blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2020-5-344-350blackmet-1898Research ArticleЭКОЛОГИЯ И РАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕECOLOGY AND RATIONAL USE OF NATURAL RESOURCESМарганцевые руды Кемеровской области – Кузбасса и методы их обогащенияManganese ores of the Kemerovo region – Kuzbass and methods of their enrichmentНохринаО. И.NokhrinaO. I.

д.т.н., профессор кафедры металлургии черных металлов

654007, Кемеровская обл., Новокузнецк, ул. Кирова, 42

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair of Ferrous M tallurgy

Novokuznetsk, Kemerovo Region

kafamsf@sibsiu.ruРожихинаИ. Д.RozhikhinaI. D.

д.т.н., профессор кафедры металлургии черных металлов

654007, Кемеровская обл., Новокузнецк, ул. Кирова, 42

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair of Ferrous Metallurgy

Novokuznetsk, Kemerovo Region

rogihina_id@mail.ruЕдильбаевА. И.Edil’baevA. I.

д.т.н., генеральный директор

050051, Алматы, пр. Достык, 132, оф. 2

Dr. Sci. (Eng.), General Director

Almaty

ayedilbayev@mail.ruЕдильбаевБ. А.Edil’baevB. A.

директор

041701, Алматинская обл., Текели, ул. Сатпаева, 1

Director

Tekeli, Almaty Region

ayedilbayev@mail.ruСибирский государственный индустриальный университетРоссияSiberian State Industrial UniversityRussian FederationТОО «Горное бюро»КазахстанLLP “Gornoe byuro”KazakhstanТОО «Электромарганец»КазахстанLLP “Elektromarganets”Kazakhstan202001072020635344350Copyright © Нохрина О.И., Рожихина И.Д., Едильбаев А.И., Едильбаев Б.А., 20202020Нохрина О.И., Рожихина И.Д., Едильбаев А.И., Едильбаев Б.А.Nokhrina O.I., Rozhikhina I.D., Edil’baev A.I., Edil’baev B.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1898

Марганцевые руды подавляющего большинства отечественных месторождений отличаются невысоким качеством и относятся к труднообогатимым: при низком (18 – 24 %) содержании марганца и высоком (отношение P/Mn > 0,006) удельном содержании фосфора они имеют повышенное содержание железа и кремния. Основная (98,5 млн т (64,2 %)) часть балансовых запасов марганцевых руд сосредоточена на крупном Усинском месторождении в Кемеровской области. Кроме Усинского в Кемеровской области разрабатываются Кайгадатское (32,7 млн т), Дурновское (300 тыс. т), Селезеньское месторождения и участок Чумай. Для комплексного подхода к решению рассматриваемой проблемы необходимо технически и экономически обосновать все этапы (разведку месторождений, добычу и обогащение марганцевых руд, последующую их переработку и потребление) вовлечения в производство марганцевых руд месторождений Кемеровской области – Кузбасса. Высококачественные марганцевые концентраты по разработанной технологии кальций-хлоридного обогащения получают из карбонатных, в том числе высокофосфористых руд Усинского месторождения, бедных оксидных и железомарганцевых руд Селезеньского и Дурновского месторождений. Извлечение марганца из марганецсодержащего сырья в концентрат составляет не менее 90 %. Полученный концентрат содержит 58 – 64 % марганца, менее 0,01 % фосфора, 0,02 – 0,05 % оксида железа, 0,5 – 1,0 % кремнезема и следы серы. Термодинамические расчеты и экспериментальные исследования по обогащению полиметаллических марганецсодержащих руд участка Чумай позволили определить основные технологические параметры извлечения ценных компонентов. Применение оптимальных технологических параметров обогащения позволяет извлекать из сырья до 95 – 97 % марганца и 98 – 99 % никеля.

