Размещено на http://www.allbest.ru/

1

3

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Технологические аспекты переработки низкосортных карбонат содержащих марганцевых руд Никопольского месторождения с получением оксидов марганца для ферритов

Введение

По объему добычи марганцевых руд горно-металлургический комплекс Украины занимает второе место в мире, что составляет 12% мировой производительности и 70% стран СНГ. Более 40% электропечных мощностей ферросплавной промышленности стран СНГ также сосредоточено на Украине. До недавнего времени для производства оксида марганца использовали высококачественное рудное сырье (Mn - 48-50%), запасы которого исчерпаны в связи с отработкой месторождений. Значительное ухудшение химического состава марганцевых руд, связанное с увеличением карбонатных разновидностей привело к снижению качества добываемой руды (Mn - 23-28%) и необходимости разработки новых технологий получения конечных продуктов высокой степени чистоты. Разрабатываемые с начала 60-х годов ведущими институтами СССР различные варианты технологий переработки низкосортного карбонатсодержащего сырья не дали положительных результатов; все технологические решения отличались большой энергоемкостью, многостадийностью, сложностью аппаратурного оформления и высокой стоимостью продукции. В этой связи задача рационального, эффективного использования природных ресурсов марганца, повышение технико-экономических показателей производства ферросплавов сводится к разработке и внедрению новых технологических схем и процессов получения конкурентоспособной на внутреннем и внешнем рынках марганцевой продукции.

Основной потребитель готовой продукции - заводы по производству Fe-Mn-Zn ферритных порошков, магнитов и химических источников тока.

В настоящий момент Украина вынуждена закупать высокочистые соединения марганца за рубежом на сумму более пяти миллионов долларов в год. Потребность в оксиде марганца для электронной промышленности по Украине составляет 2800 тонн в год.

Общий рынок России и стран СНГ по готовому продукту оценивается, примерно, в 4000 тонн в год с ожидаемым увеличением до 10000 тонн.

На ВостГОКе разработана и прошла опытно-промышленную апробацию технология производства высокочистых оксидов марганца, которая базируется на сернокислотном выщелачивании марганцевых карбонатных концентратов Никопольского рудного месторождения. Усовершенствование и оптимизация разработанных ранее технологических вариантов позволили повысить надежность процесса и обеспечить устойчивые показатели качества готового продукта. В отличие от различных существующих вариантов технологических схем предложенная технология отличается простым аппаратурным оформлением и низкой энергоемкостью.

карбонатный концентрат оксид марганец ферриты

Характеристика исходного сырья Никопольского рудного месторождения

В качестве исходного сырья использовали карбонатные марганцевые концентраты Марганецкого и Орджоникидзенского ГОКов, где марганец содержится в карбонатных и оксидных минералах: манганокальцид - до 20%, кальциевый родохрозид - до 15%, пиролюзит, манганит - до 15%, гидроксиды железа - до 3%.

Химический состав концентратов:

концентрат Марганецкого ГОКа, %: Mn общ.-23,3; Mn²⁺-18,1; Mn⁴⁺-5,2; Fe₂O₃-6,6; FeO-0,3; TiO₂-0,2; P₂O₅-0,6; CaО-8,0; MgO-2,5; SiO₂-25,2; Na₂O-0,4; Ka₂O-0,7; S общ.-0,1; п.п.п.-22,2;

концентрат Орджоникидзенского ГОКа, %: Mn общ.-25-28; Mn²⁺-22-25; Mn⁴⁺-3-8; Fe₂O₃-5; P₂O₅-0,2-0,3; CaО-9-12; MgO-2; SiO₂-20; Na₂O-0,4; Ka₂O-0,5; S общ.-0,3; п.п.п.-25-31.

Нерудная часть сырья состоит из глины, кварца, опала, полевого шпата, кальцита, доломита, барита, пирита.

Результаты опытно-промышленных испытаний получения высококачественного оксида марганца для ферритов

По разработанной технологии проведены испытания по получению в опытно-промышленном масштабе высококачественного оксида марганца на базе опытной установки ЦНИЛ. За период 1996 года наработано более 350 кг опытной партии следующего качества %:

Технологическая схема переработки марганцевого сырья состоит из следующих основных операций:

выщелачивание марганцевой руды;

нейтрализация кислой пульпы;

тонкая очистка марганцевого раствора;

осаждение карбоната марганца;

промывка карбоната марганца;

прокалка карбоната марганца;

промывка оксида марганца;

сушка оксида марганца.

