CC BY
50ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ МАРГАНЕЦСОДЕРЖАЩЕЙ РУДЫ С ПОЛУЧЕНИЕМ КОНЦЕНТРАТА ДЛЯ ФЕРРОСПЛАВНОГО
ПРОИЗВОДСТВА
TECHNOLOGY OF PROCESSING OF MANGANESE-CONTAINING ORE WITH RECEIVING A CONCENTRATE FOR FERROALLOY MILLING
УДК 669.112.2
Ордабаева Анель Талгатовна
магистрант
Карагандинский Государственный Технический Университет Научный руководитель Нарембекова Айкен Камзаевна Кандидат технических наук
Карагандинский Государственный Технический Университет
Ordabaeva Anel Talgatovna
undergraduate
Karaganda State Technical University Scientific adviser Narembekova Aiken Kamzaevna Candidate of Technical Sciences Karaganda State Technical University
Аннотация. В данной сттаье рассмотрена технология переработки марганецсодержащей руды с получением концентрата для ферросплавного производства.
Annotation. This article discusses the technology for processing manganese-containing ore to produce concentrate for ferroalloy production.
Ключевые слова: марганцевая руда; выплавка ферросиликомарганца; марганцевых окатышей; энергии активации.
Key words: manganese ore; smelting of ferrosilicon manganese; manganese pellets; activation energy.
Анализ минерально-сырьевой базы Казахстана показал, что марганцевые руды в основном представлены железомарганцевыми, окисленными и труднообогатимыми первичными рудами. Несмотря на кажущееся благополучие с разведанными и утвержденными запасами, в целом наблюдается тенденция снижения количества качественных марганцевых руд, пригодных для получения стандартных марок марганцевых ферросплавов. Железомарганцевые разновидности требуют эффективных методов
обогащения, а окисленные высококремнистые руды, обладающими низкой прочностью, не могут быть использованы без предварительного окускования. Причем на сегодняшний день до 60% от добываемых и перерабатываемых марганцевых руд относится к категории окисленных, которые имеют низкую прочность [1]. Образующиеся в процессе металлургического передела (добыча, дробление, обогащение, транспортировка) марганцевое сырье представлено мелкими фракциями, и в больших количествах накапливаются в отвалах, отстойниках, складах, занимая иногда огромные площади и вызывая при этом целый ряд проблем, как экологического, так и экономического характера. Использование мелких фракции в металлургическом переделе затрудняет плавку и повышает энергетические затраты на производство ферросплавов. Также мелкодисперсные материалы выносятся из ферросплавных печей тягодутьевым режимом и практически вращаются в технологическом цикле, загружая газоочистные и аспирационные сооружения. Большое количество руд и уже обогащенных концентратов оказывается практически непригодными для непосредственного использования в производственных процессах, поэтому для вовлечения их в производство необходимо создание эффективной технологии переработки.
К таким рудам относятся руды месторождения «Тур», запасы которых составляют 15 млн. т. [1] приурочены к коре выветривания карбонатных пород. Руды окисленные, имеющие низкую прочность, с высоким содержанием кремния 20-35%. Мощность рудных тел колеблется от 1 до 11,5 м. Содержание марганца в руде колеблется от 10 до 50 %. На месторождении «Тур» при добыче и переработке марганцевой руды на долю мелкой фракции 0-10 мм приходится около 50 % [1,2]. Если учесть, что на руднике разработка и добыча марганцевой руды ведется с 1994 года, то образованные мелкие классы 0-10 мм достигают больших количеств. Эта мелочь складируется на отвалах из-за отсутствия рациональной технологии их переработки.
Целью данной работы является разработка технологии переработки руды месторождения «Тур» с получением железомарганцевого концентрата для ферросплавного производства.
Исследования по данной статье были выполнены магистрантом и сотрудниками лаборатории физико-химии комплексного использования конденсированных отходов ХМИ им.Ж.Абишева.
Получение богатого по марганцу и железу осадка (концентрата) проводили из солянокислых растворов, полученных выщелачиванием соляной кислотой железомарганцевой руды месторождения «Тур». Получение железомарганцевого концентрата достигается тем, что осаждение металлов из
раствора включает обработку известняком Сарыкумского месторождения, измельченного до фракции 0,074 мм. Способ позволяет получить коллективный осадок, содержащий железо и марганец, либо регулируя рН осаждения известняком осадки различные по содержанию металлов. Исследования по получению богатого концентрата из модельного раствора пульпой известняка проводили при различной продолжительности опыта и рН. Схеме технологии переработки руды месторождения «ТУР» представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Схема технологии переработки марганецсодержащей руды
Для выщелачивания пробы месторождения «Тур» использовали соляную кислоту марки «ч».
Концентрация исходной руды месторождения «Тур» представлена в таблице 1.
