обогащение марганцевых руд на примере ..... ГОКа

обогащение марганцевых руд на примере ..... ГОКа
Материаловедение
курсовая
30
2019
RUB 2500
2500р.

Нажмите, чтобы зарегистрироваться. Работа будет добавлена в личный кабинет.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Химические способы обогащения марганцевых руд 6
1.1 Азотнокислые процессы 6
1.2 Серно- и сернистокислотные процессы 7
1.3 Дитионатный процесс 8
1.4 Выщелачивание руды травильными растворами 9
2 Гидрометаллургические методы обогащения марганцевых руд 10
2.1 Гаусманитовый процесс 10
2.2 Гидрометаллургический (содовый) метод ДМетИ 11
3 Изучение процесса получения высококачественных концентратов кальций-хлоридным методом 12
3.1 Исследование процессов обогащения бедных марганцевых руд различных месторождений на примере ГОК «Жерновский-1». 12
3.2 Разработка технологических основ извлечения марганца 22
Заключение 26
Список литературы 28

ВВЕДЕНИЕ
Существование и развитие черной металлургии тесно связано с фер-ро¬сплавным производством, поскольку обработка жидкого металла фер-росплава¬ми остается одним из основных методов воздействия на качество и свойства стали, чугуна и отчасти цветных металлов.
Металлургия ферросплавов, являясь подотраслью черной металлур-гии, имеет свои характерные черты:
- большую номенклатуру продукции, связанную с многообразием эле¬ментов и композиций, чистотой по примесям и другими требованиями потреби¬телей;
- разнообразие плавильных агрегатов (шахтные рудовосстанови-тельные электрические и доменные печи, плавильные горны, рафиниро-вочные электро¬печи, обжиговые агрегаты и т.д.);
- значительный набор технологических вариантов получения ферро-спла¬вов, связанный с разными восстановителями (карбо-, силико- и алю-минотер¬мия); непрерывным или периодическим способами плавки; шла-ковым и бес¬шлаковым, твердо- и жидкофазным процессами;
- промежуточное положение между сырьевой базой и потребителями продукции, зависимость от их возможностей и потребностей.
Производство ферросплавов определяется, в основном, объемом вы-плав¬ленной стали. В то же время производство подавляющего большин-ства марок стали не может обойтись без марганцевых ферросплавов. Со-держание марганца в сталях обычно составляет от 0,5 до 2,0 %, но в неко-торых случаях может дос¬тигать и 13 %. В настоящее время более 50 % по-требности в марганцевых фер¬росплавах покрывается за счет импорта из Казахстана, Украины, Китая.
В сложившейся экономической ситуации наиболее острой проблемой в российской промышленности остается проблема обеспечения марганцем стале¬плавильного производства.
Эта проблема определяется низким уровнем развития марганцевой руд¬ной базы и отсутствием современных предприятий по добыче и подго-товке марганцевого сырья. Марганец отнесен к элементам, имеющим важ-ное страте¬гическое значение. В России имеются значительные запасы мар-ганцевых руд (более 154 млн. т), но марганцевые руды подавляющего большинства отечест¬венных месторождений отличаются невысоким каче-ством: при низком содер¬жании марганца (18 - 24 %) и высоком удельном содержании фосфора (отно¬шение Р/Mn > 0,006) они имеют повышенное содержание железа и кремния и относятся к труднообогатимым. При этом около 90 % балансовых запасов при¬ходится на карбонатное сырье, непри-годное для выплавки стандартных ферро¬сплавов. Именно переработка карбонатных руд в первую очередь определит производство марганца в России. Вовлечение и переработка карбонатных мар¬ганцевых руд позво-лит рационально использовать отечественные запасы мар¬ганца.
Основной проблемой для отечественного марганцевого сырья явля-ется наличие в рудах фосфора.
Для решения этой проблемы следует рассматривать три направле-ния:
1 Химические способы обогащения марганцевых руд
Химические методы извлечения марганца из бедных руд, некондици-он¬ных концентратов, шламов обогащения, металлургических шлаков, по-бочных продуктов смежных производств очень разнообразны и не имеют строгой клас¬сификации. Однако наиболее общим признаком следует при-знать состав хими¬ческого реагента, используемого для выщелачивания марганецсодержащего сырья. За основу классификации может быть при-нят вид марганецсодержащего минерала, поскольку каждый из минераль-ной группы марганца по-своему взаимодействует с тем или иным химиче-ским реагентом.
