FI20245342A1 - Method and apparatus for manufacturing manganese sulphate component, manganese sulphate component and its use and product - Google Patents
Method and apparatus for manufacturing manganese sulphate component, manganese sulphate component and its use and productInfo
- Publication number
- FI20245342A1 FI20245342A1 FI20245342A FI20245342A FI20245342A1 FI 20245342 A1 FI20245342 A1 FI 20245342A1 FI 20245342 A FI20245342 A FI 20245342A FI 20245342 A FI20245342 A FI 20245342A FI 20245342 A1 FI20245342 A1 FI 20245342A1
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- manganese
- suspension
- process solution
- precipitate
- solution
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B47/00—Obtaining manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G45/00—Compounds of manganese
- C01G45/10—Sulfates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05D—INORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C; FERTILISERS PRODUCING CARBON DIOXIDE
- C05D9/00—Other inorganic fertilisers
- C05D9/02—Other inorganic fertilisers containing trace elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B11/00—Obtaining noble metals
- C22B11/04—Obtaining noble metals by wet processes
- C22B11/042—Recovery of noble metals from waste materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B13/00—Obtaining lead
- C22B13/04—Obtaining lead by wet processes
- C22B13/045—Recovery from waste materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B19/00—Obtaining zinc or zinc oxide
- C22B19/30—Obtaining zinc or zinc oxide from metallic residues or scraps
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
- C22B3/04—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
- C22B3/06—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching in inorganic acid solutions, e.g. with acids generated in situ; in inorganic salt solutions other than ammonium salt solutions
- C22B3/08—Sulfuric acid, other sulfurated acids or salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
- C22B3/20—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
- C22B3/44—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by chemical processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
- C22B7/006—Wet processes
- C22B7/007—Wet processes by acid leaching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B15/00—Obtaining copper
- C22B15/0063—Hydrometallurgy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Keksintö koskee menetelmää mangaanisulfaattikomponentin valmistamiseksi toissijaisesta mangaanilähteestä peräisin olevasta materiaalista. Menetelmässä liuotetaan (101, 201, 402) materiaali (11) veden (12), rikkihapon (13) ja ainakin yhden pelkistimen (14) läsnäollessa suspension (25) muodostamiseksi; muodostetaan suspensiosta prosessiliuos (15) erottamalla (102, 202, 403) siitä ensimmäinen sakka (16) sisältäen ainakin lyijyä (17) ja hopeaa (18); saostetaan (103, 203, 408) ainakin yhtä sulfidilähdettä (19) käyttäen prosessiliuoksesta metalleja ja/tai metalliyhdisteitä, joihin kuuluu yksi tai useampia seuraavista: sinkki (20), kupari (21); erotetaan (104, 204, 409) prosessiliuoksesta metallisulfideja (22) sisältävä sakka (23), jonka jälkeen muodostettu mangaanisulfaattikomponentti (24) on soveltuva käytettäväksi lannoitteena (24.1) maataloudessa tai teollisuuden raaka-aineena (24.2). Lisäksi keksintö koskee myös vastaavaa laitteistoa, mangaanisulfaattikomponenttia, sen käyttöä ja tuotetta.The invention relates to a method for producing a manganese sulfate component from a material derived from a secondary manganese source. The method comprises dissolving (101, 201, 402) a material (11) in the presence of water (12), sulfuric acid (13) and at least one reducing agent (14) to form a suspension (25); forming a process solution (15) from the suspension by separating (102, 202, 403) a first precipitate (16) therefrom comprising at least lead (17) and silver (18); precipitating (103, 203, 408) at least one sulfide source (19) from the process solution using metals and/or metal compounds, including one or more of the following: zinc (20), copper (21); a precipitate (23) containing metal sulfides (22) is separated (104, 204, 409) from the process solution, after which the manganese sulfate component (24) formed is suitable for use as a fertilizer (24.1) in agriculture or as an industrial raw material (24.2). In addition, the invention also relates to a corresponding apparatus, a manganese sulfate component, its use and a product.
Description
MENETELMÄ JA LAITTEISTO MANGAANISULFAATTIKOMPONENTIN VALMISTA-METHOD AND APPARATUS FOR PREPARING A MANGANESE SULPHATE COMPONENT
MISEKSI, MANGAANISULFAATTIKOMPONENTTI JA SEN KÄYTTÖ SEKÄ TUOTEWHY, THE MANGANESE SULPHATE COMPONENT AND ITS USE AND PRODUCT
Keksintö koskee menetelmää mangaanisulfaattikomponentin val- mistamiseksi. Lisäksi keksintö koskee myös vastaavaa laitteis- toa, mangaanisulfaattikomponenttia ja sen käyttöä sekä tuo- tetta.The invention relates to a method for producing a manganese sulfate component. In addition, the invention also relates to a corresponding apparatus, a manganese sulfate component and its use, and a product.
Sinkin elektrolyysissä pasutetun sinkkirikasteen sisältämä sinkki liuotetaan rikkihappoon, ja tämä sinkkisulfaattiliuos sittemmin elektrolysoidaan, jolloin sinkki tarttuu alumiinisen katodin pintaan. Sinkkikerroksen kasvettua tarpeeksi paksuksi sinkki irrotetaan katodista ja katodi palautetaan prosessiin.In zinc electrolysis, the zinc contained in the calcined zinc concentrate is dissolved in sulfuric acid, and this zinc sulfate solution is then electrolyzed, causing the zinc to adhere to the surface of an aluminum cathode. Once the zinc layer has grown thick enough, the zinc is removed from the cathode and the cathode is returned to the process.
Anodimateriaalina elektrolyysissä puolestaan toimii lyijy, jo- hon on seostettu jonkin verran hopeaa katodin ominaisuuksien parantamiseksi. Anodi sisältää 0,6 — 1,0 paino-% hopeaa. Hopean tarkoitus on tehdä lyijyanodista lujempi ja lisäksi se myös katalysoi hapen kehitystä.The anode material in electrolysis is lead, which has been alloyed with some silver to improve the properties of the cathode. The anode contains 0.6 — 1.0% silver by weight. The purpose of the silver is to make the lead anode stronger and it also catalyzes the evolution of oxygen.
Sinkkirikaste sisältää jonkin verran mangaania, joka liukenee, mutta ei kuitenkaan poistu liuospuhdistuksessa. Elektrolyysissä 3 tämä mangaani hapettuu anodin pinnalla mangaanidioksidiksi.Zinc concentrate contains some manganese, which dissolves but is not removed during solution purification. In electrolysis 3, this manganese is oxidized to manganese dioxide on the anode surface.
N Tämä mangaanin läsnäolo myös suojaa anodia liialliselta kor- 3 roosiolta, ja pidentää anodin käyttöikää. Muodostuva mangaani-N This presence of manganese also protects the anode from excessive corrosion, and extends the life of the anode. The manganese formed
S 25 dioksidi muodostaa anodin pinnalle kerroksia, joka ajan kulu-S 25 dioxide forms layers on the anode surface, which over time
E essa vajoaa elektrolyysialtaiden pohjiin. Tämän takia elektro-E essa sinks to the bottom of the electrolysis tanks. For this reason, the electro-
N lyysialtaat tulee huoltaa ja puhdistaa tietyin aikavälein. 0N lysis tanks must be maintained and cleaned at certain intervals. 0
NOF
< Sinkkiteollisuuden mangaanipitoista anodiliejua käsitellään läjitettävänä jätteenä. Läjityksestä on seurauksena ympäristö- ongelmia, jos sitä ei suoriteta asianmukaisin suojauksin,< Manganese-rich anode sludge from the zinc industry is treated as landfilled waste. Disposal results in environmental problems if it is not carried out with appropriate protection,
joista puolestaan aiheutuu kuluja. Anodiliejua syntyy jatkuvan teollisen toiminnan seurauksena vuosittain suuria määriä. Täl- löin sen loppusijoittamista varten on varattava suuria maa- alueita. Menettely ei ole tarkoituksenmukainen, koska mangaani luokitellaan nykyään useilla markkina-alueilla kriittiseksi raaka-aineeksi, ja sen kierrätystä tulisikin merkittävästi te- hostaa.which in turn incurs costs. Large quantities of anode sludge are generated annually as a result of continuous industrial operations. In this case, large areas of land must be reserved for its final disposal. This procedure is not appropriate, as manganese is currently classified as a critical raw material in several market areas, and its recycling should be significantly enhanced.
Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä man- gaanisulfaattikomponentin valmistamiseksi, jossa toissijai- sesta mangaanilähteestä peräisin olevasta materiaalista val- mistetaan lopputuote, joka on mangaanisulfaattiliuos, joka on soveltuva maatalouden lannoitteeksi ja/tai teollisuuden man- gaanipitoiseksi raaka-aineeksi. Keksinnön mukaisen menetelmän tunnusomaiset piirteet on esitetty patenttivaatimuksessa 1. Li- säksi keksinnön tarkoituksena on saada aikaan vastaava lait- teisto. Keksinnön mukaisen laitteiston tunnusomaiset piirteet on esitetty patenttivaatimuksessa 13.The purpose of this invention is to provide a method for producing a manganese sulfate component, in which a final product is produced from material originating from a secondary manganese source, which is a manganese sulfate solution, which is suitable as an agricultural fertilizer and/or as an industrial manganese-containing raw material. The characteristic features of the method according to the invention are presented in patent claim 1. In addition, the purpose of the invention is to provide a corresponding apparatus. The characteristic features of the apparatus according to the invention are presented in patent claim 13.
Keksinnössä toissijaisesta mangaanilähteestä peräisin olevasta materiaalista poistetaan siinä olevia metalleja ja metalliyh- 3 disteitä kemiallisin menetelmin, jolloin menetelmän lopputu-In the invention, metals and metal compounds present in the material originating from a secondary manganese source are removed by chemical methods, whereby the end result of the method is
N loksena saadaan vesiliuosmuotoinen mangaanisulfaattikompo- 3 nentti, joka on soveltuva käytettäväksi lannoitteena maatalou-As a result, an aqueous solution of manganese sulfate component is obtained, which is suitable for use as a fertilizer in agriculture.
N 25 dessa tai teollisuuden raaka-aineena. zN 25 in or as an industrial raw material. z
N Erään ensimmäisen sovellusmuodon mukaan eräänä menetelmän osa- 3 vaiheena suoritetaan toissijaisesta mangaanilähteestä peräisinN According to a first embodiment, as a sub-step of the method, a secondary manganese source is
O olevan materiaalin vesipohjainen happoliuotus ainakin yhden pelkistimen läsnäollessa ja erotetaan muodostuneesta liuoksesta happoliuotuksessa muodostunut sakka. Tämän seurauksena muodostunut mangaanisulfaattiliuoskomponentti on soveltuva maatalouskäyttöön.Aqueous acid leaching of the material in the presence of at least one reducing agent and separating the precipitate formed in the acid leaching from the resulting solution. The resulting manganese sulfate solution component is suitable for agricultural use.
Menetelmän erään toisen sovellusmuodon mukaan, suoritetun hap- poliuotuksen ja sitä seuranneen sakanerotuksen jälkeen muodos- tuneelle prosessiliuokselle suoritetaan ainakin yhtä sulfidi- lähdettä käyttäen sulfidisaostus. Siinä muodostuu nyt toinen, prosessiliuoksesta erotettava sakka. Tämän sakanerotuksen jäl- keen muodostunut mangaanisulfaattiliuoskomponentti on sovel- tuva maatalouskäyttöön ja myös sen lisäksi teollisuuden raaka- aineeksi.According to another embodiment of the method, the process solution formed after the acid leaching and subsequent precipitation is subjected to sulfide precipitation using at least one sulfide source. A second precipitate is now formed in it, which is separated from the process solution. The manganese sulfate solution component formed after this precipitation is suitable for agricultural use and also as a raw material for industry.
Menetelmän erään sovellusmuodon mukaan menetelmää voi kuulua, molemmissa edellä mainituissa sovellusmuodoissa, suspension ja/tai prosessiliuoksen rautapitoisuuden vähentäminen. Erään sovellusmuodon mukaan rautaa voidaan saostaa osaksi ensimmäistä sakkaa. Tällöin raudan saostusvaihe on happoliuotuksen jälkeen.According to one embodiment of the method, the method may include, in both of the above embodiments, reducing the iron content of the suspension and/or process solution. According to one embodiment, iron may be precipitated as part of the first precipitate. In this case, the iron precipitation step is after the acid leaching.
Tällöinkin menetelmä voidaan toteuttaa, ensimmäisen sovellus- muotonsa mukaisesti vain yhdellä sakanerotuksella tai toisen sovellusmuotonsa mukaisesti vain kahdella sakanerotuksella.Even then, the method can be implemented, according to its first embodiment, with only one separation of the sags or, according to its second embodiment, with only two separations of the sags.
Toinen tapa vaikuttaa prosessiliuoksen rautapitoisuuteen vä- 3 hentävästi on sulfidisaostus itsessään. & 3 Menetelmän erään sovellusmuodon mukaan menetelmään voi kuulua,Another way to reduce the iron content of the process solution is sulfide precipitation itself. & 3 According to one embodiment of the method, the method may include,
N 25 jälleen molemmissa edellä mainitussa sovellusmuodoissa, ainakinN 25 again in both of the above-mentioned embodiments, at least
E yksi osavaihekokonaisuus, jossa muutetaan mangaanin hapetuslu-E one sub-step complex, in which the oxidation number of manganese is changed
N kua lopputuotteen liuosmuotoisena säilymisen varmistamiseksi. 3 Liuotusvaiheen jälkeen suspensiossa ja siitä myöhemmin muodos-N kua to ensure that the final product remains in solution form. 3 After the dissolution stage in suspension and subsequently formed from it
O tettavassa prosessiliuoksessa saattaa olla vielä hapetusluvul- taan ei-toivottuja mangaanin hapetuslukumuotoja. Niistä seuraa myöhemmin esimerkiksi lopputuotteen sakkautumista kiinteän mangaanidioksidin muodossa. Näiden ei-toivottujen hapetusluku- muotojen läsnäolo havaitaan prosessiliuoksen väristä. Mangaanin hapetusluvun prosessoinnissa tavoiteltu hapetusluku ilmenee prosessiliuoksen pinkkinä värinä. Jos liuoksen väri on jokin muu kuin pinkki, siitä on mahdollista päätellä, että prosessi- liuoksessa on silloin mangaanin epäedullisia ja siten sakkau- tuvia hapetuslukumuotoja. Havainnon seurauksena prosessiliuok- seen kohdistetaan prosessointia, joka muuttaa mangaanin hape- tuslukua prosessiliuoksessa edulliseen, sakkautumattomaan muo- toon. Tämän sovellusmuodon eräs etu on vielä se, että tällä samalla prosessoinnilla saadaan erään sovellusmuodon mukaan pienennettyä myös liuoksen kadmiumpitoisuutta. Sopivalla pH:n säätöön käytetyllä reagenssilla tämä tapahtuu mangaanin hape- tusluvun muuttamisen sivuvaikutuksena.The process solution to be taken may still contain oxidation number forms of manganese that are undesirable in terms of oxidation number. These later result, for example, in the precipitation of the end product in the form of solid manganese dioxide. The presence of these undesirable oxidation number forms is detected by the color of the process solution. In the processing of the oxidation number of manganese, the oxidation number desired is manifested as a pink color of the process solution. If the color of the solution is something other than pink, it is possible to conclude that the process solution then contains unfavorable and thus precipitating oxidation number forms of manganese. As a result of the observation, the process solution is subjected to processing that changes the oxidation number of manganese in the process solution to a favorable, non-precipitating form. Another advantage of this embodiment is that, according to one embodiment, this same processing also reduces the cadmium content of the solution. With a suitable reagent used for pH adjustment, this occurs as a side effect of changing the oxidation number of manganese.