Таблица 1
Концентрация руды месторождения «Тур»
Fe Mn CaO MgO BaO TiO2 SiO2 AI2O3 K2O P2O5
25,31 20,13 0,60 0,18 0,03 0,73 37,71 13,11 2,40 0,05
Исследования проводили по методу математического планирования эксперимента. Уровни факторов представлены в таблице 2.
Таблица 2
Уровни факторов
Факторы Уровни факторов
1 2 3 4
Температура раствора 20 45 70 95
(t0C)
Продолжительность 30 60 90 120
опыта (т, мин)
Концентрация HCl, % 5 10 15 20
Ж:Т 1,5 2 2,5 3
Опыты по выщелачиванию проб руды месторождения «Тур» представлены на рисунках 2-3.
20
15
10
50
100
150
5
0
0
б
а
y = 3,425e0'0176x
в г
Рисунок 2 - Содержание железа в кеке в зависимости от: а -концентрации HCl; б - от времени перемешивания; в - от соотношения Ж:Т;
г - от температуры
в
Рисунок 3 - Содержание марганца в кеке в зависимости от: а -концентрации HCl; б - от времени перемешивания; в - от температуры
По результатам опытов были определены оптимальные условия выщелачивания руды соляной кислотой:
- концентрация соляной кислоты - 20%;
- температура опыта - 600С;
- время перемешивания - 120 минут;
- соотношение Ж:Т=3:1.
При выщелачивании руды месторождения «Тур» был получен раствор, содержащий, г/л: 55,7 - Mn; 17,1 - Fe; 0.5 - Ca на другие элементы не анализировали. Этот раствор подвергали нейтрализации и осаждению металлов. В качестве осадителя применяли пульпу известняка, измельченного до фракции 0,074 мм. Осаждение проводили при комнатной температуре. Время проведения осаждения 60 минут, варьировали количество добавляемой пульпы известняка и конечного рН раствора. После осаждения раствор фильтровали, осадок сушили, взвешивали. Полученный осадок анализировали на содержание железа и марганца. Результаты опытов по осаждению металлов представлены в таблице 3.
Таблица 3
Результаты осаждения металлов из солянокислого раствора известняком
Нейтрализация раствора Осаждение металлов
Кол-во рН Содержание Кол-во рН Содержание
известняка г раствора металлов в осадке, % известняка г раствора металлов в осадке, %
марганец железо марганец железо
14 2,11 - 22,3 1 5,19 35,4 2,12
14 2,11 - 22,3 1,5 6,98 52,3 0,06
14,5 3,06 0,6 33,1 2 8,12 44,3 -
14,5 3,06 3,62 33,2 2,5 9,03 29,8 -
Согласно результатам из полученного после выщелачивания руды раствора обработкой известняком был получен осадок, с различным содержанием металлов. Содержание металлов в осадке зависит от конечного рН раствора.
Таким образом, из солянокислых марганецсодержащих растворов действием известняковой пульпы можно получить осадки (концентраты) пригодные для ферросплавного производства.
Список использованной литературы
1. Жунусов А.К. Разработка технологии агломерации мелочи марганцевого сырья месторождения «Тур» и использование агломерата для выплавки ферросиликомарганца: дисс. канд. тех. наук.: 05.16.02 / А.К. Жунусов. -Караганда.: ХМИ, 2010. -135 с.
2. Ким В. Разработка и создание технологии производства марганцевого агломерата в Казахстане / В. Ким, А. Акбердин, А. Ли и др. //Сб. науч. тр. ХМИ «Физико-химические и технологические вопросы металлургического производства Казахстана». - Алматы: Искандер. -2002, т. 30, кн.1. - С. 363.
3. Д.М. Жиембаева, А.Б. Ахметов, Д.Х. Абишева Железистые отходы сталеплавильного производства, как полноценное сырье для производства стали и чугуна // Тезисы докл. VII Межд. научн.-практ. конф. Научно-технический прогресс в металлургии посвященной 50-летию Карагандинского Государственного Индустриального Университета. - Темиртау, 2013. - С. 250-252.
List of references
1. Zhunusov A.K. Development of technology for the agglomeration of fines of manganese raw materials of the Tur deposit and the use of agglomerate for smelting ferrosilicon manganese: Diss. Cand. those. Sciences: 05.16.02 / A.K. Zhunusov. - Karaganda .: KhMI, 2010. -135 p.
2. Kim V. Development and creation of technology for the production of manganese sinter in Kazakhstan / V. Kim, A. Akberdin, A. Lee and others // Sat. scientific tr KhMI "Physicochemical and technological issues of metallurgical production of Kazakhstan". - Almaty: Iskander. - 2002, vol. 30, book 1. - S. 363.
3. D.M. Zhiyembaeva, A.B. Akhmetov, D.Kh. Abisheva Iron waste of steelmaking as a full-fledged raw material for the production of steel and cast iron // Abstracts dokl. VII Int. scientific-practical conf. Scientific and technological progress in metallurgy dedicated to the 50th anniversary of the Karaganda State Industrial University. - Temirtau, 2013 .-- S. 250-252.
