способ извлечения марганца

Формула изобретения

1. Способ извлечения марганца из руд и продуктов их обогащения, включающий выщелачивание измельченного сырья растворами серной кислоты в присутствии сульфата двухвалентного железа, фильтрацию, осаждение железа с последующим выделением марганца из раствора, отличающийся тем, что выщелачивание ведут в две стадии, растворы после первой стадии после фильтрации разбавляют водой, контактируют с металлическим железом и направляют на вторую стадию выщелачивания новой порции марганецсодержащего сырья.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение объемов марганецсодержащего сырья, перерабатываемого на первой и второй стадиях, поддерживают на уровне 1,0:1,5.

Описание изобретения к патенту

Заявляемый способ относится к области химической технологии и может быть использован для извлечения марганца из окисленных марганцевых руд и продуктов их обогащения.

Известен способ извлечения цветных металлов из железомарганцевых конкреций растворами серной кислоты в присутствии восстановителя, в качестве которого используют металлическое железо (А.с. СССР N 1200580. Способ выщелачивания железомарганцевых конкреций. БИ N 3. 1996 г.)

Недостатком известного способа является низкая скорость растворения марганца вследствие ограниченной поверхности контакта восстановителя с диоксидом марганца, присутствующим в руде.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является способ извлечения марганца из руд и продуктов их обогащения, включающий выщелачивание измельченного сырья растворами серной кислоты в присутствии сульфата двухвалентного железа, фильтрацию, осаждение железа с последующим выделением марганца из раствора (С.И.Хитрик и др. "Получение низкофосфористых марганцевых концентратов. Техника. Киев, 1969, с. 164-166).

Недостатком известного способа, по совокупности признаков являющегося прототипом предлагаемого изобретения, является низкая концентрация марганца в продуктивном растворе.

Предложен способ извлечения марганца из руд и продуктов их обогащения, включающий выщелачивание измельченного сырья растворами серной кислоты в присутствии сульфата двухвалентного железа, фильтрацию, осаждение железа с последующим выделением марганца из раствора, отличающийся тем, что выщелачивание ведут в две стадии, растворы после первой стадии после фильтрации разбавляют водой, контактируют с металлическим железом и направляют на вторую стадию выщелачивания новой порции марганецсодержащего сырья; соотношение объемов марганецсодержащего сырья, перерабатываемого на первой и второй стадиях выщелачивания, поддерживают на уровне 1,0:1,5.

В соответствии с предложенным способом измельченную марганцевую руду выщелачивают растворами серной кислоты в присутствии сульфата двухвалентного железа. В процессе выщелачивания содержащийся в руде марганец растворяется, а железо из двухвалентного состояния переходит в трехвалентное. Выщелоченную пульпу марганцевой руды подают на фильтрацию.

Новым в способе является то, что растворы после фильтрации разбавляют водой (в 1,5 раза) и контактируют с металлическим железом. При контактировании продуктивных растворов после выщелачивания первой порции марганцевой руды, содержащих серную кислоту, сульфат трехвалентного железа и растворенный марганец с металлическим железом, в качестве которого могут быть использованы железная стружка, железные опилки и другие отходы металлообрабатывающего производства, происходит реакция между сульфатом трехвалентного железа и металлическим железом:

Fe₂(SO₄)₃+Fe--->3FeSO₄

В результате этой реакции не только полностью регенерируется использованный на первой стадии восстановитель, но и образуется дополнительно, в итоге, количество восстановителя превышает первоначальное в 1,5 раза. При этом марганец, выщелоченный на первой стадии, с металлическим железом не взаимодействует и остается в растворе. Растворы после контактирования с металлическим железом направляют на вторую стадию выщелачивания новой порции марганецсодержащего сырья. Повторное использование растворов, уже содержащих растворенный марганец, для выщелачивания новой порции марганцевой руды, количественно превышающей объем выщелоченной на первой стадии руды в 1,5 раза, позволяет существенно увеличить концентрацию марганца в растворе, а также повторно использовать регенерированный восстановитель - сульфат двухвалентного железа.

Предложенный способ позволяет увеличить концентрацию марганца в продуктивных растворах после выщелачивания, а также повысить эффективность использования сульфата двухвалентного железа за счет регенерации металлическим железом.

Способ реализуется следующим способом.

Пример.

Железомарганцевую руду, содержащую 22% диоксида марганца, измельчали до содержания более 95% частиц крупностью < 0,3 мм, приготавливали водную суспензию, дозировали серную кислоту (из расчета 600 кг на 1 т руды) и сульфат двухвалентного железа (из расчета 5,6 кг на 1 кг марганца в руде). Выщелачивание вели в течение 1 часа при температуре 60^oC и массовом соотношении твердой и жидкой фаз 1:7. Пульпу после выщелачивания фильтровали, растворы после фильтрации содержали, г/л: H₂SO₄ 10,0; Mn²⁺ 20,0; Fe³⁺ 42.

В первом опыте по известному способу для осаждения железа в полученный раствор дозировали известь до pH 4,5, перемешивали 20 мин, после чего суспензию фильтровали Продуктивный раствор, содержащий 18 г/л Mn²⁺, направляли на осаждение основного карбоната марганца.

Во втором опыте по предлагаемому способу растворы после фильтрации пульпы выщелоченной марганцевой руды, содержащие, г /л: H₂SO₄ 10,0; Mn²⁺ 20,0; Fe³⁺ 42, разбавляли в 1,5 раза водой и подавали в колонну, заполненную железной стружкой. Раствор после контактирования с железной стружкой, содержащий, г/л: H₂SO₄ 6,6; Mn²⁺ 13,3; Fe³⁺ 42, направляли на выщелачивание новой порции марганцевой руды, в тех же условиях, что и ранее, с единственным отличием, что, вследствие возрастания массы двухвалентного железа в растворах после обработки железной стружки в 1,5 раза, соответственно, объем руды, выщелачиваемый на второй стадии, был увеличен в 1,5 раза. Пульпу после выщелачивания фильтровали, растворы после фильтрации содержали, г/л: H₂SO₄ - 10,0: Mn²⁺ -33,3; Fe³⁺ - 42. В полученный раствор для осаждения железа, дозировали известь до pH 4,5, перемешивали в течение 20 мин, после чего суспензию фильтровали. Продуктивный раствор, содержащий 30 г/л Mn²⁺, направляли на осаждение основного карбоната марганца.

Как видно из приведенного примера, предложенный способ по сравнению с известным позволяет существенно увеличить концентрацию марганца в продуктивных растворах, направляемых на получение марганцевого концентрата, а также обеспечить регенерацию и повторное использование в количестве восстановителя сульфата двухвалентного железа.

В целом полученные результаты показывают, что предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет улучшить технико-экономические показатели извлечения марганца из сырья.