Гидрометаллургическое обогащение полиметаллических и железомарганцевых руд

Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса выщелачивания полиметаллических марганецсодержащих и железомарганцевых руд. Термодинамические расчеты и экспериментальные исследования по обогащению марганецсодержащего сырья позволили определить основные технологические параметры извлечения марганца, железа и цветных металлов, разработать технологические схемы обогащения различных видов марганецсодержащего сырья. Исследования проводили для полиметаллических и железомарганцевых руд Кайгадатского месторождения, месторождения Селезень, участка Сугул, расположенных на территории Кемеровской области – Кузбасса. Перед проведением лабораторных исследований был выполнен термодинамический анализ процесса выщелачивания руд, химический и рентгеноструктурный анализы проб. Лабораторные исследования проводили на многокамерной автоклавной установке МКА-4-75 с использованием в качестве растворителя хлорида кальция и хлорида железа. При введении в состав шихты восстановителя заметно улучшаются условия растворения оксидов и гидроксидов марганца при выщелачивании, поэтому была проведена серия опытов с использованием в шихте древесного угля. Выполненные термодинамические расчеты показали, что процесс выщелачивания полностью реализуем в интервале температур от 323 до 673 К. Результаты экспериментов подтвердили теоретические исследования. Полученные данные позволили предложить технологическую схему гидрометаллургического обогащения полиметаллических и железомарганцевых руд для получения высококачественных концентратов. Все продукты переработки пригодны к использованию. Применение оптимальных технологических параметров обогащения позволяет из полиметаллического марганецсодержащего сырья извлекать 95 – 97 % марганца, до 80 % никеля, до 99 % кобальта, 96 – 98 % железа. В результате осаждения этих элементов получают высококачественные концентраты марганца, никеля, железа, кобальта. По предложенной технологической схеме для железо-марганцевого сырья с высоким содержанием силикатов возможно получение высококачественных концентратов марганца и железа, при этом извлечение марганца составит 90 – 92 %, железа 86 – 90 %.

1. Группа аналитиков по изучению сырья, металлов и продукции из них International Metallurgical Research Group. Екатеринбург,2009. URL: http://metalresearch.ru (дата обращения 24.04.2020).

2. Борисов С.М., Зябкин А.В., Старкин С.С. Результаты геолого-разведочных работ на марганцевые руды в Кемеровской области. В кн.: Состояние марганцево-рудной базы России и вопросы обеспечения промышленности марганцем. Материалы научно-технической конференции. Красноярск: КНИИГиМС, 2001. С. 36–38.

3. Литвинцева 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. Материалы научно-технической конференции. Красноярск: КНИИГиМС, 2001. С. 138–143.

4. Федоров Ю.О. Опыт и практика рентгенорадиометрического обогащения марганцевых руд. В кн.: Состояние марганцево-рудной базы России и вопросы обеспечения промышленности марганцем. Материалы научно-технической конференции. Красноярск: КНИИГиМС, 2001. С. 163–165.

5. Нохрина О.И., Рожихина И.Д., Прошунин И.Е. Получение высококачественных концентратов при обогащении марганцевых руд. Новокузнецк: ИЦ СибГИУ, 2019. 182 с.

6. Нохрина О.И., Рожихина И.Д., Прошунин И.Е., Ходосов И.Е. Обогащение полиметаллических марганецсодержащих руд и рациональное использование полученных концентратов // Известия вузов. Черная металлургия. 2015. Т. 58. № 5. С. 309–315. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2015-5-309-315

7. Нохрина О.И., Рожихина И.Д. Получение малофосфористого концентрата из руд и железомарганцевых конкреций // Известия вузов. Черная металлургия. 2000. № 8. С. 40–45.

8. Сутырин Ю. Анализ состояния гидрометаллургической переработки марганцевого сырья // Национальная металлургия. 2003. № 2. С. 99–104.

9. 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. http://doi.org/10.1016/S0304-386X(99)00076-6

10. Hatk P.K., Sukla L.B., Das S.C. Aqueous SO2 leaching studies on Nishikhal manganese ore through factorial experiment // Hydrometallurgy. 2000. Vol. 54. No. 2. P. 217–228. http://doi.org/10.1016/S0304-386X(99)00075-4

11. Trifoni M., Toro L., Vegliu F. Reductive leaching of manganiferous ores by glucose and H2SO4 : Effect of alcohols // Hydrometallurgy. 2001. Vol. 59. No. 1. P. 1–14. http://doi.org/10.1016/S0304-386X(00)00138-9

12. 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. P. 31–44. http://doi.org/10.1016/S0304-386X(00)00139-0

13. Ding P., Liu Q.J., Pang W.H. A review of manganese ore beneficiation situation and development // Applied Mechanics and Materials. 2013. Vol. 380–384. P. 4431–4433. http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.380-384.4431

14. Kang T., Liu Y., Huang Y., Dong J., Huang Q., Li Y. 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. http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.554-556.489

15. Sun Da, Li Mao-lin, Li Can-hua, Cul Rui, Zheng Xia-yu. Green enriching process of Mn from low grade ore of manganese carbonate // Applied Mechanics and Materials. 2014. Vol. 644-650. P. 5427–5430. http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.644-650.5427

16. Yang Z.Z., Li G.Q., Huang C.H., Ding J.F. Mn ore smelting reduction based on double slag operation in BOF // Applied Mechanics and Materials. 2013. Vol. 753-755. P. 76–80. http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.753-755.76

17. 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. 881-883. P. 1288–1292. http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.881-883.1288

18. 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. http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.672.55

19. Трусов Б.Г. Программная система ТЕРРА для моделирования фазовых и химических равновесий при высоких температурах. В кн.: III Международный симпозиум «Горение и плазмохимия». 24–26 августа 2005. Алматы, Казахстан. Алматы: Казак университетi, 2005. С. 52–57.

20. Пат. № 2583224 РФ. Способ химического обогащения полиметаллических марганецсодержащих руд / О.И. Нохрина, И.Д. Рожихина, П.Д. Кравченко, О.Ю. Кичигина, М.С. Костюк. Заявл. 12.01.2015; опубл. 10.05.2016. Бюл. № 13.