Manganese ores of the vast majority of domestic deposits are of low quality: with low content of manganese (18 – 24 %) and high specific content of phosphorus (ratio P/Mn > 0.006). They have an increased content of iron and silicon and they are difficult to enrich. The main part of balance reserves of manganese ores – 98.5 million tons (64.2 %) is concentrated in large Usinskoye field in the Kemerovo region. In addition to Usinskoye, there are also deposits in this region Kaigadatskoye (32.7 million tons), Durnovskoye (300 thousand tons), Selezenskoye fields and the Chumay plot. For a comprehensive approach to solving the proposed problem it is needed to assess technical and economic feasibility of all stages (exploration, extraction and enrichment of manganese ores, their subsequent processing and consumption) of involvement of manganese ores from these deposits in production. Using developed technology of calcium-chloride enrichment, high-quality manganese concentrates are obtained from carbonate, including high-phosphorous ores of the Usinskoye field, poor oxide and ferromanganese ores of the Selezenskoye and the Durnovskoye fields. Extraction of manganese from manganese-containing raw materials into concentrate was at least 90 %. The resulting concentrate contains 58 – 64 % of manganese, less than 0.01 % of phosphorus, 0.02 – 0.05 % of iron oxide, 0.5 – 1.0 % of silica and sulfur. Thermodynamic calculations and experimental studies on the enrichment of polymetallic manganese-containing ores from the Chumay plot allowed us to determine the main technological parameters for extracting valuable components. The use of optimal technological parameters of enrichment allows extraction of up to 95 – 97 % of manganese and 98 – 99 % of nickel from raw materials.

