способ очистки марганцевого сырья от фосфора

Формула изобретения

Способ очистки марганцевого сырья от фосфора, включающий измельчение исходного сырья, классификацию, магнитную сепарацию и сушку, отличающийся тем, что исходную руду одновременно подвергают промывке и грохочению на сетке 0,25 мм, фракцию -0,25 мм отправляют в отвал, фракцию +0,25 мм измельчают до крупности 0,074 мм, подвергают магнитной сепарации при напряженности магнитного поля 7000-9000 эрстед с последующей сушкой концентрата горячими газами, при этом на него воздействуют ультразвуком частотой 18-21 кГц с одновременным разрыхлением концентрата.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к подготовке марганцевого сырья для плавки, и может быть использовано для очистки сырья от фосфора.

Известен пирометаллургический способ выплавки низкофосфористого марганцевого шлака из высокофосфористых руд [1, с 220]. Сущность способа заключается в приготовлении шихты, содержащей высокофосфористый марганцевый концентрат, кокс, металлическую стружку или металлолом с последующим плавлением шихты в электропечи. При выплавке получают высокофосфористый попутный металл и марганцевый шлак. Попутный металл с высоким содержанием фосфора не находит применения. Низкофосфористый шлак взамен марганцевого концентрата используется для выплавки марганца и марганцевых сплавов. Недостатки способа заключаются в сложности и высокой стоимости металлургической операции - плавке шихты, высоком расходе кокса, электроэнергии, металлической стружки, металлолома. Большие потери марганца и железа с попутным металлом, который складируется в отвалы, так как является отходом производства.

Наиболее близким к предлагаемому является способ переработки бедных марганецсодержащих руд [2]. Известный способ включает классификацию морских железомарганцевых конкреций с получением фракции менее -0,044 мм и фракцию -1+0,044 мм, которую подвергают восстановительному обжигу при 550-650°С, при этом в качестве восстановителя применяют уголь и/или торф, кокс в количестве 8-12% от массы исходного материала. Обожженный материал охлаждают, подвергают магнитной сепарации в слабом магнитном поле с получением продукта, обогащенного железом и фосфором, который не находит применения и складируется в отвал. Немагнитный материал с содержанием марганца 30% подвергают магнитной сепарации в сильном магнитном поле. В результате получают немагнитный продукт силикатов или силикатов цветных металлов, который не находит применения и складируется в отвал. Магнитный концентрат (содержание марганца 40-50%) подвергают окомкованию с применением в качестве связующего бентонина [3]. Сушат при 250-800°С с обработкой ультразвуком частотой 22 кГц-3 МГц [3] и горячими газами.

Известный способ [2] обладает рядом недостатков: сложная многостадийная (фиг.1) схема переработки (12 операций), применение дорогого процесса восстановительного обжига. Необходимость применения гидрометаллургических процессов [1. стр.220] для переработки мелких фракций -0,044 мм. Образование отходов, которые не находят применения и складируются в отвалы. Для сушки концентрата применяют ультразвук с высокими частотами 22 кГц-3 МГц [3].

Наиболее близким является способ [1. С.221-257] выщелачивания в 0,5 нормальной азотной кислоте при отношении Т:Ж=1:3 спека, полученного обжигом высокофосфористого концентрата с содой, при дозировке соды 400 грамм на 1 килограмм концентрата. Спекание осуществляют при 850-900°С в течение 1 часа. При выщелачивании спека азотной кислотой фосфор извлекается в раствор. Содержание фосфора в переработанном концентрате снижается от 0,35% до 0,12%. Недостаток этого способа заключается в многостадийности процесса, использовании дорогих, дефицитных, агрессивных реагентов, высоком расходе тепла на операцию спекания шихты, высоком расходе энергии.

Задача, решаемая изобретением, состоит в упрощении технологии, снижении расхода реагентов и энергии.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в оптимизации крупности сырья, исключении из технологии дорогих и дефицитных реагентов, оптимизации магнитного обогащения и оптимизации сушки концентрата.

Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата способ очистки марганцевого сырья от фосфора, включающий измельчение исходного сырья, классификацию, магнитную сепарацию и сушку, отличающийся тем, что исходную руду одновременно подвергают промывке и грохочению на сетке 0,25 мм, фракцию -0,25 мм отправляют в отвал, фракцию +0,25 мм измельчают до крупности 0,074 мм, подвергают магнитной сепарации при напряженности магнитного поля 7000-9000 эрстед, с последующей сушкой концентрата горячими газами, при этом на него воздействуют ультразвуком частотой 18-21 килогерц при одновременном разрыхлении концентрата.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что взамен многостадийных технологий [1, 2, 3] с использованием дорогих, дефицитных, агрессивных реагентов соды и азотной кислоты предлагается новый способ очистки марганцевого сырья от фосфора, включающий одновременную промывку и грохочение на сетке 0,25 мм, при этом получают фракцию -0,25 мм с высоким содержанием фосфора 0,06-0,5% и низким содержанием марганца 4,5-2,4%. Эта фракция не находит применения в металлургии и складируется в отвал. Во фракции +0,25 мм концентрируется основная масса марганца до 44-54% при низком удельном содержании фосфора 0,007-0,0079 (таблица 1). Далее фракцию +0,25 мм подвергают измельчению до крупности менее 0,074 мм и обрабатывают в магнитном поле при напряженности 7000-9000 эрстед с последующей сушкой горячими газами, при этом воздействуют ультразвуком частотой 18-21 килогерц. Предлагаемым способом получили низкофосфористый концентрат, содержащий 50% марганца при удельном содержании фосфора 0,0033, что ниже требований ГОСТов (0,0035) для выплавки ферросплавов. При промывке сырья водой из него удаляют органические остатки от растений, отходы древесины, гумус, почву, а также минеральные частицы (глину, песок). При тонком измельчении фосфор концентрируется в мелкой фракции. Соединения фосфора являются немагнитным материалом. Поэтому при магнитном обогащении в концентрат извлекаются марганцевые минералы, а соединения фосфора остаются в немагнитной части руды в отходах, что подтверждено экспериментально (таблица 1). Результаты исследований указывают на высокое содержание фосфора в мелких классах, что позволило обосновать новый способ очистки марганцевых концентратов от фосфора.

Таблица 1
Гранулометрический состав исходной руды с распределением компонентов по классам крупности
Классы, мм	Выход, %	Содержание, %	Распределение, %	Удельное содержание фосфора Р/Mn
Mn	P	SiO2	Mn	P	SiO2
-100+75	2,2	45,0	0,35	14,26	2,87	2,94	0,91	0,0078
-75+50	0,6	53,0	0,4	0,74	1,02	0,92	0,01	0,0076
-50+25	7,5	39,4	0,29	26,96	9,45	8,28	5,83	0,0074
-25+12	10,2	44,4	0,32	17,22	14,46	12,47	5,08	0,0072
-12+6	12,0	47,0	0,33	13,76	18,02	15,13	4,78	0,0070
-6+3	14,5	46,9	0,33	12,3	21,73	18,26	5,17	0,0070
-3+1	7,5	48,1	0,35	10,0	11,52	10,0	2,17	0,0073
-1+0,5	8,0	42,9	0,34	-	10,97	10,4	-	0,0079
-0,5+0,25	11,0	17,2	0,16	57,6	6,04	6,72	76,05	0,0093
-0,25+0,1	15,3	4,5	0,065	-	2,2	3,78	-	0,0144
-0,1	11,2	4,8	0,26	-	1,72	11,1	-	0,0542
-0,074	10	2,4	0,53	42,1	1,43	16,6	-	0,2

Мокрые марганцевые концентраты в зимнее время нельзя перевозить в связи со смерзаемостью. Поэтому в изобретении обогащенный концентрат подвергают сушке горячими газами с одновременным воздействием ультразвука частотой 18-21 килогерц. Полученный концентрат не подвержен смерзанию.

Пример. Исследованию подвергали марганцевую руду Уватского месторождения, участок Николаевский. Исходный состав руды, мас.%: Mn - 31,3; Р - 0,26. При очистке марганцевой руды по предлагаемому способу сырье подвергали промывке водой, измельчению до крупности менее 0,074 мм, магнитному обогащению при напряженности магнитного поля 8000 эрстед и сушке горячими газами с одновременным воздействием ультразвуковым полем частотой 20 килогерц и перемешиванием. В результате получали концентрат, содержащий 49,2% Mn, 0,12% Р и 6% влаги, который согласно ГОСТа 24236-80 пригоден для выплавки ферромарганца, силикомарганца, марганца (таблица 2).

Таблица 2.
Показатели технологий	Технические характеристики
По предлагаемому способу	По прототипу
Расход реагента при спекании	Нет	Сода 400 кг/т
850-900°С
1 час
Расход азотной кислоты, 1N	Нет	3 м3
Расход воды на промывку	3 м3	3 м3
Измельчение концентрата	0,074	0,16-0,074
Магнитное обогащение	8000 эрстед	нет
Сушка концентрата	0,5 час	1,5 час

Сравнительный анализ предлагаемого способа и прототипа приведен в таблице 2, из которой очевидны преимущества предлагаемого способа переработки марганцевых руд Уватской группы месторождений (участок Николаевский) по сравнению с прототипом-способом спекания с содой при температуре 900°С с последующей промывкой обожженного концентрата раствором азотной кислоты, промывкой и сушкой концентрата.

Источники информации

1. Гасик М.И., Лякишев Н.П., Емлин Б.И.

Теория и технология производства ферросплавов. // М. «Металлургия». 1988

(Дефосфорация марганцевых концентратов электрометаллургическим способом на странице 221-227 прототип).

(Гидрометаллургический способ дефосфорации марганцевых концентратов на странице 220).

2. Патент RU 2175022. С1 МПК С22В 47/00, С22В 1/02, В03В 5/62, В03С 1/005 01.08.2000.

3. Описание изобретения к авторскому свидетельству 691502, МПК С22В 1/16 15.10.79. Способ сушки рудных окатышей.