Mangaanin hapetusluvun muuttaminen voidaan suorittaa esimer- kiksi happoliuotuksen ja myös sitä mahdollisesti seuraavan rau- dansaostuksen jälkeen, jos sellainen on eräänä sovellusmuotona erikseen käytössä. Mangaanin hapetusluvun muuttaminen tehdään liuokseen pH-säädöllä. Siinä pH ensin lasketaan rikkihappoli- säyksellä ja sitten nostetaan metallisen sinkin lisäyksellä. 3 Kuten jo todettu, erään sovellusmuodon mukaan tarve mangaaninThe oxidation number of manganese can be changed, for example, after acid leaching and also after the subsequent iron precipitation, if such is separately used in one embodiment. The oxidation number of manganese is changed by pH adjustment of the solution. In this case, the pH is first lowered by adding sulfuric acid and then raised by adding metallic zinc. 3 As already stated, according to one embodiment, the need for manganese
N hapetusluvun muuttamiselle voidaan määrittää liuoksen visuaa- 3 lisella tarkastelulla. Se on toimenpiteenä yksinkertainen jaThe oxidation number of N can be determined by visual inspection of the solution. It is a simple procedure and
N 25 nopea eikä tarvitse erityistä laitteistoa. zN 25 fast and does not require special equipment. z
N Erään sovellusmuodon mukaan keksinnön mukaisella menetelmällä 3 käsiteltävä materiaali on kosteaa. Tästä seuraa etuja esimer-N According to one embodiment, the material to be treated by method 3 according to the invention is moist. This results in advantages such as:
O kiksi materiaalin esikäsittelyyn liittyen ennen sen kemiallista käsittelyä.Ok regarding the pretreatment of the material before its chemical treatment.
Erään sovellusmuodon mukaan materiaalin liuotusvaiheen jälkei- nen sakanerotus voi jakautua kahteen osaan, muodostetun sus- pension karkeasuodatukseen ja sitä seuraavaan hienosuodatuk- seen. Karkeasuodatuksessa liuotuksessa muodostuneesta suspen- 5 siomuotoisesta prosessiliuoksesta erotetaan pois ensin koostu- mukseltaan karkea aines, joka ei ole liuotusvaiheessa liuennut.According to one embodiment, the separation of solids after the dissolution stage of the material can be divided into two parts, coarse filtration of the formed suspension and subsequent fine filtration. In coarse filtration, the coarse material that has not dissolved in the dissolution stage is first separated from the suspension-like process solution formed during dissolution.
Siihen kuuluu esimerkiksi liuotuksessa liukenematonta mangaa- nipitoista ainesta eli prosessin lähtömateriaalia, joka on kar- keasuodatetussa aineksessa eri kokoisina partikkeleina. Voidaan puhua myös prosessiliuoksen seulonnasta, josta nestemäisen liu- osjakeen ja hienojakoisen, liuotuksessa pääosin muodostuneen sulfaattisakan muodostama suspensio pääsee läpi. Erotettu kar- kea mangaanipitoinen aines voidaan käsitellä valitulla tavalla ja ohjata sitten takaisin liuotusvaiheeseen. Karkeasuodatuksen jälkeen suoritetaan suspension hienosuodatus. Siinä suspensio- muotoisesta prosessiliuoksesta erotetaan liuotuksessa siihen muodostunut hienojakoinen ja partikkelikoostumukseltaan ho- mogeenisempi sulfaattisakka.This includes, for example, manganese-containing material that is insoluble in the solution, i.e. the starting material of the process, which is present in the coarsely filtered material as particles of different sizes. One can also speak of screening the process solution, through which a suspension formed by the liquid solution fraction and the fine-grained sulphate precipitate, which is mainly formed during the solution, passes through. The separated coarse manganese-containing material can be treated in a selected way and then directed back to the solution stage. After the coarse filtration, the suspension is fine-filtered. In this, the fine-grained sulphate precipitate formed during the solution is separated from the process solution in the form of a suspension, which is more homogeneous in particle composition.
Erään sovellusmuodon mukaan sulfaattisakan erotuksessa proses- siliuoksesta suoritetaan erotusvälineiden ja sulfaattisakan pe- 3 sua. Sulfaattisakka sisältää mangaania, joka pestään siitä pe-According to one embodiment, in the separation of the sulfate precipitate from the process solution, washing of the separation means and the sulfate precipitate is performed. The sulfate precipitate contains manganese, which is washed from it.
N suvedellä pois. Mangaanipitoinen pesuvesi voidaan sitten käyt- 3 tää liuotuksen pohjaliuoksena. Lisäksi tämä parantaa myös sul-N with hot water. The manganese-containing wash water can then be used as a base solution for the 3 leaching. In addition, this also improves the
S 25 faattisakkakomponentin jatkokäsiteltävyyttä. Muut keksinnölläS 25 further processing of the phatic precipitate component. Others with the invention
E saavutettavat lisäedut ilmenevät selitysosasta ja ominaisetThe additional benefits that can be achieved are evident from the explanatory part and the characteristic
N piirteet oheisista patenttivaatimuksista.N features of the accompanying claims.
OO
SS
< Keksintöä, jota ei ole rajoitettu seuraavassa esitettäviin so- vellusmuotoihin, selostetaan tarkemmin viittaamalla oheisiin kuviin, joissa< The invention, which is not limited to the embodiments presented below, is described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which
Kuva la esittää karkeana lohkokaaviokuvana keksinnön mukaisen menetelmän osavaiheita erään ensimmäisen sovellusmuo- don tapauksessa,Figure 1a shows, as a rough block diagram, the sub-steps of the method according to the invention in the case of a first embodiment,
Kuva 1b esittää karkeana lohkokaaviokuvana keksinnön mukaisen menetelmän osavaiheita erään toisen sovellusmuodon ta- pauksessa,Figure 1b shows a rough block diagram of the sub-steps of the method according to the invention in the case of another embodiment,
Kuva 2a esittää erästä ensimmäistä esimerkkiä keksinnön mu- kaisesta menetelmästä karkeana vuokaaviona,Figure 2a shows a first example of the method according to the invention as a rough flowchart,
Kuva 2b esittää erästä toista esimerkkiä keksinnön mukaisesta menetelmästä karkeana vuokaaviona,Figure 2b shows another example of the method according to the invention as a rough flowchart,
Kuva 3 esittää erästä kaaviokuvaa keksinnön mukaisesta lait- teistosta kuvassa 2b esitetyn vuokaavion tapauksessa,Figure 3 shows a schematic diagram of the apparatus according to the invention in the case of the flow chart shown in Figure 2b,
Kuva 4 esittää erästä esimerkkiä vuokaaviona keksinnön hieman kehittyneemmästä sovellusmuodosta,Figure 4 shows an example of a flowchart of a slightly more advanced embodiment of the invention,
Kuva 5 esittää erästä kaaviokuvaa keksinnön mukaisesta lait- teistosta kuvassa 4 esitetyn vuokaavion tapauksessa,Figure 5 shows a schematic diagram of the apparatus according to the invention in the case of the flow chart shown in Figure 4,
Kuva 6 esittää erästä sovellusmuotoa toissijaisesta mangaa- nilähteestä peräisin olevan materiaalin happoliuotuk- seen liittyvistä osavaiheista,Figure 6 shows an embodiment of the steps involved in acid leaching of material from a secondary manganese source,
Kuva 7 esittää erästä sovellusmuotoa raudan saostamiseksi 3 suspensiosta ensimmäiseen sakkaan,Figure 7 shows an embodiment for precipitating iron 3 from a suspension into a first precipitate,
N Kuva 8 esittää erästä sovellusmuotoa osavaiheista mangaanin 1 3 hapetuslukuun vaikuttamiseksi prosessiliuoksessa jaN Figure 8 shows an embodiment of the sub-steps for influencing the oxidation number of manganese 1 3 in the process solution and
S 25 sen ohella tapahtuvasta kadmiumin poistosta,S 25 for the accompanying cadmium removal,
E Kuva 9 esittää erästä sovellusmuotoa osavaiheista sulfi-E Figure 9 shows an embodiment of a partial sulfite
N disakan erottamiseksi prosessiliuoksesta, 3 Kuva 10 esittää karkeana lohkokaaviokuvana keksinnön mukaisenN for separating the disaccha from the process solution, 3 Figure 10 shows a rough block diagram of the invention
O menetelmän erästä toista sovellusmuotoa käsittäen ku- vassa 7 esitetyn raudan saostamisen,Another embodiment of the method comprising the precipitation of iron shown in Figure 7,
,,
Kuva 11 esittää karkeana lohkokaaviokuvana keksinnön mukaisen menetelmän erästä kolmatta sovellusmuotoa käsittäen kuvassa 8 esitetyn mangaanin hapetuslukuun vaikutta- misen,Figure 11 shows a rough block diagram of a third embodiment of the method according to the invention, comprising influencing the oxidation number of manganese shown in Figure 8,
Kuva 12 esittää karkeana lohkokaaviokuvana keksinnön mukaisen menetelmän erästä neljättä sovellusmuotoa käsittäen kuvassa 4 esitetyn vuokaavion vaiheet jaFigure 12 shows a rough block diagram of a fourth embodiment of the method according to the invention, comprising the steps of the flowchart shown in Figure 4 and
Kuva 13 esittää karkeana lohkokaaviokuvana menetelmän erästä viidettä sovellusmuotoa käsittäen (vain) ainakin yhden sakanerotuksen.Figure 13 shows a rough block diagram of a fifth embodiment of the method comprising (only) at least one sediment separation.
