Способ получения однозамещенного фосфата-марганца-железа

)5 С 01 В 25/3 ГО СУДА Р СТВ Е ННЫ ЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ. ПРИ ГКНТ СССР ИТЕТКРЫТИ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИ ЛЬСТВУ м фосфорной маточным раствором, а з ислотой. Недостатками спо окий выход продуктасоба являются невы- и сложность процесения однозаме-железа, в котоов и ликвидации чного раствора оставляет 60 ние фосфорной и железу рано ы рассматривадукта только в ния фосфорной(56) Авторское свидетельство СССРМ 1079607, кл, С 01 В 25/37, 1982,(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОДНОЗАМЕЩЕННОГО ФОСФАТА-МАРГАНЦА-ЖЕЛЕЗА(57) Изобретеполучения фо ние относится к технологии сфатов металлов, в частности Способ относится к технологии получения фосфатов металлов, в частности фосфата марганца-железа, используемого для фосфатирования металлических поверхностей с целью предохранения металла от коррозии,Известен способ получения однозамещенного фосфата-марганца-железа, включающий восстановление марганцевой руды, добавление железной стружки, обработку фосфорной кислотой, фильтрацию, упарку, кристаллИзацию, отделение маточника и возврат его на повторную обработку одновременно с добавлением железной стружки. Таким образом, смесь марганцевой руды и железа первоначально обрабатывается фосфата-марганца-железа, используемого для фосфатировэния металлических поверхностей с целью предохранения метала от коррозии. Цель изобретения - упрощение и интенсификация процесса за счет сокращения чисел стадий, повышение качества за счет снижения содержания балластных примесей. Марганцевую руду восстанавливают соляной кислотой, взятой в количестве 100 - 120 О от стехиометрии, затем проводят разложение фосфорной кислотой в присутствии железных опилок, отделяют нерастворимый остаток, раствор выпаривают, кристаллизуют и выделяют готовый продукт. Фосфорную кислоту подают на разложение одновременно с соляной кислотой и процесс ведут при 80 - 95 С. Концентрация соляной кислоты 10.-36,5 О.1 табл. Известен способ получ щенного фосфата марганца ром для упрощения процесс стадии разбавления мато температура обработки с 70 С, а малярное отноше кислоты к окиси марганца 2,2 - 2,8. Однако данные способ ют увеличение выхода про отношении стадии разложекислотой без изменения степени использования исходной марганцевой руды,Наиболее близким к предлагаемому является способ получения однозамещенного фосфата марганца-железа, основного компонента фосфатирующего препарата "Мажеф".Процесс получения реализован на ПО "Куйбышевфосфор" и включает восстановление марганцевой руды коксом, отмывку восстановленной руды водой, отделение нерастворимого остатка, разложение восстановленной руды фосфорной кислотой в присутствии железных опилок, фильтрацию суспензии, упаривание раствора, кристаллизацию и отделение кристаллов продукта от маточного раствора, возврат маточного раствора в процесс на стадию разложения, Согласно этому способу марганцевый концентрат, содержащий, мас,%: Мп 02 72-82;502 8-10; Н 20 8, смешивают с косом и подвергают обжигу при 300 - 900 С и разряжении 70-160 мм водн,ст. При этом происходит восстановление Мп в Мп, Загрузка и выгрузка материала осуществляется через 1,5-2 ч. Далее обожженная марганцевая руда подвергается разложению 52%-ной (Р 20 Б) фосфорной кислотой при 80-110 С.в течение 35-40 мин с одновременным растворением железных опилок, Полученный раствор соли "Мажеф" упаривают с плотности 1,38 - 1,53 до плотности 1,67-1,7 и подвергают последовательной кристаллизации в три ступени:1 ступень (охлаждение) До 60-90 С И ступень 40-70 С И ступень Не С Кристаллы отделяют центрифугированием, а маточный раствор возвращают в процесс. Количество маточного раствора обеспечивает соотношение РгО/МпО в реакционной среде, равное 3,0 - 3,5.