марганцевые рудыконцентрат химического обогащениякальций-хлоридный способ обогащенияполиметаллические марганцевые рудытермодинамические расчетыникелевый концентратжелезный концентратmanganese oresconcentrate of chemical enrichmentcalcium-chloride enrichment methodpolymetallic manganese oresthermodynamic calculationsnickel concentrateiron concentrateИсследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Субъекта РФ (Кемеровская область – Кузбасс) в рамках научного проекта № 20-48-420001/20.The study was financially supported by the RFBR and the R sian Federation region (Kemerovo Region – Kuzbass) within the framework of the scientific project No. 20-48-420001/20.ReferencesЛитвинцева Э.Г., Тигунов Л.П., Броницкая Е.С. и др. Разработка эффективных способов обогащения и переработки окисленных и карбонатных руд марганца месторождений России. – В кн.: Состояние марганцево-рудной базы России и вопросы обеспечения промышленности марганцем. – Красноярск: КНИИГиМС, 2001. С. 138 – 143.Litvintseva E.G., Tigunov L.P., Bronitskaya E.S. etc. Development of effective methods for enrichment and processing of oxidized and carbonate ores of manganese deposits in Russia. In: Sb. nauch. tr.: Sostoyanie margantsevo-rudnoi bazy Rossii i voprosy obespecheniya promyshlennosti margantsem [Coll. of Sci. Papers: State of the manganese ore base in Russia and issues of the industry provision with manganese]. Krasnoyarsk: KNIIGiMS, 2001, pp. 138–143. (In Russ.).Федоров Ю.О. Опыт и практика рентгенорадиометрического обогащения марганцевых руд. – В кн.: Состояние марганцево-рудной базы России и вопросы обеспечения промышленности марганцем. – Красноярск: КНИИГиМС, 2001. С. 163 – 165.Fedorov Yu.O. Experience and practice of X-ray radiometric concentration of manganese ores. In: Sb. nauch. tr.: Sostoyanie margantsevo-rudnoi bazy Rossii i voprosy obespecheniya promyshlennosti margantsem [Coll. of Sci. Papers: State of the manganese ore base in Russia and issues of the industry provision with manganese]. Krasnoyarsk: KNIIGiMS, 2001, pp. 163–165. (In Russ.).Нохрина О.И., Рожихина И.Д., Прошунин И.Е. Получение высококачественных концентратов при обогащении марганцевых руд: монография. – Новокузнецк: ИЦ СибГИУ, 2019. – 182 с.Nokhrina O.I., Rozhikhina I.D., Proshunin I.E. Poluchenie vysokokachestvennykh kontsentratov pri obogashchenii margantsevykh rud: monografiya [Obtaining high-quality concentrates at enrichment of manganese ores: Monograph]. Novokuznetsk: ITs SiBGIU, 2019, 182 p. (In Russ.).Сутырин Ю. Анализ состояния гидрометаллургической переработки марганцевого сырья // Национальная металлургия. 2003. № 2. С. 99 – 104.Sutyrin Yu. Analysis of hydrometallurgical processing of manganese raw materials. Natsional’naya metallurgiya. 2003, no. 2, pp. 99–104. (In Russ.).Vracar R.Z., Cerovic K.P. Manganese leaching in the FeS2 – MnO2 – O2 – H2O system at high temperature in an autoclave // Hydrometallurgy. 2000. Vol. 55. No. 1. P. 79 – 92.Vracar R.Z., Cerovic K.P. Manganese leaching in the FeS2 – MnO2 – O2 – H2O system at high temperature in an autoclave. Hydrometallurgy. 2000, vol. 55, no. 1, pp. 79–92.Hatk P.K., Sukla L.B., Das S.C. Aqueous SO 2 leaching studies on Nishikhal manganese ore through factorial experiment // Hydrometallurgy. 2000. Vol. 54. No. 2-3. P. 217 – 228.Hatk P.K., Sukla L.B., Das S.C. Aqueous SO 2 leaching studies on Nishikhal manganese ore through factorial experiment. Hydrometallurgy. 2000, vol. 54, no. 2-3, pp. 217–228.Trifoni M., Toso L., Vegliu F. Reductive leaching of manganiferous ores by glucose and H SO : Effect of alcohols // Hydrometallurgy. 2001. Vol. 59. No. 1. P. 2 1 –4 14.Trifoni M., Toso L., Vegliu F. Reductive leaching of manganiferous ores by glucose and H2 SO 4 : Effect of alcohols. Hydrometallurgy. 2001, vol. 59, no. 1, pp. 1–14.Vegliо F., Trifoni M., Abbruzzese C., Toro L. Column leaching of a manganese dioxide ore: А study by using fractional factorial design // Hydrometallurgy. 2001. Vol. 59. No. 1. P. 31 – 44.Vegliо F., Trifoni M., Abbruzzese C., Toro L. Column leaching of a manganese dioxide ore: A study by using fractional factorial design. Hydrometallurgy. 2001, vol. 59, no. 1, pp. 31–44.Peng Ding, Quanjun Liu, Wenhao Pang. A review of manganese ore beneficiation situation and development // Applied Mechanics and Materials. 2013. Vol. 380-384. P. 4431 – 4433.Peng Ding, Quanjun Liu, Wenhao Pang. A review of manganese ore beneficiation situation and development. Applied Mechanics and Materials. 2013, vol. 380-384, pp. 4431–4433.Tingting Kang, Yi Liu, Yongbing Huang, Jing Dong, Qian Huang,Yuying Li. Synthesis and dephosphorization of iron manganese composite oxide by acid Leaching on Iron manganese ore // Advanced Materials Research. 