исходного сырья для получения марганцевых концентратов высокой чистоты были изучены следующие марганцевые продукты: карбонатный концентрат Александровской обогатительной фабрики Орджоникидзевского ГОКа (АОФ ОГОКа), мытая карбонатная руда месторождения "Оброчище", карбонатный концентрат, полученный из руды Таврического ГОКа. Химический состав этих продуктов приведен в табл.1.

" Марганецсодержащие компоненты Александровского концентрата представлены как оксидными минералами (пиролюзитом, манганитом, псилсмелансм), так и карбонатными ( манганокальцитом и родохрозитом). Главный рудообразукщий минерал руды месторождения "Оброчище" - родохрозит, с небольшой изоморфной примесью спии . Массовая доля марганца в минерале 43,0-44,5$.

Таблица 1

Химический состав исходного сырья

Исходный материал

Массовая доля компонентов,

Мп Мпо МпО^ Н102 а12°з Рс СаО МдО ЛО^ К^О Мл^о 3

со Г1.п.п.

Карбонатный концентрат

Тавр.ГОКа

27,0 32,8 2,5 10,0 3,40 з,3 11,7 2.10 0,17 0,38 0,16 0,48 0,218 28,40 31,48

Карбонатный концентрат АОФ ОГОКа

26,1 26,0 8,4 17,3 1,60 3,1 10,2 2,50 0,10 0,60 0,38 0,38 0,061 24,28 27,34

Мытая руда

месторожденияг6,9 34,7 0 21 ,8 3,30 2,1 3,36 5,50 0,14 0,74 0,75 0,24 0,660 21 ,21 27,12 "Оброчище"

Кроме карбоната присутствуют гидросиликаты и сульфиды марганца. Карбонатный концентрат Таврического ГОКа представлен в основном манганокальцитом и родохрозитом с примесью псиломелана.

В лабораторных условиях изучалось влияние крупности, времени выщелачивания, температуры и расхода кислоты на извлечение марганца и других компонентов в раствор. Опыты проводили в аппарате турбоаэраторного типа емкостью 1,5 л при температурах 60, 70 и 80°С на пульпах при отношении Т:Ж = 1:3; 1:4 и 1:6. Расход серной кислоты изменяли в пределах 100-150% стехиометрического.

Исследования показали, что максимальное извлечение марганца достигалось при крупности концентрата минус 0,16 мм, оптимальное время выщелачивания при этом составило 30 мин.

Из растворов, полученных при выщелачивании, вредные примеси осаждались с помощью известкового молока или исходного карбонатного концентрата. Отделение жидкой фазы от хвостов процесса производили фильтрованием на вакуум-фильтре. Изучена кинетика фильтрования. Удельные нагрузки при фильтровании изменялись от 60 до 2

100 кг/(м .ч), в зависимости от исходного сырья.

Исследования по получению особо чистых продуктов проводили по двум вариантам: через сульфид и через карбонат. Выбор в качестве осадителя сульфида аммония обоснован тем, что образующиеся сульфиды щелочных и щелочноземельных металлов хорошо растворимы в воде и могут быть удалены путем промывки.

В процессе исследований по осаждению концентратов была изучена взаимосвязь следующих параметров: а) рн осаждения и выхода концентрата; б) температуры пульпы и качества получаемых продуктов; в) массовой концентрации исходных растворов и окисляемости сульфида марганца. Изучалось также влияние параметров промыЕки (отношения Т:Ж, температуры, наличие ПАВ) на химический состав полученного концентрата.

При осаждении концентратов в виде сульфида марганца получа-

ются продукты с большим содержанием серы (табл.2). Для их очистки были изучены два способа. Первый - путем растворения в серной кислоте, с последующа! осаждением из полученного сульфатного раствора карбоната. Второй - путем прокаливания и последующей промывки. В обоих случаях получены продукты, которые по своему химическому составу соответствуют предъявляемым требованям.

При получении особо чистых продуктов через карбонат было исследовано влияние исходной концентрации раствора сульфата марганца на массовую долю примесей в концентрате. Показано, что при концентрировании раствора по марганцу до 150 г/дм', массовая концентрация кальция снижается в нем в 3 раза. Для интенсификации очистки раствора на осаждение от примесей предложено в качестве коллектора применять исходный конценцентрат.

Термогравиметрическим анализом синтезированного карбоната марганца показана его большая гидратированность. С целью удаления примесей предложен способ очистки, заключающийся в прокаливании искусственного карбоната и промывке образующегося продукта водой. Для определения оптимальных параметров получения продуктов для производства ферритов были выполнены исследования с применением метода планирования эксперимента. Независимыми переменными являлись: температура обжига, его продолжительность и отношение Т:Ж при промывке. За критерий оптимизации принято содержание щелочных и щелочноземельных металлов. Показано, что процесс можно описать следующим уравнением регрессии:

У = 0,114 + 0,041 X, - 0,016 X. + 0,031 Х_ - 0,004 Х.Х. + 1 2 3 12

0,061 Х^ - 0,021 Х2Х3

где у - суммарная массовая доля примесей в конечном продукте. Химический состав продуктов, полученных по технологии через карбонат приведен в таблице з.

