Способ извлечения марганца из марганцевых руд

нн 635885 ОП ИСАН И ЕИЗОБР ЕТ ЕН И ЯК ПАТЕНТУ Союз Сенатских Социалистических Республик(23) Приорите сударстаенный комите СССР5) Дата опубликования описания 30.11.7(72) Автор изобретен Иностранецей Янг Велш (С ША) 1) Заявител Иностранная фирм нд Шамрок Корп Дай нЗВЛЕЧЕНИЯ МАРГАНЦАГАНЦЕВЪХ РУД ОСОБ ИЗМ Изобретение относится к области металлургии, в частности к извлечению марганца из руд, содержащих окись марганца, например, из бедных невосстановленных рудИзвестен способ извлечения марганца из марганцевых руд обработкой водным раствором с пропусканием двуокиси азота и последующим нагревом полученного раствора 11).Недостатками известного способа являются проведение дополнительной стадии обжига руды перед выщелачиванием и наличие выбросов при выщелачивании. Кроме того, получаемый при выщелачивании раствор нитрата марганца не достаточно высокого качества.Целью изобретения является повышение эффективности процесса за счет исключения дополнительных стадий и повышения чистоты продукта.Эта цель достигается тем, что обработку ведут при поддержании количества руды, обеспечивающего избыток от стехиометрического количества двуокиси марганца по отношению к азотистой кислоте, образующейся в выщелачивающем растворе, при 40 - 80 С н рН=0,5 - 4,0 и поддержании парциального давления смеси выделяющихся окиси азота н паров воды меньше атмосферного.П р и м е р 1. Параметры выщелачивания5 оцениваются на экспериментальной установке, действующей непрерывно в течениенескольких месяцев с производительностьюоколо 2268 кг в день продукта двуокисимарганца,О Невосстановленную бедную марганецсодержащую руду с размерами частиц порядка 0,074 мм загружают в закрытый бак емкостью 10788 л, снабженный мешалкой, валкоторой проходит через сальниковое уплот 5 нение в крышке, а турбинные лопасти располагаются возле дна бака. Руду загружают в разных дозировках через люки вкрышке для загрузки жидкого исходногосырья, Водный раствор нитрата марганца,О содержащий растворсш 1 ую н днспергнрованную двуокись азота и воду, вводят через отверстие в крышке бака в рудныйшлам примерно в зону наиболее активногопсремешнвания в таких количествах, чтобы25 обеопечить получение 2268 кг в день двуокиси марганца прн разложении нитратамарганца, полученного путем контактноговыщелачивания руды. 11 сточннком нитратного выщелачивающего раствора, содержащего растворенную и диспергированпую двуокись азота, служит жидкостный контактный конденсатор, снабженный диском и тороидальной контактной камерой, через которую пропускают раствор нитрата маргапца и в которую направляют двуокись азота и водяные пары, полученные в результате разложения обработанного раствора нитрата марганца. Раствор нитрата марганца, получающийся в результате динамического контактного выщелачивания тонко измельченной руды водным нитратным раствором, содержащим двуокись азота, имеет концентрацию Мп(КОз)г порядка 30/о по весу, поддерживающуюся путем добавления воды и удалением раствора из бака. Нитратный раствор, полученный путем выщелачивания, удаляют из бака через внутренний отстойник, расположенный в верхней части бака, посредством переливания через край получающегося при загрузке руды и водного раствора нитрата, содержащего дисперсную двуокись азота. Около 757 л в минуту переливного раствора поступает в теплообменник, а оттуда через камеру конденсатора - на контактирование и конденсирование горячей двуокиси азота и паров воды, полученных конденсатором в результате разложения обработанного раствора нитрата марганца. Остальную часть переливного потока нитрата направляют в бак для обработки с целью удаления примеся и последующего разложения. Свежую азотную кислоту, нужную для реакции и придающую растворимость примесям окислов металлов, содержащимся в руде, а также для поддержания