2012. Vol. 554-556. P. 489 – 493.Tingting Kang, Yi Liu, Yongbing Huang, Jing Dong, Qian Huang, Yuying Li. Synthesis and dephosphorization of iron manganese composite oxide by acid Leaching on Iron manganese ore. Advanced Materials Research. 2012, vol. 554-556, pp. 489–493.Sun Da, Li Mao-lin, Li Can-hua, Cul Rui, Zheng Xia-yu. A green enriching process of Mn from low grade ore of manganese carbonate // Applied Mechanics and Materials. 2014. Vol. 644-650.Sun Da, Li Mao-lin, Li Can-hua, Cul Rui, Zheng Xia-yu. A green enriching process of Mn from low grade ore of manganese carbonate. Applied Mechanics and Materials. 2014, vol. 644-650, pp. 5427–5430.Zhizheng Yang, Guangqiang Li, Chenghong Huang, Jinfa Ding. Mn ore smelting reduction based on double slag operation in BOF // Applied Mechanics and Materials. 2013. Vol. 753. P. 76 – 80.Zhizheng Yang, Guangqiang Li, Chenghong Huang, Jinfa Ding. Mn Ore Smelting Reduction Based on Double Slag Operation in BOF. Applied Mechanics and Materials. 2013, vol. 753, pp. 76–80.Pan M.C., Liu X.L., Zou R., Huang J., Han J.C. Study of heat treatment technology on medium-carbon-low-alloy-steel large hammer formation of gradient performance // Advanced Materials Research. 2014. Vol. 881. P. 1288 – 1292.Pan M.C., Liu X.L., Zou R., Huang J., Han J.C. Study of heat treatment technology on medium-carbon-low-alloy-steel large hammer formation of gradient performance. Advanced Materials Research. 2014, vol. 881, pp. 1288–1292.Šalak A., Selecká M. Effect of manganese addition and sintering conditions on mechanical properties of low carbon 3Cr prealloyed steels // Materials Science Forum. 2011. No. 672. P. 55 – 58.Šalak A., Selecká M. Effect of manganese addition and sintering conditions on mechanical properties of low carbon 3Cr prealloyed steels. Materials Science Forum. 2011, no. 672, pp. 55–58.Борисов С.М., Зябкин А.В., Старкин С.С. Результаты геологоразведочных работ на марганцевые руды в Кемеровской области. – В кн.: Состояние марганцево-рудной базы России и вопросы обеспечения промышленности марганцем. – Красноярск: КНИИГиМС, 2001. С. 36 – 38.Borisov S.M., Zyabkin A.V., Starkin S.S. Results of exploration for manganese ores in the Kemerovo region. In: Sb. nauch. tr.: Sostoyanie margantsevo-rudnoi bazy Rossii i voprosy obespecheniya promyshlennosti margantsem. [Coll. of Sci. Papers: State of the manganese ore base in Russia and issues of the industries provision with manganese]. Krasnoyarsk: KNIIGiMS, 2001, pp. 36–38. (In Russ.).Яшин В.Д., Колпак В.П., Дмитриенко В.И. и др. Селезеньская площадь проявлений марганцевых руд и перспективы их использования на ОАО «Запсибметкомбинат». – В кн.: Состояние марганцево-рудной базы России и вопросы обеспечения промышленности марганцем. – Красноярск: КНИИГиМС, 2001. С. 44, 45.Yashin V.D., Kolpak V.P., Dmitrienko V.I. etc. Selezenskaya plot of manganese ores deposit and prospects for their use at OJSC “Zapsibmetkombinat”. In: Sb. nauch. tr.: Sostoyanie margantsevo-rudnoi bazy Rossii i voprosy obespecheniya promyshlennosti margantsem [Coll. of Sci. Papers: State of the manganese ore base in Russia and issues of the industries provision with manganese]. Krasnoyarsk: KNIIGiMS, 2001, pp. 44, 45. (In Russ.).Писарев Л.Н., Цильковский В.Н., Писаревский В.А. Становление Дурновского месторождения // Природно-ресурсные «Ведомости». 2001. № 19. С. 39, 40.Pisarev L.N., Tsil’kovskii V.N., Pisarevskii V.A. Formation of the Durnovskoye deposit. Prirodno-resursnye “Vedomosti”. 2001, no. 19, pp. 39, 40. (In Russ.).Нохрина О.И., Рожихина И.Д. Получение малофосфористого концентрата из руд и железомарганцевых конкреций // Изв. вуз. Черная металлургия. 2000. № 8. С. 40 – 45.Nokhrina O.I., Rozhikhina I.D. Obtaining of low-phosphorous concentrate from ores and ferromanganese nodules. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2000, no. 8, pp. 40–45. (In Russ.).Нохрина О.И., Рожихина И.Д., Прошунин И.Е., Ходосов И.Е. Обогащение полиметаллических марганецсодержащих руд и рациональное использование полученных концентратов // Изв. вуз. Черная металлургия. 2015. Т. 58. № 5. С. 309 – 315.Nokhrina O.I., Rozhikhina I.D., Proshunin I.E., Khodosov I.E. Polymetallic manganese ore dressing and optimal use of the obtained concentrates. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2015, vol. 58, no. 5, pp. 309–315. (In Russ.).Пат. № 2583224 РФ. Способ химического обогащения полиметаллических марганецсодержащих руд / О.И. Нохрина, И.Д. Рожихина, П.Д. Кравченко, О.Ю. Кичигина, М.С. Костюк. 2016. Бюл. № 13.Nokhrina O.I., Rozhikhina I.D., Kravchenko P.D., Kichigina O.Yu., Kostyuk M.S. Sposob khimicheskogo obogashcheniya polimetallicheskikh marganetssoderzhashchikh rud [Method of chemical enrichment of polymetallic manganese-containing ores]. Patent RF no. 2583224. Bulleten’ izobretenii. 2016, no. 13. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.