Kuvat la ja 1b esittävät karkeana lohkokaaviokuvina eräitä esi- merkkejä keksinnön mukaisesta teollisesta menetelmästä mangaa- nisulfaattikomponentin valmistamiseksi toissijaisesta mangaa- nilähteestä peräisin olevasta materiaalista. Tässä teollisella menetelmällä, erotuksena esimerkiksi laboratoriomittakaavan toimintaan, tarkoitetaan sellaista toimintaa, jossa on mahdol- lista prosessoida päivittäin tonneittain lähtöraaka-ainetta lopputuotteeksi. Menetelmässä vaiheena 101 suoritetaan toissi- jaisesta mangaanilähteestä peräisin olevan materiaalin liuotus.Figures 1a and 1b show, in rough block diagram form, some examples of an industrial process according to the invention for producing a manganese sulphate component from material originating from a secondary manganese source. Here, an industrial process, as distinguished from, for example, a laboratory scale operation, means an operation in which it is possible to process tons of starting material into a final product daily. In the process, step 101 involves leaching the material originating from a secondary manganese source.
Siinä tarkoituksena on muodostaa mangaanipitoisesta materiaa- 3 lista happoliuotuksella mangaanisulfaattikomponentti, jotaThe purpose is to form a manganese sulfate component from manganese-containing material by acid dissolution, which
N sitten käsitellään menetelmän mukaisesti puhtaan MnS04-liuoksen 3 aikaansaamiseksi menetelmän lopputuotteena. Mangaanisulfaatti-N is then treated according to the method to obtain a pure MnSO4 solution 3 as the final product of the method. Manganese sulfate-
N 25 komponenttiin muodostetaan menetelmässä saostamalla ainakin yh-The N 25 component is formed in the method by precipitating at least one
E dessä menetelmään kuuluvassa osavaiheessa 101, 103 sakka, jokaIn the previous sub-step 101, 103 of the method, the precipitate, which
N myös erotetaan mangaanisulfaattikomponentista sitä seuraa- 3 vassa, ainakin yhdessä osavaiheessa 102, 104. Sakassa poistuuN is also separated from the manganese sulfate component in the following, at least one sub-step 102, 104. The precipitate is removed
O materiaalissa 11 olleita ja siten myös siitä muodostettuun man- gaanisulfaattikomponenttiin liuenneita muita metalleja ja me- talliyhdisteitä kuin mangaania.O metals and metal compounds other than manganese that were present in material 11 and thus also dissolved in the manganese sulfate component formed from it.
Kuvassa 2a esitetään erästä ensimmäistä esimerkkiä keksinnön mukaisesta menetelmästä vuokaaviona, joka vastaa kuvan la loh- kokaaviota. Samalla viitataan myös kuvan 3 laitteistokaavioon.Figure 2a shows a first example of the method according to the invention as a flow chart, which corresponds to the block diagram of Figure 1a. Reference is also made to the hardware diagram of Figure 3.
Menetelmän vaiheena 201 toissijaisesta mangaanilähteestä pe- räisin oleva materiaali 11 liuotetaan veden 12, rikkihapon 13 ja ainakin yhden pelkistimen 14 läsnäollessa suspension 25 muo- dostamiseksi. Liuotus tapahtuu reaktorissa 31. Vesi 12 muodos- taa mangaanipitoisen materiaalin 11 happoliuotuksessa muodos- tuvalle sulfaatille vesimatriisin, johon liukeneminen tapahtuu.In step 201 of the method, material 11 from a secondary manganese source is dissolved in the presence of water 12, sulfuric acid 13 and at least one reducing agent 14 to form a suspension 25. The dissolution takes place in a reactor 31. The water 12 forms an aqueous matrix for the sulfate formed during the acid dissolution of the manganese-containing material 11, into which dissolution takes place.
Liuotuksessa rikkihappo 13 ja ainakin yksi pelkistin 14 rea- goivat materiaalissa 11 kiinteässä muodossa olevan mangaanidi- oksidin kanssa. Tällöin ne hajottavat mangaanidioksidin (MnO>) rakenteen ja muuttavat siitä vapautuvan mangaanin vesiliuokseen mangaanisulfaatiksi (MnSO4).In the dissolution, sulfuric acid 13 and at least one reducing agent 14 react with the manganese dioxide in solid form in the material 11. In this case, they break down the structure of the manganese dioxide (MnO4) and convert the manganese released from it into manganese sulfate (MnSO4) in the aqueous solution.
Vesi 12 voi olla esimerkiksi vesijohtovettä. Vesijohtoveden lisäksi vetenä voidaan käyttää myös tuonnempana suspensiosta 25 erotettavan lyijy - hopeasakan eli ensimmäisen sakan 16 pesuvettä 43’ (kuva 3). Sitä syntyy suspension 25 suodatusvai- heesta 32. Pesuvesi 43’ sisältää sakkaan 16 jäänyttä mangaania, 3 joka saadaan pesuvettä 43’ kierrättämällä talteen. Pesuvesi 43”Water 12 can be, for example, tap water. In addition to tap water, the water used can also be the wash water 43’ of the lead-silver precipitate to be separated from the suspension 25, i.e. the first precipitate 16 (Figure 3). It is produced from the filtration step 32 of the suspension 25. The wash water 43’ contains manganese remaining in the precipitate 16, which is recovered by recycling the wash water 43’. The wash water 43”
N voidaan kierrättää seuraavaan liuotuspanokseen sen pohjaliu- 3 okseksi.N can be recycled to the next dissolution batch as its base solution.
N 25No. 25
E Happona rikkihappo 13 on keksinnön mukaisessa prosessissa edul-E Sulfuric acid 13 is preferred as the acid in the process according to the invention.
N linen liuotuskemikaali käytettäväksi esimerkiksi siksi, että 3 akkuteollisuudessa, joka on eräs esimerkillinen käyttökohdeN line dissolving chemical for use, for example, because 3 in the battery industry, which is an exemplary application
O keksinnön mukaisella menetelmällä aikaansaatavalle lopputuot- teelle 24.2, akkumateriaalit, mukaan lukien mangaani, valmis- tetaan saostamalla metallit kiinteinä hydroksideina ulos sulfaattiliuoksesta, jolloin jäljelle jää natriumsulfaatti- liuos. Käyttämällä liuotukseen rikkihappoa 13 saadaan muodos- tettua nimenomaan valmiiksi liuosmuodossa olevaa mangaani- sulfaattia, josta mangaani sittemmin hydroksidina saostetaan.For the final product 24.2 obtained by the method according to the invention, the battery materials, including manganese, are prepared by precipitating the metals as solid hydroxides out of the sulfate solution, leaving a sodium sulfate solution. By using sulfuric acid 13 for the dissolution, manganese sulfate is specifically formed in solution form, from which manganese is subsequently precipitated as hydroxide.
Teollisuuden prosesseista tunnettua on liuottaa kiinteää man- gaanisulfaattia veteen. Mangaanisulfaatti on tällöin jauhe- maista ja pölyää veteen kaatamisen aikana aikaansaaden työtur- vallisuusriskejä (manganismi). Keksinnön mukaisen tuotteen ta- pauksessa tuote on kuitenkin jo valmiiksi nestemäistä, mikä poistaa tunnetulle tavalle ominaisen vaarallisen pölyävän työ- vaiheen.It is known from industrial processes to dissolve solid manganese sulphate in water. The manganese sulphate is then powdery and dusty when poured into the water, creating occupational safety risks (manganism). However, in the case of the product according to the invention, the product is already liquid, which eliminates the dangerous dusty work step characteristic of the known method.