условий равновесия реакции, добавляют в количествах, необходимых для этих целей, в переливной поток, проходящий в конденсатор. Конденсатор снабжен вентиляционной трубой, соединенной с системой промывки и выброса, которая спроектирована для поддержания в верхней камере системы выщелачивания отрицательного давления и откачивания воздуха, проникающего в верхнюю камеру бака для выщелачивания в результате утечек через уплотнения и сальники, расположенные в верхней крышке,Постоянную скорость ввода двуокиси азота и паров воды, образовавшихся в результате разложения раствора двуокиси марганца, полученного путем уже совершившегося контактного выщелачивания руды, устанавливают на величине, рассчитанной на производство около 2268 кг продукта двуокиси марганца в день, Концентрацию раствора нитрата марганца поддерживают порядка 30% по весу нитрата марганца в баке для выщелачивания.Указанные выше параметры поддерживают постоянными, а температуру, рН и количество руды, содержащей Мп 02, в избытке по отношению к азотистой кислоте в 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 00 65 шламе варьируют с целью определить со. ответствующие практические рабочие параметры для контактного выщелачивания руды. Нарушение системы выщелачивания проявляется в потерях двуокиси азота через вывод системы промывки. Парциальное давление окиси азота и паров воды в пространстве над шламом в баке для выщелачивания регулируют по результатам анализов образцов газа, отводящегося из оака,При работе выщелачивающей системы выдерживают следующие интервалы параметров процесса:Руда, равномерно От 35 до 50 измельченная, с раз- (можно примером частиц менять боль,014 мм в количест- шие количеве, обеспечивающем ства, но это избыток Мп 02 отно- не дает пресительно азотистой имуществ и кислоты, содержа- соответственщейся в растворе, г/1 но экономически не выгодно)рН От 0,8 до 1,2Температура, С От 40 до 50 Параметры процесса исследуются путем поддержания постоянными двух параметров в указанных выше пределах, изменяя при этом один единственный параметр. Потери условий равновесия проявляются в выделении двуокиси азота через выход скруббера при следующих условиях:Руда (размер частиц 0,074 мм)в избытке от азотистой кислоты, г/1 Менее 10рН 3,0 и выше Температура, С 80 и выше Парциальное давление окиси азота и паров воды составляет от 50 до 150 ммрт, ст., в то время как остальные указанные выше параметры выдерживаются в указанных пределах. Точные величины парциального давления, угрожающего аварией системы, не получены, но по результатам наблюдений эта величина должна превышать 300 мм рт. ст.П р и м е р 2. Бак, снабженный паронагревательной оболочкой емкостью 3785 л и оборудованный мешалкой, наполняют сырым нитратом марганца, полученным из выщелачивающей системы, описанной в примере 1. Шлам медленно нагревают до 90 С, а рН регулируют до величины 4,8 - 5,0, медленно добавляя окись марганца, полученную из восстановленной руды, содержащей двуокись марганца. Шлам непрерывно перемешивают мешалкой в процессе нагревания и регулирования рН, а затем в течение одного часа фильтруют на грунтовом барабанном фильтре, Осадки промывают.Указанную выше обработку осуществляют периодически, но та же самая обработ 6358855ка может быть выполнена непрерывно, ес.ли установить ряд баков последовательнов поток.Обработанный раствор нитрата марганца затем сконцентрируют до 55% по весу 5содержания нитрата марганца перед тем,как подвергать его разложению, посколькутакая концентрация является предпочтительной для практического и экономически выгодного разложения указанногораствора,Средние результаты химического анализа отфильтрованного раствора нитрата марганца за указанный период работы составили:15Мп, г/1 130,0К, г/1 5,5Ре, частей на тысячу 0,9Сц, то же 0,6Сг, 1,0 20А 1, 2,0Хп, 7,0%, 5,6Со, 13,0М, 90 25П р и м е р 3, Данные, приведенные в этомпримере, получены при непрерывной работе системы разложения нитрата марганцав течение шестинедельного периода зашесть месяцев работы экспериментальной 30установки.