RU2465351C1 - Method for removing phosphorus from manganese raw material - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: manganese raw material is subject to washing and screening on mesh with size of 0.25 mm. Fraction with size of -0.25 mm is transported to dump, and fraction with size of +0.25 mm is crushed to the size of 0.074 mm, subject to magnetic separation at intensity of magnetic field of 7000-9000 oersted with further drying of concentrate with hot gases; at that, it is influenced with ultrasound with frequency of 18-21 kilohertz with simultaneous loosening of concentrate.

EFFECT: optimisation of raw material fineness; excluding expensive and difficult-to-obtain reagents from the technology; optimisation of magnetic benefication and drying of the concentrate.

1 dwg, 2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к подготовке марганцевого сырья для плавки, и может быть использовано для очистки сырья от фосфора.The invention relates to the metallurgical industry, in particular to the preparation of manganese raw materials for smelting, and can be used to purify raw materials from phosphorus.

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.Known pyrometallurgical method for smelting low-phosphorous manganese slag from high-phosphorous ores [1, p. 220]. The essence of the method is to prepare a mixture containing a high phosphorus manganese concentrate, coke, metal shavings or scrap metal, followed by melting the mixture in an electric furnace. When smelting get high phosphorous associated metal and manganese slag. Associated metal with a high phosphorus content is not used. Low phosphorus slag instead of manganese concentrate is used for smelting manganese and manganese alloys. The disadvantages of the method are the complexity and high cost of the metallurgical operation - melting the charge, high consumption of coke, electricity, metal shavings, scrap metal. Large losses of manganese and iron with associated metal, which is stored in dumps, as it is a waste of production.

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.Closest to the proposed is a method of processing poor manganese-containing ores [2]. The known method includes the classification of marine ferromanganese nodules to obtain a fraction of less than -0.044 mm and a fraction of -1 + 0.044 mm, which is subjected to reductive firing at 550-650 ° C, while coal and / or peat, coke in the amount of 8- are used as reducing agent 12% by weight of the starting material. The calcined material is cooled, subjected to magnetic separation in a weak magnetic field to obtain a product enriched in iron and phosphorus, which is not used and is stored in a dump. Non-magnetic material with a manganese content of 30% is subjected to magnetic separation in a strong magnetic field. The result is a non-magnetic product of silicates or silicates of non-ferrous metals, which does not find application and is stored in a dump. Magnetic concentrate (manganese content 40-50%) is pelletized using bentonin as a binder [3]. Dried at 250-800 ° C with ultrasonic treatment with a frequency of 22 kHz-3 MHz [3] and hot gases.

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].The known method [2] has several disadvantages: a complex multi-stage (figure 1) processing scheme (12 operations), the use of an expensive process of regenerative firing. The need for hydrometallurgical processes [1. p. 220] for the processing of fine fractions -0.044 mm The formation of waste that is not used and stored in dumps. For concentrate drying, ultrasound with high frequencies of 22 kHz-3 MHz is used [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.The closest is the method [1. S.221-257] leaching in 0.5 normal nitric acid at a ratio of T: W = 1: 3 cake obtained by firing a high phosphorus concentrate with soda, at a dosage of soda 400 grams per 1 kilogram of concentrate. Sintering is carried out at 850-900 ° C for 1 hour. When the cake is leached with nitric acid, phosphorus is extracted into the solution. The phosphorus content in the processed concentrate is reduced from 0.35% to 0.12%. The disadvantage of this method is the multi-stage process, the use of expensive, scarce, aggressive reagents, high heat consumption for the operation of sintering the mixture, high energy consumption.

Задача, решаемая изобретением, состоит в упрощении технологии, снижении расхода реагентов и энергии.The problem solved by the invention is to simplify the technology, reducing the consumption of reagents and energy.

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.The technical result achieved by the implementation of the invention is to optimize the size of the raw materials, to exclude expensive and scarce reagents from the technology, to optimize the magnetic concentration and to optimize the drying of the concentrate.

