Введение к работе
Актуальность работы. Отсутствие российской марганцевой рудной базы и высокая потребность промышленности в марганце делают проблему поиска альтернативных видов сырья одной из самых актуальных на сегодняшний день. Привлечение импорта и разработка сложных по составу бедных уральских месторождений экономически не выгодно.
Наиболее перспективным возобновляемым источником рудного марганецсодержащего сырья являются подводные железомарганцевые конкреции (ЖМК), обнаруженные в шельфовой зоне Балтийского моря и российской части района Кларион-Клиппертон в Тихом океане.
Химический анализ ЖМК показал, что основными полезными компонентами, представляющими практический интерес, являются соединения марганца и железа. Концентрации других металлов не превышают показатели фона. Содержание марганца в рассматриваемом материале достигает 20-30%.
В отличие от глубоководных конкреций Тихого океана, в состав рудного вещества шельфовых ЖМК Балтийского моря входит фосфор, концентрация которого составляет 1,5 - 4%. Его наличие является существенной преградой для разработки технологии, ввиду жестких требований к товарным марганецсодержащим продуктам по данному компоненту, что ставит задачу разделения марганца и фосфора при переработке.
Не менее актуальными являются исследования адсорбционных свойств фосфорсодержащих железомарганцевых конкреций и оценка возможности их использования для очистки отходящих газов металлургического производства.
Диссертационное исследование проводилось по плану НИР
«Создание научных и технологических основ переработки
железомарганцевых конкреций» (грант Т02-05.3-1401,
№ гос. регистрации 01200306589); по проекту №2.1.2/3788 «Исследование физико-химических превращений в гетерогенных системах при высокотемпературных процессах», в рамках аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы» (2009 - 2010г.).
3 \0
Цель работы. Разработка способа получения бесфосфористого марганцевого концентрата из шельфовых железомарганцевых конкреций Финского залива способом сульфатизирующего обжига с последующим нейтральным выщелачиванием
Методы исследований. В работе были использованы экспериментальные и теоретические методы исследований. Экспериментальные исследования выполнялись на оригинальной лабораторной установке, созданной на базе Горного института. Анализ продуктов обжига и выщелачивания осуществлялся методами рентгеноспектрального анализа, ИК - спектроскопии, классическими химическими методами. Обработка полученных результатов лабораторных и теоретических исследований проводилась с использованием программных пакетов Excel, Matlab и Mathcad.
Научная новизна:
установлены условия проведения сульфатизирующего обжига в аппарате КС при температуре 550 - 600С, с добавлением в шихту 15-20% пиритного концентрата, с целью обеспечения сульфатизации и теплового баланса процесса.
определены параметры обжига кобальтсодержащего пиритного концентрата в аппарате КС при температуре 500 - 550С с применением предварительного обжига в кислородсодержащем газовом потоке в течение 2-68 сек. при расходе кислорода 0,42 -0,98 нм3/кг, обеспечивающего высокую степень сульфатизации кобальта - 97%.
найдена величина адсорбции сернистого газа поверхностью частиц фосфорсодержащих железомарганцевых конкреций - 7 - 8 вес. %;
установлены оптимальные условия осаждения двуокиси марганца из сульфатных растворов гидроксидом аммония с подачей воздуха при температуре 50С и рН = 8,2 с извлечением марганца 99,71%.
Практическая значимость работы:
разработана и испытана в укрупнено-лабораторном масштабе технологическая схема переработки фосфорсодержащих железомарганцевых конкреций на бесфосфористый марганцевый концентрат;
показана возможность очистки отходящих газов металлургического производства от SCh рудным веществом железомарганцевых конкреций за счет высокой адсорбционной емкости;
разработаны рекомендации по совершенствованию существующей гидрометаллургической технологии переработки фосфорсодержащих шельфовых ЖМК;
подготовлены исходные данные для технико-экономического обоснования проектирования полупромышленной установки;
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на конференциях: Ежегодная конференция молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение», 2003 г.; Всероссийская научно-практическая конференция «Новые технологии в металлургии, химии, обогащении и экологии», 2004 г.; Всероссийская конференция - конкурс студентов выпускного курса ВУЗов минерально-сырьевого комплекса России, 2005 г.; Ежегодная конференция молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение», 2006 г.
Публикации
Основные положения диссертации опубликованы в 8 печатных трудах, из них 1 статья в издании, рекомендованном ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации, получен 1 патент.
Структура диссертации
Диссертации состоит из введения, 5 глав, 3-х приложений, выводов и списка литературы. Работа изложена на 127 страницах машинописного текста, содержит 51 таблицу, 18 рисунков.