При пуске установки концентрированныйраствор нитрата марганца (описан в примере 2) вводят в бак диаметром 198 см и высотой 244 см, снабженный паровой рубашкой высокого давления, Рубашка имеет поверхность теплообмена площадью 917 м.Верхняя часть бака - замкнутый объем,заисключением отверстий под вал мешалкидля ввода исходного раствора, вытяжки газов и удаления продукта двуокиси марганца, В баке установлена двойная турбиннаямешалка. Двуокись марганца в виде твердого продукта добавляют в раствор, чтобыполучить шлам в количестве 6435 л с содержанием в нем твердой двуокиси марганца около 5% по весу. После этого этап разложения осуществляют непрерывно, загружая раствор нитрата марганца в дозах,обеспечивающих 6435+-757 л шлама, в котором содержание твердой двуокиси марганца составляет от пяти до двадцати процентов по весу от общего количества шлама в процессе разложения. Непрерывностьпроцесса при таком способе задана так, 55чтобы получить от 1587 до 2495 кг в деньпродукта двуокиси марганца путем управляемой подачи тепла. Температуру разложения изменяют от 140 С до 146 С, Продукт двуокиси марганца непрерывно удаляют из нижней части бака и по-существуматочный раствор целиком возвращают вбак для разложения, не разбавляя.Весовое соотношение. ионов калия и мар- .ганца в исходном растворе нитрата мар6ганца составляет 1:28, а в маточном растворе его поддерживают равным 1:2 и до 1:3, выпуская количество маточного раствора, потребное для поддержания такого соотношения Периодически на поверхности шлама появляется ненужная пена, и тогда для регулировки пенообразования добавляют противопенное вещество типа силикона. Образовавшиеся в верхней части бака газ двуокиси азота и пары воды направляют в жидкостный контактный конденсатор, снабженный диском и тороидальной контактной камерой, где они сразу конденсируются путем растворения и диспергирования газа и водяных паров в растворе нитрата марганца, подведенном к конденсатору из отстойника выщелачивающей системы, описанной в примере 1. Продукт - двуокись марганца, удаленный из бака разложения, высушивают при 110 - 150 С. Сухой продукт состоит из четко очерченных высокочистых кристаллов двуокиси марганца с пиролюзитной структурой.Чтобы проиллюстрировать чистоту продукта двуокиси марганца, ниже даются в сравнении анализы продукта и исходной руды,Средние данные анализов продукта, вес. %:Ып 63,0 (МпОг - 99,5)1 е 0,03А 1 0,007Хп 0,0001Сц 0,0015Сг 0,006% 0,002550- 0,05Нерастворимые остаткиСоЩелочные и щелочноземельные металлы ввиде сульфатов 0,020,007 0,15 Менее0,05Не обнаружен0,004 Аз 46,4 6,3 5,9 4,0 2,0 0,2 0,08 0,07 0,06 0,050,03 0,02 Данные анализаоснове, вес. %:МпГеА 1 гОзЯОгКгОАзР%ХпСоСц5 исходной руды на сухой635885 Формула изобретения Составитель Г. Мельникова Редактор Е. Дайч Техред А, Камышннкова,Корректор. 11. Брахнннд Заказ 2065/18 Изд.763 Тираж 746 Подписное НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж, Раущская наб д. 4/5Типография, пр, Сапунова, 2 Способ. извлечения марганца из марганцевых руд, включающий обработку водным раствором с проаусканием двуокиси азота и последующий нагрев полученного раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, обработку ведут при поддержании количества руды, обеспечивающего избыток стехиометрического количества двуокиси маргаыца по отношению к азотистой кислоте, образующейся в выщелачивающем, растворе, при температуре 40 - 80-С и рН=.0,5 - .4,0 и поддержании парциального давления смеси выделяющихся окиси азота и паров воды меньше атмосферного. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 10 1. Патент США2779659, кл. 23 - 145,1957.