Liuotuksessa käytetty pelkistin 14 voi olla yksi tai useampia valittuna seuraavista: peroksidi 14’, sitruunahappo, yksi tai useampi sokeri. Näistä esimerkeistä peroksidi 14’, kuten esi- merkiksi vetyperoksidi on edullisin, koska se on tehokasta mui- hin esimerkkinä mainittuihin pelkistimiin 14 nähden. Sen 1li- säksi peroksidista 14’ jää prosessiin jäämänä vain vettä, eikä esimerkiksi orgaanisen hiilen jäämiä.The reducing agent 14 used in the dissolution may be one or more selected from the following: peroxide 14', citric acid, one or more sugars. Of these examples, peroxide 14', such as hydrogen peroxide, is the most preferred because it is more effective than the other reducing agents 14 mentioned as examples. In addition, only water remains in the process from peroxide 14', and not, for example, organic carbon residues.
Peroksidia 14” lisätään liuotusvaiheessa, erityisemmin, sen 10- 3 pussa siten, että suspension 25 osalta päästään pH-arvoalueellePeroxide 14” is added during the dissolution stage, more specifically, its 10- 3 sachets, so that the pH range of the suspension is reached at 25
N pH = 3 - 4. Tämä on edullinen pH-alue esimerkiksi putkilinjoille 3 ja myös suodattimen rakenteille. Lisäksi peroksidin 14’ hyö-N pH = 3 - 4. This is a preferred pH range for pipelines 3 and also for filter structures. In addition, the peroxide 14’ is useful
S 25 dyntäminen pH:n säätötarkoituksessa on edullista myös siksi,S 25 dyning for pH adjustment purposes is also advantageous because
E että esimerkiksi tuonnempana suoritettavassa suspension 25 suo-E that, for example, in the suspension 25 that will be carried out later,
N datuksessa peroksidin 14’ käytöllä pH:n säätäjänä taataan suo- 3 datusvälineen 32 toimivuus, verrattuna esimerkiksi natriumhyd-In N dation, the use of peroxide 14’ as a pH adjuster guarantees the functionality of the filtration medium 32, compared to, for example, sodium hydroxide
O roksidiin, joka olisi looginen valinta pH:n säätökemikaaliksi edullisuutensa ja saatavuutensa takia. Hakija on menetelmän pilot-vaiheen testeissä tehnyt havainnon, että natriumhydroksidi aiheuttaa ongelmia suodattimen tukkeutumisen muodossa, koska se muodostaa keksinnön mukaisessa prosessissa hyvin hienojakoista sakkaa.O roxide, which would be a logical choice as a pH adjustment chemical due to its affordability and availability. The applicant has observed in the pilot phase tests of the method that sodium hydroxide causes problems in the form of filter clogging because it forms a very fine precipitate in the process according to the invention.
Esitetyssä sovellusmuodossa vaiheena 202 muodostetaan proses- siliuos 15 erottamalla suspensiosta 25 ensimmäinen sakka 16.In the illustrated embodiment, step 202 forms a process solution 15 by separating a first precipitate 16 from a suspension 25.
Siten, ensimmäinen sakka 16 on peräisin jo suspension 25 muo- dostusvaiheesta 201 eli mangaanipitoisen materiaalin 11 liu- otuksesta veden 12, rikkihapon 13 ja ainakin yhden pelkistimen 14 läsnäollessa. Tällä tavoin samassa yhdessä prosessivaiheessa 201 saavutetaan siten kaksi toimintoa, liuotus ja lisäksi en- simmäisen sakan 16 muodostus liuotuksessa muodostuvaan suspen- sioon 25.Thus, the first precipitate 16 already originates from the formation step 201 of the suspension 25, i.e. from the dissolution of the manganese-containing material 11 in the presence of water 12, sulfuric acid 13 and at least one reducing agent 14. In this way, two functions are thus achieved in the same single process step 201, dissolution and additionally the formation of the first precipitate 16 in the suspension 25 formed in the dissolution.
Ensimmäinen sakka 16 sisältää ainakin materiaalista 11 peräisin olevaa lyijyä 17, hopeaa 18 ja kalsiumia 44 vastaavina sulfaat- teina. Nämä kiinteän liuotusjäännöksen mukana poistuvat aineet muodostuvat sulfaateiksi viimeistään tässä liuotusvaiheessa, jos ne eivät jo alkujaan sitä ole. Ensimmäinen sakka 16 on tässä kohtaa läsnä koko liuostilavuudessa, joka on siten sus- pensio 25. Ensimmäisen sakan 16 erotus voidaan tehdä esimer- 3 kiksi sopivalla suodatusvälineellä 32. Eräänä esimerkkinä sel-The first precipitate 16 contains at least lead 17, silver 18 and calcium 44 originating from the material 11 as corresponding sulphates. These substances removed with the solid dissolution residue are formed into sulphates at the latest in this dissolution stage, if they are not already so at the beginning. The first precipitate 16 is present at this point in the entire solution volume, which is thus a suspension 25. The separation of the first precipitate 16 can be carried out, for example, by means of a suitable filtration means 32. As an example,
N laisesta voidaan mainita kehyssuodatin 32”. 3Of these, the frame filter 32" can be mentioned. 3
S 25 Suodatusvälineen 32 yhteydessä sakkaa 16 lisäksi pestään pesu-S 25 In connection with the filtration medium 32, the precipitate 16 is additionally washed with a washing
E vedellä 43, jolle on järjestetty suodatusvälineen 32 yhteyteenE with water 43, for which a filter means 32 is arranged
N syöttö ja talteenotto. Sakka 16 pestään, koska sen muodostaman 3 sakkakomponentin jatkokäsittelyssä on eduksi, ettei mangaaniaN feed and recovery. Precipitate 16 is washed because in the further processing of the 3 precipitate components it forms, it is advantageous not to have manganese
O olisi sakassa 16 juurikaan läsnä, jota jäisi sakkaan 16 siihen jääneen mangaanisulfaatin kuivaessa. Kuten aiemmin jo todettu, sakan 16 pesusta tulevaa mangaanipitoista pesuvettä 43’ voidaan hyödyntää käyttämällä sitä vaiheen 201 liuotusprosessissa poh- jaliuoksena, puhtaan veden 12 sijasta / lisäksi.O would be present in the precipitate 16 in small amounts, which would remain in the precipitate 16 as the manganese sulfate remaining in it dries. As previously stated, the manganese-containing wash water 43' from washing the precipitate 16 can be utilized by using it as a base solution in the dissolution process of step 201, instead of/in addition to the pure water 12.
Suodatusväline 32 on esitetyn sovellusmuodon tapauksessa vaa- katasossa oleva kehyssuodatin 32’. Sakan 16 pesu tehdään ke- hyssuodattimen 32’ suodatinkammioiden täytyttyä eli ennen suo- dattimen tyhjennystä. Tällöin pesuvesi virtaa sakkakakkujen läpi ja huuhtelee mukanaan sakan 16 seassa olevan mangaaniliu- oksen. Tämä mangaanipitoinen pesuvesi 43” kerätään suodattimen jälkeen olevaan pesuvesisäiliöön, josta se voidaan sittemmin palauttaa seuraavan liuotusprosessin raaka-aineeksi. Kun sakan 16 pesuvaihe on suoritettu, suodattimen kammiot avataan ja sak- kakakut pudotetaan ulos suodattimesta, jonka jälkeen kammiot suljetaan ja suodatusta jatketaan uudella massaliuoserällä eli suspensiolla 25.In the case of the embodiment shown, the filtering means 32 is a frame filter 32' located in a horizontal plane. The washing of the precipitate 16 is carried out after the filter chambers of the frame filter 32' are filled, i.e. before the filter is emptied. In this case, the washing water flows through the precipitate cakes and rinses the manganese solution in the precipitate 16 with it. This manganese-containing washing water 43" is collected in a washing water tank located after the filter, from which it can then be returned as raw material for the next leaching process. When the washing step of the precipitate 16 has been completed, the filter chambers are opened and the precipitate cakes are dropped out of the filter, after which the chambers are closed and the filtration is continued with a new batch of pulp solution, i.e. suspension 25.