Недостатком указанного способа является периодичность процесса; низкий процент выхода готового продукта (54-58% Мп от количества его, введенного с исходным сырьем); неудовлетворительные потребительские свойства готового продукта (степень чистоты, цветность) вследствие содержания до 5% нерастворимого остатка.Цель изобретения - повышение выхода готового продукта и повышение качества его за счет снижения содержания балластных примесей,Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения однозамещенного фосфата марганца-железа, включающему восстановление марганцевой руды, отделение нерастворимого остатка, разлокение фосфорной кислотой в присутствиижелезных опилок, фильтрацию, выпаривание, кристаллизацию, отделение готового продукта и возврат маточника в процесс, восстановление руды проводят соляной кислотой или смесью соляной и фосфорной, кислот, а отделение нерастворимого остатка проводят после стадии кислотного разложения; при этом восстановление ведут при концентрации соляной кислоты 10-36,5% или соотношении Н С (100%)/НзР 04 (100%) 0,630-0,745 и температуре не выше 95 С.Сущность предлагаемого способа заключается в том, что восстановление марганцевой руды проводят соляной кислотой с4+ 2+переводом Мп в Мп в виде хлорида марганца с выделением части хлора в виде О 2. Процесс восстановления марганцевых руд соляной кислотой проходит в жидкой фазе в отличие от твердофазного процесса восстановления коксом (известно, что скорости твердофазных процессов значительно ниже, чем процессов, осуществляемых в жидких фазах), что позволяет достигать более высокие степени извлечения Мп из исходного сырья и сказывается на сокращении стадий, связанных с отделением неразлокенного сырья и непрореагировавшего кокса, Вывод из процесса кокса оказывает влияние на качество готового продукта за счет снижения содержания нерастворимого остатка Я 02 и его потребительские свойства - изменение цветности продукта от серого до розовато-белого.Оптимальное количество соляной кислоты определяется технологическими параметрами процесса (наиболее целесообразным рециклом растворов кислоты) в результате чего упрощается схема процесса.Полученную пульпу направляют на взаимодействие с фосфорной кислотой и железными опилками. Процесс осуществляют последовательно в две стадии или смесью кислот в одну стадию, после чего отделяют скоагулированный нерастворимый остаток, Дальнейшие стадии процесса включают. отделение соли фильтрацией и промывку осадка от ионов хлора, Готовый продукт со 5 10 15 20 25 30 35 40 45 держит в своем составе, мас.%: Мп 15,9 ляемым к препарату "Мажеф", Изменение концентрации соляной кислоты во всем диапазоне предлагаемых концентраций 10-36,5% влияет на выход Мп в раствор соляной кислоты и соответственно на выход готового продукта. Снижение температуры ниже 95 С влияет на продолжительность достижения заданной степени извлечения марганца. Это иллюстрируется приведенными далее примерами,Р 20 Б своб. 4; Ре 1,6; Н 20 14,99; РОи общ.50 46,0, и соответствует требованиям, предьявП р и м е р 1. Марганцевую руду (80 Мп 02) в количестве 349,4 кг смешивают с1564,5 кг соляной кислоты (30 ф ), нагретойдо 95 С, в течение 90 мин (Квых 97 ). Полученную пульпу в количестве 1801,3 кг смешивают с 924,2 кг 50 - 54 по Р 2 ОБ фосфорнойкислоты и 18 кг железа, перемешивают 60мин, э затем отделяют нерастворимый остаток в количестве 34,6 кг, СоотношениеНС 1:НзРО 4 (100/о) = 0,677. 10Полученную жидкую фазу(2474,2 кг), содержащую 7 Мп (176,7 кг), упаривэют доплотности 1,67 - 1,7 г/см, кристаллизуют,зотделяютпродукт, а маточный раствор возвращают в цикл. Продукт содержит, вес.15Мп 15,9 - 16,42; Р 2 ОБ общ 46,0 - 46.8: Р 1,5 -1.17, Р 20 свод. 1 - 8/.