Независимо от указанных признаков при рассмотрении химических ме¬тодов обогащения (извлечения марганца) следует иметь в виду, что практиче¬ски каждой технологической схеме химической переработки при-сущи следую¬щие стадии: 1) измельчение и помол исходного сырья до классов, обеспечи¬вающих необходимые скорости процесса; 2) выщелачи-вание сырья с переводом марганца в раствор; 3) очистку раствора от вредных примесей (прежде всего фосфора) обработкой раствора химиче-ским реактивом с последующей фильт¬рацией; 4) осаждение марганца из очищенного раствора в виде тех или иных соединений путем воздействия на раствор химическим реагентом, или измене¬нием концентрации раство-ра, или выделения соединений марганца выпарива¬нием жидкости.
Ниже коротко рассмотрены наиболее важные способы химического обо¬гащения.
1.1 Азотнокислые процессы
Выщелачивание марганца из низкокачественного марганецсодержа-щего сырья обычно относят к круговым процессам, поскольку используе-мая азотная кислота в начале технологической схемы может быть регене-рирована и воз¬вращена в схему. Особенностью химизма азотно-кислотного процесса является восстановительный обжиг исходного сырья для перевода Mn02 в MnО. При выщелачивании обожженного продукта азотной кислотой в раствор переходит марганец, а оксиды Fe3O4, SiO2 и А12O3 не растворяются. В круговом азотно- кислотном процессе Носсена, описанного Салли [210], фосфорсодержащие ве¬щества в раствор также не переводят. Раствор, содержащий нитраты марганца и в небольших коли-чествах нитраты натрия, калия и магния, фильтруют и выпа¬ривают, после чего переводят в агрегат из коррозионностойкой стали для раз¬ложения. Процесс ведут при 200 °С. Выпаривание, сопровождающееся разло¬жением раствора нитрата марганца, ведут до получения диоксида марганца. Об-разующиеся при выпаривании раствора пары HNO3 конденсируются и при концентрации примерно 50 % возвращаются на стадию выщелачива-ния.
Основными стадиями этой технологии являются: дробление и помол ру¬ды, восстановительный обжиг, выщелачивание, осаждение примесей, фильтра¬ция суспензии, промывка шлама водой, выпаривание раствора нитрата марган¬ца, прокаливание для получения конечного товарного мар-ганцевого концентра¬та и возвращения в начало процесса пара NO2, абсор-бированного водой (т. е. HNO3)[193, 192].
1.2 Серно- и сернистокислотные процессы
Область применения серно- и сернистокислотных процессов опреде-ляет¬ся природой марганецсодержащих минералов в рудах, шламах и шлаках. Если марганец представлен в виде оксида MnO2, он сравнительно легко может быть переведен в раствор с использованием указанных сер-ных реагентов. В случае карбонатных марганцевых минералов руду (шламы) необходимо предваритель¬но подвергать прокаливанию для пере-вода карбонатных соединений в оксид¬ные. Серные процессы не примени-мы к рудам, в которых марганец присутству¬ет в силикатных формах, эта группа процессов проанализирована в работах Ю.В. Клименко и А.П. Кваскова , А. Салли и других авторов .
По одному из методов выщелачивания бедную марганцевую руду обра¬батывают горячей сернистой кислотой, которая получалась при про-пускании 802 через рудный концентрат. Из-за больших трудностей этот процесс, как имногие другие, не получил промышленного применения. Отмечен ряд недос¬татков процесса:
Образование политианатов (дитионата) марганца по реакции 2Н2SO3 + MnO2 = MnS2O6 + 2Н2O, затрудняющих протекание процесса.
Образование соли серноватистой кислоты при взаимодействии меж-ду элементарной серой и Н2SO3: S + Н2SO3 = S2O32- + 2Н+.
Необходимость поддерживать рН среды ниже 3,5, что уменьшает раз¬витие приведенных выше процессов.
Образование сульфата кальция, что приводит к зарастанию аппара-ту¬ры.
Список литературы
1. Азарян В.А. Разработка комплексной технологии предобогащения мар¬ганцевых руд // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2003. - № 3. - С. 95-97.
2. Алюминотермия / Под ред. Н.П. Лякишева, Ю.Л. Плинера, Г.Ф. Игнатен- ко, С.И. Лаппо - М.: Металлургия, 1978. - 424 с.