Kuivan kalsiumkiteitä 44 sisältävän lyijy-hopeasakan 16 määrä on noin 25 — 40 % liuotusreaktoriin 31 syötetyn materiaalin 11 kuiva-ainepainosta. Toisin sanoen, jos syötetään 100 g materi- aalia 11, jonka kosteus on vaikka 30 %, reaktoriin 31 menee 70 g kuivaa materiaalia 11, josta 25 - 40 % on lyijy-hopeasakkaa 3 16 sekä kalsiumkiteitä 44. Suodatuksen jälkeen muodostettu man-The amount of dry lead-silver precipitate 16 containing calcium crystals 44 is approximately 25-40% of the dry weight of the material 11 fed to the dissolution reactor 31. In other words, if 100 g of material 11 is fed, the moisture content of which is, for example, 30%, 70 g of dry material 11 enters the reactor 31, of which 25-40% is lead-silver precipitate 3 16 and calcium crystals 44. After filtration, the man-
N gaanisulfaattiliuos 24 on soveltuva käytettäväksi lannoitteena 3 24.1 maataloudessa. Sitä voidaan kuitenkin vielä prosessoidaN ganic sulfate solution 24 is suitable for use as a fertilizer 3 24.1 in agriculture. However, it can still be processed
S 25 esimerkiksi tuonnempana selityksessä kuvatuilla raudan saos-S 25, for example, with the iron precipitates described later in the description
E tuksella (ennen sakanerotusta 202) ja/tai mangaanin hapetuslu-With E (before sedimentation 202) and/or manganese oxidation
N vun säädöllä (sakanerotuksen 202 jälkeen). Mangaanisulfaatti- 3 liuos 24 maatalouskäyttöön ei kuitenkaan välttämättä vaadi sul-N vun adjustment (after precipitation 202). Manganese sulfate 3 solution 24 for agricultural use, however, does not necessarily require
O fidisaostusta (kuva 2b, viitenumerot 203 ja 204), joka proses- siliuokselle 15 seuraavaksi suoritetaan eräänä menetelmän pää- vaiheena.O fid precipitation (Figure 2b, reference numbers 203 and 204), which is subsequently carried out on the process solution 15 as a main step of the method.
Kuvassa 2b esitetään eräs toinen esimerkki keksinnön mukaisesta menetelmästä vuokaaviona ja kuvassa 3 sitä vastaavana laitteis- tokaaviona hieman yksityiskohtaisemmalla tasolla. Vaiheiden 201 ja 202 osalta viitataan kuvan 2a selityksiin. Esitetty sovel- lusmuoto laajentaa mangaanisulfaattiliuoksen 24 sovelluskoh- teita myös teollisuuskäyttöön. Silti laitteistotason toteutus säilyy verraten yksinkertaisena, mutta silti monikäyttöisenä.Figure 2b shows another example of the method according to the invention as a flow chart and Figure 3 shows the corresponding equipment diagram at a slightly more detailed level. For steps 201 and 202, reference is made to the explanations of Figure 2a. The presented embodiment extends the applications of the manganese sulfate solution 24 to industrial use as well. Nevertheless, the implementation at the equipment level remains relatively simple, but still versatile.
Valmistuksessa tuotteesta toiseen siirtyminen tapahtuu nopeasti eikä se valmistusprosessina tarvitse laitteistolta 10 suurta modifiointia jo olemassa olevan laitteiston 10 kuin myös han- kittavankaan laitteiston 10 osalta.In manufacturing, the transition from one product to another occurs quickly and, as a manufacturing process, does not require major modification of the equipment 10, either in terms of the existing equipment 10 or the equipment 10 to be acquired.
Prosessiliuoksen 15 valmistuttua eli ensimmäisen sakanerotuksen 202 jälkeen vaiheena 203 saostetaan ainakin yhtä sulfidiläh- dettä 19 käyttäen prosessiliuoksesta 15 metalleja ja/tai me- talliyhdisteitä. Tälle voi olla laitteistossa 10 oma reakto- rinsa 34. Tällöin prosessiliuoksesta 15 erottuvat aineet saos- tuvat metallisulfideina 22. Sakkaan 23 saostuviin metalleihin tai niitä käsittäviin sulfidiyhdisteisiin kuuluu yksi tai use- ampia materiaalissa 11 mukana olleita metalleja. Eräinä niistä 3 voidaan mainita esimerkiksi sinkki 20, kupari 21, kadmium 30,After the process solution 15 is completed, i.e. after the first precipitate separation 202, in step 203 at least one sulfide source 19 is precipitated using metals and/or metal compounds from the process solution 15. The apparatus 10 may have its own reactor 34 for this. In this case, the substances separated from the process solution 15 precipitate as metal sulfides 22. The metals or sulfide compounds comprising them that precipitate in the precipitate 23 include one or more metals present in the material 11. Some of these 3 may include, for example, zinc 20, copper 21, cadmium 30,
N 30.1 ja rauta 27, 27.1. 3N 30.1 and iron 27, 27.1. 3
S 25 Vaiheena 204 erotetaan prosessiliuoksesta 15 metallisulfidejaS 25 In step 204, metal sulfides are separated from the process solution 15
E 22 sisältävä ja nyt järjestyksessä toinen sakka 23. Tämä onE 22 containing and now the second precipitate 23. This is
N pääosin sinkkisulfidia, mutta mukana on myös muita, jo edellä 3 mainittuja metalleja saostuneena metallisulfideina 22. TamanN mainly zinc sulfide, but other metals already mentioned above 3 are also present as precipitated metal sulfides 22. This
O jälkeen muodostettu mangaanisulfaattiliuos 24 on soveltuva käy- tettäväksi esimerkiksi lannoitteena 24.1 maataloudessa ja sen lisäksi myös teollisuuden raaka-aineena 24.2.The manganese sulfate solution 24 formed after O is suitable for use, for example, as a fertilizer 24.1 in agriculture and also as an industrial raw material 24.2.
Kuvassa 4 esitetään erästä esimerkkiä keksinnön mukaisesta te- ollisen mittakaavan menetelmästä vuokaaviona ja kuvassa 5 vas- taavana laitteistokaaviona eräänä, aiemmin esitettyihin sovel- lusesimerkkeihin nähden vieläkin yksityiskohtaisempana sovel- lusesimerkkinä. Alan ammattilainen kuitenkin ymmärtää, että ku- vissa ja tässä hakemuksessa esitetty yksityiskohtaisempi to- teutus on vain yksi pistemäinen sovellusesimerkki menetelmästä.Figure 4 shows an example of an industrial scale method according to the invention as a flow chart and Figure 5 shows a corresponding equipment diagram as an even more detailed application example compared to the previously presented application examples. However, a person skilled in the art will understand that the more detailed implementation presented in the figures and in this application is only one point-by-point application example of the method.
Esitetyillä menetelmän eri osakokonaisuuksilla ja niille esi- tetyillä toteutustavoilla saavutetaan erilaisia, jopa toisis- taan riippumattomiakin keksinnöllisiä etuja. Siten kaikki, esi- merkiksi kuvissa 4 ja 5 esitetyt osakokonaisuudet ja -vaiheet, sekä niiden yksityiskohtaisemmat alivaiheet, esitettyinä ku- vissa 6 — 9, eivät ole ehdottoman välttämättömiä keksinnön mukaisen ajatuksen toteuttamiseksi ja etujen aikaansaamiseksi.The various subassemblies of the method and the implementation methods presented for them achieve different, even mutually independent, inventive advantages. Thus, all of the subassemblies and steps shown, for example, in Figures 4 and 5, and their more detailed substeps, shown in Figures 6-9, are not absolutely necessary for implementing the idea according to the invention and achieving the advantages.
