способ восстановления железо-марганцевых конкреций балтийского моря

Формула изобретения

Способ восстановительного обжига железо-марганцевых конкреций, включающий их нагрев с восстановителем с восстановлением диоксида марганца (MnO₂) до двухвалентного состояния (MnO), отличающийся тем, что проводят восстановительный обжиг железо-марганцевых конкреций Балтийского моря, содержащих MnO₂ не более 26%, с использованием в качестве восстановителя органических веществ, содержащихся в их составе в количестве в среднем 14%, при нагреве до температуры 400°С с ограничением доступа воздуха в зону обжига.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химического обогащения марганцевых руд, а более конкретно к получению химических концентратов из железо-марганцевых конкреций (ЖМК) Балтийского моря.

Большая часть технологий химического обогащения марганцевых руд включает в себя в качестве первого этапа переход окислов марганца в раствор в виде сульфатов, нитратов или хлоридов марганца. Для реализации наиболее простого процесса-извлечения окислов марганца кислотой, необходимо восстановление марганца из четырех до двухвалентной формы.

Известно большое количество способов восстановления окисных руд:

а) обжиг при высокой температуре в газовой восстановительной среде (водороде, природном газе, окиси углерода) (Шкуров А.С. Разработка технологии электролита в производстве диоксида марганца. Автореферат. Л., 1991);

в) обжиг в смеси с элементарной серой, пиритными огарками, железными опилками (Физико-химические основы металлургии марганца. Наука, 1977 г., с.122, 127);

г) обжиг в смеси с органическими веществами - углем, древесными опилками.

Все перечисленные процессы требуют достаточно сложного аппаратурного оформления, тщательного перемешивания с вводимыми реагентами, высоких температур.

Наиболее близким к предлагаемому способу прототипом является обжиг марганцевой руды с восстановителем.

Этот способ, как и все прочие, требует тщательного смешения руды с восстанавливающим реагентом, высокой температуры, загрязняет шлам большим количеством золы, требует поддержания восстановительной атмосферы в печи при охлаждении до 100°С.

Техническим результатом изобретения является упрощение процесса восстановительного обжига Технический результат достигается способом восстановительного обжига железо-марганцевых конкреций, включающим их нагрев с восстановителем с восстановлением диоксида марганца (MnO₂) до двухвалентного состояния (MnO), согласно изобретению, проводят восстановительный обжиг железо-марганцевых конкреций Балтийского моря, содержащих MnO ₂ не более 26%, с использованием в качестве восстановителя органических веществ, содержащихся в их составе в количестве в среднем 14%, при нагреве до температуры 400°С с ограничением доступа воздуха в зону обжига.

Пример.

В стеклянный сосуд емкостью 0,5 л засыпается молотый до 1 мм ЖМК вровень с краями и закрывается крышкой, ограничивающей циркуляцию воздуха, но позволяющей выходить образующимся парам и газам. В сушильном шкафу сосуд выдерживается 1 час при Т=380°С, не считая времени нагрева.

Для выявления тепловых эффектов снималась температурная кривая (см. фиг.1). Выдержка на уровне 100°С соответствует процессу удаления свободной влаги. Следующий этап - быстрый нагрев продукта до 320°С за счет экзотермичности реакции востановления марганца. На четвертом этапе процесс восстановления заканчивается и подъем температуры обспечивается лишь за счет внешнего тепла.

Для окончания процесса обжига необходимо охладить ЖМК как минимум до 200°С при ограничении доступа воздуха для предотвращения окисления продукта. В нашем примере это делается выстаиванием сосуда вне сушильного шкафа. Последующая обработка обоженного ЖМК кислотой дало остаточное содержание марганца в ЖМК 1,7% при начальном 17%, что соответствует переходу в раствор 90% марганца.

Анализы показали, что содержание органики в ЖМК в среднем составляет 14%. Дополнительные опыты с добавлением в ЖМК диоксида марганца показали, что такое количество органики позволяет восстановить марганец полностью при содержании его в ЖМК не более 26%. Максимальное содержание марганца в ЖМК не превышает 20%, что позволяет использовать данный способ восстановления для любых партий ЖМК.

Промышленный процесс может быть реализован в неподвижном слое в емкости с набором горизонтальных труб, в которых установлены электронагреватели или проходит нагревающий агент. Выходящие газы и пары воды препятствуют попаданию воздуха в аппарат. Для охлаждения через те же трубы можно прокачивать воздух. При использовании для обжига аппарата с перемешиванием рациональным приемом для быстрого охлаждения может быть вспрыск воды.

При большой производительности для обжига можно использовать стандартные кальцинаторы.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет максимально упростить процесс восстановления железо-марганцевых конкреций по сравнению с любым другим способом и обеспечить их экономически эффективную переработку в марганцевые соединения.