Исходную марганцевую руду распульповывали технической водой до Т.Ж.=1:2-2,5. Закисление проводили серной кислотой до рН=0,95-1. При подаче кислоты температура пульпы увеличивалась до 60-80°С за счет саморазогрева и поддерживалась на этом уровне в течение всего процесса выщелачивания (2-3 часа).

По окончании процесса выщелачивания кислую пульпу обрабатывали 10-15% известковым молоком до рН=5,5-6 при t=50-60°С. Известковое молоко подавали в течении 0,5-1 часа, а после достижения необходимого рН пульпу агитировали 0,5 часа и фильтровали. Кек сбрасывали на хвостохранилище.

Дополнительную очистку марганцевого раствора проводили на центрифуге. Товарный фильтрат с содержанием твердого 10 мг/л поступал на осаждение карбоната марганца, которое проводили углеаммонийной солью (УАС). Расход УАС составлял до 3,0 г на 1 г марганца в растворе. После осаждения пульпу в течение 0,5 часа агитировали, затем отстаивали, сбросной раствор декантировали. Содержание марганца в жидкой фазе составляло 4-5 г/литр. Карбонат марганца промывали репульпацией при Т.Ж.=1:10. В качестве промывной воды использовали питьевую воду. Промытый карбонат марганца после сушки имел следующий химический состав, %: Mn-45,5; Сa-0,17; Mg-0,044; Na-0,186; K-0,011; Si-0,0022.

Затем карбонат марганца прокаливали при t=650°С в течение 2-х часов. Полученный оксид марганца отмывали в две стадии по 0,5 часа каждая из расчета Т.Ж.=1:5.

Предварительная проработка выпуска оксида марганца на промплощадке СКЦ ВостГОКа

В 1997 году проектным отделом управления ВостГОКа выполнен технико-экономический расчет с целью определения целесообразности создания производства оксида марганца для ферритов на промплощадке ВостГОКа в городе Желтые Воды.

Опытно-промышленную установку (ОПУ) предполагалось разместить в реконструируемом здании химводоочистки (ХВО) второй очереди сернокислотного цеха (СКЦ) ВостГОКа, в связи с остановкой первой очереди СКЦ. Снабжение энергоресурсами и основными ресурсами предусмотрено от существующих сетей и инфраструктуры СКЦ.

Проектируемую установку предполагалось расположить в одном здании, режим работы непрерывный с некоторой периодичностью по операциям. При переходе на непрерывный режим работы, после оптимизации технологии, можно увеличить плановую производительность на этом же оборудовании в 1,5-2 раза.

Технико-экономическим расчетом предусмотрены три варианта получения высококачественного оксида марганца:

переработка растворов сульфата марганца на промплощадке СКЦ;

рудоподготовка, выщелачивание и выделение растворов сульфата марганца осуществляется на ГМЗ, затем растворы транспортируются для дальнейшей переработки на промплощадку СКЦ;

рудоподготовка, выщелачивание и дальнейшая переработка растворов сульфата марганца на промплощадке СКЦ.

По предварительным расчетам себестоимость одного килограмма оксида марганца для ферритов несущественно зависит от способа получения продукта и находится на уровне 1,2 $США/кг. Этот расчет был выполнен в 1997 году и отражал структуру цен указанного времени.

Новизна работы

Разработанная технология впервые позволила получить оксид марганца в соответствии с кондициями по всем лимитируемым примесям, с содержанием марганца на заданном уровне и с необходимой удельной поверхностью. Авторские права защищены патентами Украины и принадлежат ВостГОКу.

Приложение:

Принципиальная технологическая схема.

Сертификат качества готовой продукции.

Приложение 1

Принципиальная технологическая схема получения оксида марганца для ферритов

Приложение 2

Сертификат качества

Наименование: Оксид марганца

Качественные показатели, %:

Размещено на Allbest.ru