Lisäksi kaikkia osavaiheita (esimerkiksi rautapitoisuuden vä- hentäminen ja/tai mangaanin hapetusluvun muuttaminen prosessi- liuoksessa 15) voidaan edullisesti yhdistellä mielivaltaisesti ja hyödyntää myös kuvan 2a sovelluksessa, josta puuttuu esi- merkiksi sulfidisaostus. 3 Keksinnön mukaisen menetelmän raaka-aine eli toissijaisestaIn addition, all sub-steps (for example, reducing the iron content and/or changing the oxidation number of manganese in the process solution 15) can advantageously be combined arbitrarily and also utilized in the application of Figure 2a, which lacks, for example, sulfide precipitation. 3 The raw material of the method according to the invention, i.e. from the secondary
N mangaanilähteestä peräisin oleva materiaali 11 voi olla esi- 3 merkiksi sinkkiteollisuuden mangaanilietettä 11’, joka sisältääThe material 11 originating from the manganese source N may be, for example, manganese sludge 11' from the zinc industry, which contains
S 25 mangaanidioksidia. Materiaalista 11 voidaan puhua myös mangaa-S 25 manganese dioxide. Material 11 can also be referred to as manganese
E nipitoisena jätejakeena. Kuten tekniikan tason kuvauksessa onAs a waste fraction containing E. As described in the prior art
N jo mainittu, mangaanilietettä 11’ muodostuu sinkkirikasteen 3 elektrolyysiprosessissa elektrolyysialtaan pohjalle. Sieltä seAs already mentioned, manganese sludge 11’ is formed in the electrolysis process of zinc concentrate 3 at the bottom of the electrolysis tank. From there it
O kaavitaan aika ajoin pois. Erään sovellusmuodon mukaan, väli- läjityksen sijasta, liete 11’ kerätään suoraan altaasta eli märkänä sopiviin kuljetusastioihin, joilla se toimitetaan keksinnön mukaiseen käsittelyyn ja joista se kipataan suoraan keksinnön mukaiseen käsittelyprosessiin. Tällöin vältetään la- jitysvaiheesta tuleva kontaminaatio, kuten esimerkiksi kivien ja/tai vieraiden kemikaalien päätyminen materiaalin 11 jouk- koon. Sen lisäksi on havaittu, että märkä materiaali 11 siirtyy tehokkaammin materiaalin 11 esiseulonnassa 42 käytetyn tä- rinäseulan läpi kuin kuiva. Tämä siksi, että materiaali 11 sisältää esimerkiksi sinkkiteollisuuden mangaanilietteen 11” tapauksessa vesipitoista liukoista sulfaattia, joka kuivuessaan paakkuuntuu herkästi. Kuivuessaan materiaalin 11 sisältämä liu- koinen sulfaatti kivettyy veden haihtuessa pois. Kuivempana materiaali 11 myös pölyää, joka on työturvallisuusriski. Toki myös läjitetyn materiaalin 11 käyttökin voisi olla mahdollista, mutta suoraan altaan pohjalta märkänä prosessiin toimitetulla materiaalilla 11 saavutetaan ainakin edellä mainitut edut ja vältetään myös läjitykseen liittyvä suotovesien keräys ja kä- sittely. Siten, menetelmässä raaka-aineena käytettävän materi- aalin 11 kosteus voi olla erään sovellusmuodon mukaan esimer- kiksi 30 — 55%, erityisemmin 35 - 50%.O is scraped off from time to time. According to one embodiment, instead of intermediate storage, the sludge 11' is collected directly from the tank, i.e. wet, into suitable transport containers, in which it is delivered to the treatment according to the invention and from which it is dumped directly into the treatment process according to the invention. This avoids contamination from the sorting step, such as stones and/or foreign chemicals ending up in the material 11. In addition, it has been observed that wet material 11 passes more efficiently through the vibrating screen 42 used in the pre-screening of the material 11 than dry material. This is because the material 11, for example in the case of manganese sludge 11 from the zinc industry, contains water-soluble sulphate, which tends to clump when it dries. When it dries, the soluble sulphate contained in the material 11 solidifies as the water evaporates. When it is drier, the material 11 also produces dust, which is a work safety risk. Of course, the use of piled material 11 could also be possible, but material 11 delivered wet directly from the bottom of the tank to the process achieves at least the above-mentioned advantages and also avoids the collection and treatment of leachate associated with piling. Thus, the moisture content of the material 11 used as raw material in the method can be, according to one embodiment, for example 30 - 55%, more particularly 35 - 50%.
Prosessilaitoksella materiaali 11 voidaan siirtää reaktoriin 3 31 esimerkiksi kuljettimella. Syöttäminen kul jetusastiasta kul-In a processing plant, the material 11 can be transferred to the reactor 3 31, for example, by a conveyor. Feeding from a transport vessel to a
N jettimelle voi tapahtua siten, että ennen kuljetinta, yleisem- 3 min, ennen reaktoria 31, vaiheena 401 on materiaalin 11 esi-N for the jetter can happen so that before the conveyor, more generally, before the reactor 31, the step 401 is the pre-
N 25 seulonta 42. Erään sovellusmuodon mukaan se voidaan toteuttaaN 25 screening 42. According to one embodiment, it can be implemented
E esimerkiksi tärinämoottoreilla varustetulla ritilällä ja/taiE for example with a grate equipped with vibration motors and/or
N seulaverkolla 42”. Esiseulonnan 42 tarkoitus on poistaa mate- 3 riaalin 11, ja etenkin sinkkirikasteen elektrolyysiprosessistaN with a screening screen 42”. The purpose of the pre-screening 42 is to remove material 3 11, and in particular zinc concentrate, from the electrolysis process
O peräisin olevan mangaanilietteen 11” seasta prosessilaitteiston 10 kannalta ei-toivottuja partikkeleita, kuten esimerkiksi kiviä, betoninpalasia ja mahdollisia materiaalin 11 mukana tu- levia muoviroskia.O from the manganese slurry 11" contains particles that are undesirable for the process equipment 10, such as stones, concrete pieces and possible plastic debris accompanying the material 11.
Mikäli materiaali 11 on kosteahkoa, tärinä hajottaa myös paak- kuuntunutta märkää massaa, joka sittemmin valuu helposti seu- laverkon läpi alas. Jos tärymoottorien voimaa kohdistetaan myös verkon alla olevaan syöttösiiloon, massa valuu helposti syöt- tösiilon laitoja pitkin kuljettimelle. Tätä varten tärymootto- rilta on järjestetty mekaaninen yhteys myös syöttösiiloon.If the material 11 is slightly damp, the vibration also breaks up the lumpy wet mass, which then flows easily down through the screen mesh. If the force of the vibration motors is also applied to the feed silo below the mesh, the mass flows easily along the sides of the feed silo onto the conveyor. For this purpose, a mechanical connection has also been arranged from the vibration motor to the feed silo.
Vaiheena 402 suoritetaan toissijaisesta mangaanilähteestä pe- räisin olevan materiaalin liuotus veteen 12, happoon 13 ja ainakin yhteen pelkistimeen 14. Kuten jo aiemmin kuvien 2a ja 2b yhteydessä todettiin, tätä vaihetta voidaan kutsua myös sus- pension 25 muodostamiseksi. Kuvassa 6 esitetyn osavaihevuokaa- vion mukaisesti, erään sovellusmuodon mukaan vaihe 402 eli sus- pension 25 muodostaminen voi jakautua useammaksi alivaiheeksi 601 — 607, joiden eräs mahdollinen kombinaatio esitetään esi- merkkinä seuraavaksi. Erään sovellusmuodon mukaan vedellä 12 vaiheena 601 esiladattu reaktori 31 panostetaan vaiheena 602 liuotettavan materiaalin 11 alimman oletetun mangaanipitoisuu- 3 den mukaan. Toisin sanoen, reaktoriin 31 ladataan aluksi paljonIn step 402, the material originating from the secondary manganese source is dissolved in water 12, acid 13 and at least one reducing agent 14. As already stated earlier in connection with figures 2a and 2b, this step can also be called the formation of a suspension 25. According to the partial step flow diagram shown in figure 6, according to one embodiment, step 402, i.e. the formation of a suspension 25, can be divided into several sub-steps 601 - 607, one possible combination of which is shown as an example below. According to one embodiment, the reactor 31 pre-charged with water 12 in step 601 is charged in step 602 according to the lowest assumed manganese concentration 3 of the material 11 to be dissolved. In other words, the reactor 31 is initially charged with a large amount of
N mangaanilietettä 11, ja vähän vettä 12. Erään sovellusmuodon 3 mukaan materiaalin 11 mangaanipitoisuuden oletusarvona voidaanN manganese slurry 11, and a little water 12. According to one embodiment 3, the default value of the manganese content of the material 11 can be
N 25 käyttää esimerkiksi arvoa 25 paino-%. Se voi luonnollisestiFor example, N 25 uses a value of 25% by weight. It can of course
E olla kuitenkin siitä alempi tai suurempikin, jos prosessoita-However, it may be lower or higher than that if processed-
N vassa materiaalissa 11 pitoisuus on tyypillisesti vielä tätä 3 pienempi tai tätä suurempi. Sekoitettaessa vaiheena 603 man-In the N material 11, the concentration is typically even lower than this 3 or higher. When mixing in step 603 man-
O gaanipitoinen materiaali 11 veteen 12 niistä muodostetaan sus- pensio 25.O-ganic material 11 in water 12 is formed into a suspension 25.