Химический состав продуктов обогащения

Таблица 2

Массовая доля компонентов, :г. Продукт __

tin :>i. AI п,н Ид К Na Mi Co Пи

Сульфидный

концентрат 34,0 0,015 <0,01 0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,005 ',0,005 <0,005 26,0 Оксид марганца

для ферритов 70,0 О,02 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 <0,01 <0,01 <0,01 0,1

Таблица 3

Химический состав продуктов обогащения

Массовая доля компонентов, а Продукт _

Mri Si AI Fe Ca Mo К H.i P

Химический карбонат марганца 43,8 0,01 0,01 <0,1 0,1 0,5 0,1 0,7 <0,01 0,5 Оксидный хим-

КОИЦеШ'рат 69,0 0,02 0,02 <0,1 0,02 0,01 0,01 0,02 <0,01 0,1

ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫЕ И ПОЛУПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСШТАНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕХНОЛОГИИ И ИХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

Рекомендованный режим получения гидроксида марганца из ди-тионатных растворов испытан в опытно-промышленных условиях на комплексе химического обогащения марганецкого горно-обогатительного комбината (ОПК ХО МГОКа), а получение особо чистых марганцевых концентратов в полупромышленных условиях опытного производства института Механобрчермет.

В результате испытаний отработан режим химического осаждения марганца из дитионатных растворов, позволивший за счет изменения структуры полученного продукта повысить массовую долю марганца на 5-7% в сравнении с проектом. При этом массовые доли примесей серы и оксида кальция получены соответственно на 1,4 и 3,2% ниже. Превышены' также проектные показатели производительности узла осаждения за счет уменьшения времени'прохождения реакции.

Полупромышленные испытания получения особо чистого марганцевого концентрата для ферритов проводились по двум схемам: через сульфид и через карбонат марганца. Схема цепи аппаратов установки для получения высококачественных марганцевых концентратов представлена на рис.2.

В результате испытаний доказана возможность получения особо чистых продуктов. Отработаны основные узлы технологий. Наработанные партии продуктов переданы для дальнейших исследований специализированным организациям. Получено заключение о пригодности концентратов для синтеза магнито-мягких ферритов.

Определены основные технико-экономические показатели строительства установок для получения концентратов повышенной чистоты. Для внедрения рекомендована технологическая схема синтеза оксида марганца через карбонат. Выданы исходные данные для

Рис.2 Схема цепи аппаратов опытной установки получения высококачественных марганцевых концентратов

1 - реактор-вицелачиватель; 2, 4, 19, 21 - насосы; 3 - реактор-нейтрализатор; 5 - ФПАКм-2,5; 6 - кюбеля для хвостов; 7 - емкость с подогевом; 8 - реактор-оса-дитель; 9 - емкость для промывки; Ю - емкость для сульфида аммония; п - дистиллятор: 12 - вентилятор; 13 - емкость для раствора угле аммонийных солей; 14 -реактор-БышелачиБатель: ¡5.22 - нутч-фильтр; 23 -вакуум-насосы; 17 - ресивер; 13, 20 - реактора-осадпте-ли; 24 - муфельная печь.

проектирования химических установок на Восточном и Таврическом ГОКах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе осуществлено решение технической проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение - повышение качества концентратов, получаемых при химическом обогащении бедных марганцевых руд.

Проведенные в диссертационной работе исследования позволяют сделать следующие основные выводы:

1. Показана целесообразность использования различных воздействий на процесс осаждения химических концентратов для целенаправленного изменения их качества.

2. В результате исследования механизма протекания процессов осаждения марганцевых продуктов из дитионатных и сульфатных растворов решен ряд теоретических вопросов:

установлены зависимости между качеством химических марганцевых концентратов и параметрами процессов их осаждения из дитионатных и сульфатных растворов;

показана возможность воздействия на качество химических марганцевых концентратов путем их окисления кислородом воздуха в процессе осаждения в присутствии ПАВ, адсорбирующихся на границе газ-жидкость;

изучено влияние водорастворимых полимеров, вводимых до подачи осадителя, на структуру и качество осаждаемых концентратов;

показана возможность получения особо чистых марганцевых концентратов путем комбинирования термических и химических воздействий на осажденные марганцевые продукты.