3. Арсентьев В.А. Интенсификация обезвоживания концентрата и химиче¬ского обогащения марганцеворудного сырья / В.А. Арсентьев, C.B. Синенко, K.P. Тер-Данильянц // Обогащение. - 1989. - № 4. - С. 17 - 23.
4. Атлас шлаков. Справочное издание / Пер. с нем. - М.: Металлургия, 1985. -208 с.
5. Нохрина О.И. Развитие теории и разработка ресурсосберегающей техно¬логии раскисления и легирования стали оксидными марганецсодержащими материалами: дис. докт. техн. наук спец. 05.16.02: защищена 30.05.05: утв. 09.12.05 / О.И. Нохрина - Новокузнецк, 2005. - 289 с.
6. Нохрина О.И. Развитие теории и разработка технологии раскисления и легирования стали оксидными марганецсодержащими материалами: моно¬графия / О.И. Нохрина - Новокузнецк: СибГИУ, 2002. - 154 с.
7. Нохрина О.И. Рациональное использование марганцевых руд Селезень- ского месторождения / О.И. Нохрина, И.Д. Рожихина, В.В. Наймушин // Прогрессивные технологии и экономика в машиностроении: Сб. тр. IV Все¬российской научно-практической конференции с международным участием, Юрга, 2006.-С. 138- 139.
8. Нохрина О.И. Ресурсосберегающая технология легирования стали / О.И. Нохрина, И.Д. Рожихина // Совр. проблемы электрометаллургии стали: ма¬териалы XII междунар. конф. Челябинск, 2004, с. 146-148.
9. Нохрина О.И. Выплавка ферросилиция с повышенным содержанием мар¬ганца/ О.И. Нохрина, И.Д. Рожихина, В.А. Писаревский // В сб.: «Труды XIII научно-практической конференции, посвященной 100-летию начала учебных занятий в ТПУ». Юрга. 2000 г., с. 13 - 14
10. Островский О.Н. Термодинамика процессов дефосфорации. / О.Н. Ост¬ровский, В.А. Григорян // Изв. вузов. 4M. - 1989. - № 11. - С. 1 - 16.
11. Оценка влияния состава и технологии переработки марганцевых мате¬риалов на их металлургическую ценность / О.И. Нохрина [и др.] // Метал¬лургия на пороге XXI века: достижения и прогнозы: Сб.тр. Всероссийской науч.-практ. конф. - Новокузнецк, 2000. - С. 187 - 188.
12. Бабушкин В.Е. Перспективы марганценосности мезо-кайнозойских обра¬зований Сибири / В.Е. Бабушкин // Сб. науч. тр. Состояние марганцево- рудной базы России и вопросы обеспечения промышленности марганцем. - Красноярск, 2001. - С. 71 - 74.
13. Бараташвили И.Б. О термодинамических свойствах фосфидов металлов / И.Б. Бараташвили, Д.Ш. Цагарейшвили // Термодинамические исследования неорганических материалов. - Тбилиси: Мецниереба, - 1980. - С. 68 - 66.
14. Бараташвили И.Б. Теоретические основы дефосфорации и десульфурации. / И.Б. Бараташвили - Тбилиси: Мецниереба, 1987. - 160 с.
15. Плавка ферромарганца из руд Усинского месторождения: отчет о НИР (СМИ); рук. Толстогузов Н.В. - Новокузнецк, 1963 г. - 98 с.
16. Платонов Е.Г. О генезисе карбонатных марганцевых руд Пайхойско- Новоземельского региона /Е.Г. Платонов, Л.Г. Повышева, В.И. Устрицкий // Литология и пол. ископ. - 1992. - № 4. - С. 76-89.
17. Плинер Ю.Л. Алюмотермическое производство ферросплавов и лигатур / Ю.Л. Плинер, С.И. Сучильников, Е.А. Рубинштейн. - М.: Металлургиздат, 1963.- 175 с.
18. Плинер Ю.Л. О факторах, определяющих температуру внепечной алюмо- термической плавки / Ю.Л. Плинер, С.И. Сучильников// Известия вузов. Черная металлургия. - 1965. - № 11 - С. 71 - 75.
19. Получение низкофосфористых марганцевых ферросплавов. / В.Я. Дашев- ский, A.M. Кацнельсон, H.H. Кашин и др. // Сталь. - 1995. - № 5. - С. 46 - 50.
20. Полярный Урал - новая минерально-сырьевая база России - Тюмень: Изд-во Тюменск. гос. ун-та, 1997.-248 е..