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.To achieve the technical result provided by the invention, a method for purifying manganese raw materials from phosphorus, including grinding the feedstock, classification, magnetic separation and drying, characterized in that the source ore is simultaneously washed and screened on a 0.25 mm grid, a fraction of -0.25 mm is sent into the dump, the +0.25 mm fraction is crushed to a particle size of 0.074 mm, subjected to magnetic separation at a magnetic field strength of 7000-9000 Oersted, followed by drying of the concentrate with hot gases, while it is affected by ultra azvukom frequency of 18-21 kHz, while loosening the concentrate.

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.The essence of the claimed invention lies in the fact that instead of multi-stage technologies [1, 2, 3] using expensive, scarce, aggressive reagents of soda and nitric acid, a new method of purifying manganese raw materials from phosphorus is proposed, including simultaneous washing and screening on a 0.25 mm grid while receiving a fraction of -0.25 mm with a high phosphorus content of 0.06-0.5% and a low manganese content of 4.5-2.4%. This fraction is not used in metallurgy and is stored in a dump. The +0.25 mm fraction concentrates the bulk of manganese up to 44-54% with a low specific phosphorus content of 0.007-0.0079 (table 1). Next, a fraction of +0.25 mm is subjected to grinding to a particle size of less than 0.074 mm and processed in a magnetic field at a strength of 7000-9000 Oersteds, followed by drying with hot gases, with ultrasound at a frequency of 18-21 kHz. The proposed method received a low phosphorus concentrate containing 50% manganese with a specific phosphorus content of 0.0033, which is lower than the requirements of GOST (0.0035) for smelting ferroalloys. When washing the raw materials with water, organic residues from plants, wood waste, humus, soil, and also mineral particles (clay, sand) are removed from it. With fine grinding, phosphorus is concentrated in a fine fraction. Phosphorus compounds are non-magnetic material. Therefore, with magnetic enrichment, manganese minerals are extracted into the concentrate, and phosphorus compounds remain in the non-magnetic part of the ore in the waste, which is confirmed experimentally (table 1). The research results indicate a high phosphorus content in small classes, which made it possible to substantiate a new method for purifying manganese concentrates from phosphorus.

Таблица 1Table 1 Гранулометрический состав исходной руды с распределением компонентов по классам крупностиGranulometric composition of the initial ore with the distribution of components by size class Классы, ммGrades, mm Выход, %Exit, % Содержание, %Content% Распределение, %Distribution% Удельное содержание фосфора Р/MnThe specific content of phosphorus P / Mn MnMn PP SiO₂ SiO ₂ MnMn PP SiO₂ SiO ₂ -100+75-100 + 75 2,22.2 45,045.0 0,350.35 14,2614.26 2,872.87 2,942.94 0,910.91 0,00780.0078 -75+50-75 + 50 0,60.6 53,053.0 0,40.4 0,740.74 1,021,02 0,920.92 0,010.01 0,00760.0076 -50+25-50 + 25 7,57.5 39,439,4 0,290.29 26,9626.96 9,459.45 8,288.28 5,835.83 0,00740.0074 -25+12-25 + 12 10,210,2 44,444,4 0,320.32 17,2217.22 14,4614.46 12,4712.47 5,085.08 0,00720.0072 -12+6-12 + 6 12,012.0 47,047.0 0,330.33 13,7613.76 18,0218.02 15,1315.13 4,784.78 0,00700.0070 -6+3-6 + 3 14,514.5 46,946.9 0,330.33 12,312.3 21,7321.73 18,2618.26 5,175.17 0,00700.0070 -3+1-3 + 1 7,57.5 48,148.1 0,350.35 10,010.0 11,5211.52 10,010.0 2,172.17 0,00730.0073 -1+0,5-1 + 0.5 8,08.0 42,942.9 0,340.34 -- 10,9710.97 10,410,4 -- 0,00790.0079 -0,5+0,25-0.5 + 0.25 11,011.0 17,217,2 0,160.16 57,657.6 6,046.04 6,726.72 76,0576.05 0,00930.0093 -0,25+0,1-0.25 + 0.1 15,315.3 4,54,5 0,0650,065 -- 2,22.2 3,783.78 -- 0,01440.0144 -0,1-0.1 11,211,2 4,84.8 0,260.26 -- 1,721.72 11,111.1 -- 0,05420,0542 -0,074-0.074 1010 2,42,4 0,530.53 42,142.1 1,431.43 16,616.6 -- 0,20.2

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.Wet manganese concentrates in winter should not be transported due to freezing. Therefore, in the invention, the enriched concentrate is subjected to drying with hot gases with simultaneous exposure to ultrasound with a frequency of 18-21 kHz. The resulting concentrate is not susceptible to freezing.