3. На основании установленных закономерностей процессов осаждения марганцевых продуктов разработаны ноЕые способы повышения их качества:

предложено улучшать структуру осадка гидроксида марганца путем его окисления кислородом воздуха в процессе осаждения;

предложено интенсифицировать процесс окисления гидроксида марганца в ходе химического осаждения введением ПАВ, адсорбирующихся на границе газ-жидкость;

предложен способ снижения содержания серн в химконцентра-тах путем повышения гн рабочих суспензий выше 9;

предложено осуществлять улучшение структуры образующихся осадков и снижение содержания примесей щелочноземельных металлов введением водорастворимых полимеров до подачи осадителя;

предложено путем дробной подачи осадителя улучшение структуры образующихся осадков;

предложено повышать качество осадков, обрабатывая осадитель перед подачей в процесс, с помощью ультразвука;

предложено удалять примеси из концентратов прокаливанием осажденного карбоната марганца при температуре 625°С с последующей водной промывкой;

Предложенные технические решения защищены б авторскими свидетельствами.

Разработанные способы повышения качества марганцевых концентратов испытаны в полупромышленных условиях на опытной фабрике института Механобрчермет и в промышленных условиях на комплексе химического обогащения Марганецкого ГОКа.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: 1. Интенсификация процессов обезвоживания и промывки дити-онатного концентрата на ОПК ХО К.Р.Тер-Даниельянц, С.В.Синенко, 0.И.Дзюба,Ю.Н.Фролов / Всесоюзное координационное совещание по проблемам химического обогащения. Тез.докл.- Караганда, 1936.-

С. 49-50.

2. Совершенствование процесса осаждения гидроксида марганца из растворов при химическом обогащении марганцевых руд // С.В.Синенко, О.И.Дзюба, В.А.Арсентьев, К.Р.Тер-Даниельянц / Черная металлургия. Бюл.научн.технич.информации.-1987.-i 117.-

С. 43-45.

3. A.c. 1339157 СССР, МКИ С 22 В 47/00. Способ извлечения марганца / В.А.Арсентьев, О.И.Дзюба, С.В.Синенко, К.Р.Тер-Дани-ельянц, Ю.Н.Фролов.- м 4064586, Заявл.28.04.86, Опубл.22.05.87 Бюл. N 35.

4. A.c. 1494537 СССР, МКИ С 01 п 45/00. Способ получения концентрата марганца из маргаиецсодержащих растворов / С.В.Синенко, О.И.Дзюба, В.Л.Кучер, К.Р.Тер-Даниельянц,- м 4231567, Заявл. 20.04.87; Опубл. 15.оз.89.- Бюл. и 27.

5. О.И.Дзюба. Оптимизация процесса химического осаждения марганца из растворов / Всесоюзная научно-техническая конференция "Интенсификация процесссов переработки труднообогатимых тонковкрапленных руд". Тез.докл.- Кривой Рог, 1989.- С. 22-23.

6. A.c. 1574540 СССР, МКИ С 22 В 47/00. Способ получения марганцевого концентрата / В.А.Арсентьев, О.И.Дзюба, С.В.Синенко, К.Р.Тер-Даниельянц, Ю.Н.Фролов, -П4137536, Заявл. 17.10.86; Опубл. 01.03.90.-Бюл.N27.

7. A.c. 664862 СССР, МКИ С 22 В 47/ 00. Способ получения марганцевых концентратов / В.А.Арсентьев, С.В.Синенко, О.И.Дзюба, Н.С.Полякова, В.Г.Шибалоьт,- н 4733653, Заявл. 29.08.89; Опубл. 22.03.91. Бюл; N27.

8. A.c. 1689415 СССР, МКИ С 22 В 47/00. Способ переработки марганцевых руд и шламов / В.А.Арсентьев, О.И.Дзюба, С.В.Синенко, Н.С.Полякова, В.Л.Кучер, В.Ф.Кублик,-н 4747655/02,Заявл. 12.10.89, Опубл. 07.11.91.- Бюл. N 41.

9. A.c. 1721021 СССР, «к:-; О! и 4 5/оо,Д5/02. Способ получения оксидного марганцевого концентрата/ В.А.Лрсектьен:.

О.И.Дзюба, С.В.Скненко, А.С.Рнлькова, Г.М.Яворская, N4^46315/ 26, Заявл. 02.01.90; Опубл. 23.03.92.- Бюл. н 11.

ю. Разработка и чсгыташ.л технологии получения марганцевых концентратов высокой чистоты / В.А.Арсентьен, С.В.Скненко, О.И.Дзюба и др./ Обогащение руд.-1991 .-нб.

11. Дзюба О.И. Получение высококачественных марганцевых концентратов для производстна сварочных электродов специального назначения // Новые технологии и техника для переработки руд черных металлов.- Кривой Рог.- 1993.

12. Дзюба О.И. Разработка замкнутой технологии химического обогащения марганецсодержащего сырья // Новые технологии и техника для переработки руд черных металлов.-Кривой Рог.-1993.