П р и м е р 2, Марганцевую руду в количестве 349,4 кг смешивают со смесью соляной и фосфорной кислот 2488,7 кг, взятых в 20соотношении НС (100 ); НзРО 4 (100 )0,677, нагретой до 95 С и 18 кг Ге в течение90 мин (Квых 97,4), Из полученного раствора отделяют нерастворимый остаток в количестве 34,6 кг, 25Полученный раствор фосфатов Мп Ре(2474,2 к) упаривают до плотности 1,67 - 1,7г/см, кристэллизуют, отделяют продукт,зматочный раствор возвращают в цикл, Готовый продукт соответствует требованиям. 30В таблице представлены результаты,обосновывающие выбор предлагаемых параметров,П р и м е р 3. Марганцевую руду, взятуюв количестве 349,4 кг. смешивают с 1721 кг 35НС (30 конц.) нагретой до 95 С в течение90 мин. Полученную пульпу в количестве1981,5 смешивают с 924,2 кг фосфорнойкислоты (54 Р 20 ь) и 18 кг железной дроби,перемешивают 60 Омин затем отделяют нерастворимый остаток в количестве 35 кг.Количество НС 110/. Полученный фильтраг(2721,7 кг), содержащий 6,49 Ми (176,7 кг),упаривают до плотности 1,7 г/см, кристалзлизуют, отделяют продукт, маточный раствор возвращают в цикл. Готовый продуктсоответствует требованиям ОСТ на препарат "Мажеф". Выход марганца в жидкую фазу 98,2 .П р и м е р 4. Пироксид (80 Мп 02) в 50количестве 349,4 кг смешивают с 1877,6 кг НС 30 в условиях, описанных в примерах 1 - 3. Полученную пульпу 2161,8 кг смешивают с 1001,3 кг НЗРО 4 (50 Р 20 Б) и 18 кг железной дроби, перемешивают 60 мин, затем отделяют нерастворимый осадок в количестве 35 кг. Количество НС 120 от стехиометрии, Полученный фильтрат перерабатывают аналогично вышеуказанным примерам, Квох. Мп в жидкую фазу 98,7 .Из анализа таблицы следует, что во всем исследуемом интервале концентраций соляной кислоты и температур восстановление марганца идет достаточно полно на 75- 98 . т.е, больше, чем по известному способу; при этом предпочтительная температура процесса 95 С. Повышение концентраций соляной кислоты более 36,5 ведет к повышению потерь Р 20 ь с нерастворимым остатком, а снижение концентрации - к увеличению затрат на выпаривание раствора, Повышение температуры более 95 С нецелесообразно, вследствие потерь соляной кислоты газовую фазу. а снижение влияет на выход Мп в продукт,Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить выход Мп в жидкую фазу пульпы, а следовательно, и в готовый продукт с 54 - 58 до 73 - 98 , улучшить качество готового продукта за счет отделения нерастворимого остатка.Формула изобретенияСпособ получения однозамещенного фосфата-марганца-железа, включающий восстановление марганцевой руды, разложение фосфорной кислотой в присутствии железных опилок, отделение нерастворимого остатка, выпаривание, кристаллизацию, выделение готового проДукта и возврат маточного раствора в процесс, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения выхода готового продукта и повышения качества его за счет снижения содержания баластных примесей, восстановление руды проводят соляной кислотой концентрацией 10 - 36,5 , подавая ее или отдельно, или совместно с фосфорной кислотой при соотношении 0,63 - 0,745, восстановление ведут при 80 - 95 С, а отделение нерастворимого остатка прбводят после стадии разложения.о1733379 Ус Основные показате НС (100)НэР 04(1007 о Сне, ОПотери Мп с нераств,остатком, о8 10 10 10 10 10 Ф 3,7 2,2 199 1,9 ча кисл едовательнэя90 90 90 90 98,2 98,2 98,4 60 95 95,630 ,745 0,6 30 30 30 0,8 одновременная подача кислот Составитель Е,ГришинаТехред М,Моргентал Кор еда.Долинич чакова каз 1635 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 45 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 30 30 30 30 30 36,5 61,2 60,8 73,3 76,8 78,9 86,3 88,7 74,2 87,36 96,34 . 97,998,0 98,1 38,8 39,2 26,7 23,2 21,1 15,7 1 1,3 25,8 12,6 1,8 1 Я 1,56 43,6 высокое содержание Р 205 своб,)31,78 (нарушены сл,осажд.фта Мп)