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).Example. The study subjected manganese ore of the Uvat deposit, the Nikolaevsky site. The initial composition of the ore, wt.%: Mn - 31.3; P is 0.26. When cleaning manganese ore according to the proposed method, the raw materials were washed with water, crushed to a particle size of less than 0.074 mm, magnetically enriched at a magnetic field strength of 8,000 Oersteds and dried with hot gases while being exposed to an ultrasonic field with a frequency of 20 kHz and stirring. The result was a concentrate containing 49.2% Mn, 0.12% P and 6% moisture, which according to GOST 24236-80 is suitable for smelting ferromanganese, silicomanganese, manganese (table 2).

Таблица 2.Table 2. Показатели технологийTechnology indicators Технические характеристикиSpecifications По предлагаемому способуAccording to the proposed method По прототипуAccording to the prototype Расход реагента при спеканииReagent consumption during sintering НетNo Сода 400 кг/тSoda 400 kg / t 850-900°С850-900 ° C 1 час1 hour Расход азотной кислоты, 1NNitric acid consumption, 1N НетNo 3 м³ 3 m ³ Расход воды на промывкуFlushing water consumption 3 м³ 3 m ³ 3 м³ 3 m ³ Измельчение концентратаConcentrate grinding 0,0740,074 0,16-0,0740.16-0.074 Магнитное обогащениеMagnetic Enrichment 8000 эрстед8000 oersted нетno Сушка концентратаConcentrate drying 0,5 час0.5 hour 1,5 час1,5 hour

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.A comparative analysis of the proposed method and prototype is shown in table 2, from which the advantages of the proposed method for processing manganese ores of the Uvat group of deposits (Nikolaevsky site) are obvious compared with the prototype method of sintering with soda at a temperature of 900 ° C, followed by washing the calcined concentrate with a solution of nitric acid, washing and drying the concentrate.

Источники информацииInformation sources

1. Гасик М.И., Лякишев Н.П., Емлин Б.И.1. Gasik M.I., Lyakishev N.P., Emlin B.I.

Теория и технология производства ферросплавов. // М. «Металлургия». 1988Theory and technology for the production of ferroalloys. // M. "Metallurgy". 1988

(Дефосфорация марганцевых концентратов электрометаллургическим способом на странице 221-227 прототип).(Dephosphorization of manganese concentrates by the electrometallurgical method on page 221-227 prototype).

(Гидрометаллургический способ дефосфорации марганцевых концентратов на странице 220).(Hydrometallurgical method of dephosphorization of manganese concentrates on page 220).

2. Патент RU 2175022. С1 МПК С22В 47/00, С22В 1/02, В03В 5/62, В03С 1/005 01.08.2000.2. Patent RU 2175022. C1 IPC С22В 47/00, С22В 1/02, В03В 5/62, В03С 1/005 08/01/2000.

3. Описание изобретения к авторскому свидетельству 691502, МПК С22В 1/16 15.10.79. Способ сушки рудных окатышей.3. Description of the invention to copyright certificate 691502, IPC С22В 1/16 10/15/79. The method of drying ore pellets.

Claims (1)

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. A method of purifying manganese raw materials from phosphorus, including grinding the feedstock, classification, magnetic separation and drying, characterized in that the source ore is simultaneously washed and screened on a 0.25 mm grid, a fraction of -0.25 mm is sent to the dump, fraction +0 , 25 mm is crushed to a particle size of 0.074 mm, subjected to magnetic separation at a magnetic field strength of 7000-9000 Oersteds, followed by drying of the concentrate with hot gases, and it is affected by ultrasound at a frequency of 18-21 kHz with simultaneous loosening of the concentrate.

Images