способ извлечения марганца из руд и концентратов

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МАРГАНЦА ИЗ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ, включающий выщелачивание марганца сернокислотным раствором в присутствии восстановителя, содержащего сульфит-ион, отличающийся тем, что, с целью повышения степени извлечения марганца, удешевления и упрощения процесса, выщелачивание ведут с использованием в качестве восстановителя сульфитно-бусульфитных растворов солей аммония от улавливания газов сернокислотного производства с содержанием сернистого газа 0,51 1,52 моль/л при pH 3,0.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к добыче полезных компонентов гидрометаллургическими и геотехнологическими способами и может быть использовано на горнообогатительных предприятиях, в частности, при извлечении марганца из марганецсодержащих руд кучным, перколяционным или чановым выщелачиванием.

Известен способ чанового (агитационного) выщелачивания марганца из хвостов обогащения раствором серной кислоты с концентрацией 30-50 г/л при температуре 60-70^оС, соотношении Т:Ж=1:3 в токе сернистого ангидрида. Недостатками способа является сравнительно низкая степень извлечения марганца из руды, высокая энергоемкость процесса и необходимость применения дорогостоящего экологически вредного реагента сернистого ангидрида.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является способ выщелачивания марганца из марганцевых руд смесью серной и сернистой кислот при отношении Н₂SO₃ к H₂SO₄=1. Недостатком способа-прототипа является низкая степень извлечения марганца, а также применение в качестве восстановителя неустойчивого в водных растворах дорогостоящего реагента сернистой кислоты.

Цель изобретения повышение степени извлечения марганца, удешевление и упрощение процесса.

Поставленная цель достигается тем, что выщелачивание ведут с использованием в качестве восстановителя сульфитно-бисульфитных растворов солей аммония от улавливания газов сернокислотного производства с содержанием сернистого газа 0,51-1,52 моль/л при рН 3,0.

Содержание сернистого ангидрида в сернокислых сульфитно-бисульфитных растворах в пределах 0,51-1,52 моль/л и рН 3,0 позволяет восстанавливать соединения труднорастворимого 4-валентного марганца до 2-валентного состояния, легко гидратируемого и, следовательно, легкорастворимого в водных растворах серной кислоты с образованием сульфата марганца.

Содержание сернистого ангидрида в сернокислых сульфитно-бисульфитных растворах менее 0,51 моль/л приводит к снижению скорости процесса образования сульфата марганца в связи с недостатком концентрации сернистого ангидрида в растворе для протекания реакции восстановления 4-валентного марганца.

Содержание сернистого ангидрида в сернокислых сульфитно-бисульфитных растворах более 1,52 моль/л, приводит к снижению скорости процесса образования сульфата марганца. Это связано с недостатком кислотности выщелачивающего раствора (рН>3,0) за счет нейтрализации серной кислоты щелочными составляющими сульфитно-бисульфитного раствора.

Применительно для кучного выщелачивания (КВ) способ осуществляется следующим образом. Крупнокусковую руду для выщелачивания формируют в штабель. Выщелачивание серной кислотой в присутствии восстановителя сульфитно-бисульфитных растворов проводят подачей выщелачивающего раствора через рудную массу.

По мере прохождения раствора реагента через рудную массу происходит восстановление сернистым ангидридом трудновыщелачиваемого 4-валентного марганца до легковыщелачиваемого 2-валентного состояния с последующим растворением марганца (2+) серной кислотой и получением раствора сульфата марганца.

П р и м е р 1 (способ прототип). Марганецсодержащую руду с химическим составом, Mn²⁺ 0,56; Mn⁴⁺ 5,4; Mn_общ 5,96; Р₂О₅ н/об; Feобщ 10,1; Сu <0,025; Ni <0,025; Zn 0,25; SiO₂ 59,9; Al 1,33; CO₂ 0,38, крупностью -5 +0 мм загружают в перколятор и орошают смесью серной и сернистой кислот при отношении Н₂SO₃ к H₂SO₄=1 c концентрацией серной кислоты 50 г/л в циркуляционном режиме в течение 10 сут. По окончании выщелачивания продуктивный раствор анализируют на содержание Mn²⁺ и рН, а выщелоченную руду промывают водой от остаточной кислотности и анализируют на остаточное содержание Mn²⁺, Mn⁴⁺. Определяют общее извлечение марганца.

Результаты экспериментов приведены в таблице.

П р и м е р 2 (предлагаемый способ). Марганецсодержащую руду с тем же химическим составом и крупностью загружают в шесть перколяторов и орошают серной кислотой концентрацией 50 г/л в присутствии восстановителя раствора сульфита-бисульфита аммония с содержанием сернистого ангидрида: в первом перколяторе 3,05 моль/л; во втором 1,52 моль/л; в третьем 0,76 моль/л; в четвертом 0,51 моль/л; в пятом 0,38 моль/л; в шестом 0,25 моль/л. Выщелачивание проводят в циркуляционном режиме в течение 10 сут.

По окончании выщелачивания продуктивный раствор анализируют на Mn²⁺ и рН, а выщелоченную руду промывают водой от остаточной кислотности и анализируют на остаточное содержание Mn²⁺, Mn⁴⁺. Определяют общее извлечение марганца. Результаты экспериментов приведены в таблице. Необходимую концентрацию SO₂ получают разбавлением водой сульфитно-бисульфитного раствора с исходным значением рН=6,0-6,5 и общим содержанием сернистого ангидрида 3,05 моль/л.

Из результатов таблицы следует, что в предлагаемом способе при выщелачивании серной кислотой концентрацией 50 г/л в присутствии восстановителя сульфитно-бисульфитного раствора с содержанием SO₂ 0,51-1,52 моль/л и рН растворов 3,0 извлечение марганца в раствор составило 64,9-89,8% в способе-прототипе 63,7%

При уменьшении содержания SO₂ в сульфитно-бисульфитном растворе до 0,38 моль/л и ниже, приводит к снижению извлечения марганца в раствор до 53,2% и ниже, что связано с недостаточным количеством SO₂ в сернокислом сульфитно-бисульфитном растворе для восстановления Mn⁴⁺ в Mn²⁺, а следовательно и для перевода марганца в раствор.

Увеличение содержания SO₂ в сульфитно-бисульфитном растворе до 3,05 моль/л приводит к уменьшению извлечения марганца до 37,9% Это связано с уменьшением кислотности сернокислого сульфитно-бисульфитного раствора до рН= 4,8 из-за нейтрализации кислоты щелочными составляющими сульфитно-бисульфитного раствора.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить степень извлечения марганца из руд и концентратов, а также упростить процесс за счет использования (утилизации) отходов производства и исключения применения дорогостоящего реагента сернистой кислоты.