Materiaalin 11 ja veden 12 suspensiota 25 muodostettaessa re- aktorista 31 otetaan vaiheena 604 ainakin yksi näyte 26 sus- pensiosta 25 sen vaiheena 605.i suoritettavaa mangaanipitoi- suuden määritystä varten. Tällöin reaktorista 31 otetaan ennen lopullista suspension 25 muodostusta eli siihen kuuluvien mui- den kemikaalien eli rikkihapon 13 ja ainakin yhden pelkistimen 14 lisäystä reaktoriin 31, useampia näytteitä 26 materiaalin 11 ja veden 12 muodostamasta suspensiosta 25 materiaalin 11 eli raaka-aineen kiintoaineosan tarkan mangaanipitoisuuden määrit- tämiseksi. Ottamalla yksi tai useampia näytteitä 26 suspensi- osta 25 saadaan määritettyä koko reaktoriin 31 syötetyn yhdis- tetyn aineksen 11 hyvin tarkka pitoisuusarvo verrattuna itse materiaalista 11 otettuun pistemäiseen näytteeseen. Mikäli näytteitä otettaisiin suoraan erillisistä kiintoaineastioista ennen materiaalin 11 reaktoriin 31 syöttämistä, niiden mangaa- nipitoisuus voisi vaihdella hyvinkin suuresti johtuen mangaa- nilietteen 11 merkittävistä sisäisistä pitoisuusvaihteluista.When forming a suspension 25 of material 11 and water 12, at least one sample 26 is taken from the reactor 31 in step 604 for the determination of the manganese content to be carried out in step 605.i. In this case, before the final formation of the suspension 25, i.e. the addition of other chemicals belonging to it, i.e. sulfuric acid 13 and at least one reducing agent 14, to the reactor 31, several samples 26 are taken from the suspension 25 formed by material 11 and water 12 in order to determine the exact manganese content of the solid component of material 11, i.e. the raw material. By taking one or more samples 26 from the suspension 25, a very precise concentration value of the combined material 11 fed to the reactor 31 can be determined compared to a point sample taken from the material 11 itself. If samples were taken directly from separate solids containers before feeding the material 11 into the reactor 31, their manganese content could vary very greatly due to the significant internal concentration variations of the manganese slurry 11.
Ottamalla näyte 26 valmiista useamman massaerän yhdistelmästä saadaan merkittävästi luotettavampaa pitoisuusdataa.By sampling 26 finished combinations of multiple mass batches, significantly more reliable concentration data is obtained.
Kun materiaalin 11 ja veden 12 muodostama suspensio 25 on muo- 3 dostettu ja näytteet 26 siitä otettu, käynnistetään materiaalinWhen the suspension 25 formed by the material 11 and water 12 has been formed and samples 26 have been taken from it, the material is started
N 11 liuotus eli lopullisen suspension 25 muodostus annostele- 3 malla vaiheena 605.1 prosessoitavaksi tarkoitettuun ja reakto-N 11 dissolution, i.e. formation of the final suspension 25 by dosing 3 in step 605.1 to the intended process and the reactor
S 25 riin 31 muodostettuun materiaalin 11 ja veden 12 suspensioonS 25 to the suspension of material 11 and water 12 formed in the tube 31
E 25 rikkihappoa 13. Tässä vaiheessa rikkihappoa 13 annostellaanE 25 sulfuric acid 13. At this stage, sulfuric acid 13 is dosed
N reaktorissa 31 olevaan suspensioon 25 mangaanipitoisen materi- 3 aalin 11 alimman oletetun mangaanipitoisuuden laskennallisenN to the suspension 25 in reactor 31 of the manganese-containing material 11 at the calculated lowest assumed manganese concentration
O määrän mukaan.O according to quantity.
Vaiheena 605.i määritetään suspensiosta 25 otetusta yhdestä tai useammasta näytteestä 26 materiaalin 11 kiintoaineosan tarkka mangaanipitoisuus. Samaan aikaan materiaalin 11 liuotus veden 12 ja rikkihapon 13 kanssa on jo kuitenkin täydessä käynnissä.In step 605.i, the exact manganese content of the solid component of the material 11 is determined from one or more samples 26 taken from the suspension 25. At the same time, however, the dissolution of the material 11 with water 12 and sulfuric acid 13 is already in full swing.
Vaiheena 605.1 suoritettavassa pitoisuusmäärityksessä hajote- taan aiemmin reaktorista 31 otettu yksi tai useampi näyte 26 analyysiä varten niiden tarkan mangaanipitoisuuksien selvittä- miseksi. Tässä suspensioon 25 kuuluva kiintoaine ja neste ensin imusuodatetaan, jolloin kiintoaine jää paperille. Imusuodatettu kiintoaine voidaan huuhdella vielä puhtaalla kuumalla vedellä ennen analysoitavan näytteen 26 ottamista. Tällä mangaaninäy- tesakan joukossa olevat, mahdolliset reaktoriin 31 syötetyn, myöhemmistä suodatusvaiheista 32 saatujen pesuvesien 43’ si- sältämät mangaanimäärät saadaan huuhdottua pois kiinteän man- gaaninäytesakan joukosta vääristämästä kiintoaineen pitoisuus- määritystulosta.In the concentration determination carried out in step 605.1, one or more samples 26 previously taken from the reactor 31 are broken down for analysis in order to determine their exact manganese concentrations. Here, the solid and liquid in the suspension 25 are first suction filtered, leaving the solid on the paper. The suction filtered solid can be rinsed with clean hot water before taking the sample 26 to be analyzed. In this way, any manganese amounts contained in the manganese sample precipitate, which may be contained in the washing waters 43' fed to the reactor 31 and obtained from subsequent filtration steps 32, can be washed out of the solid concentration determination result, which is distorted by the solid manganese sample precipitate.
Tämän jälkeen vesipestyä kiintoainetta annostellaan näyteput- kiin, joihin lisätään myös väkeviä happoja. Putket laitetaan sittemmin laboratorion mikroaaltohajotuslaitteistoon noin tun- niksi. Sen seurauksena putket sisältävät nestettä, joka lai- 3 mennetaan ja sittemmin analysoidaan sen mangaanipitoisuudet.The water-washed solid is then dispensed into sample tubes, to which concentrated acids are also added. The tubes are then placed in the laboratory's microwave disintegration equipment for about an hour. As a result, the tubes contain liquid, which is diluted and then analyzed for manganese content.
N Niiden selvittyä tehdään vaiheena 606.ii laskelma siitä pal- 3 jonko putkiin laitettu massa sisälsi alun perin mangaania.N Once these have been determined, a calculation is made in step 606.ii of how much manganese the mass placed in the pipes originally contained.
S 25 Vaihtoehtoinen tapa on tehdä määritys kiintoaineanalytiikkana.S 25 An alternative method is to perform the determination as a solids analysis.
E Analyysilaitejärjestelyyn viitataan kuvassa 5 viitenumerollaE The analysis device arrangement is referred to in Figure 5 by reference number
N 35. %N 35. %
NOF
< Kiintoaineen mangaanipitoisuuden selvittyä se kirjataan panos- raporttiin, jonka seurauksena raportin laskuri 36 ilmoittaa paljonko rikkihappoa 13 ja vettä 12 vielä lisätään reaktoriin< Once the manganese content of the solid has been determined, it is recorded in the batch report, as a result of which the report's counter 36 indicates how much sulfuric acid 13 and water 12 are still added to the reactor.
31. Lisäksi tässä selviää vielä myös lopullinen suspension 25 muodostukseen lisättävän pelkistimen 14 määrä. Pelkistimen 14 syöttö voi kuitenkin olla jo käynnissä ja aloitettuna vaiheena 605.2 alustavan rikkihappoannostelun aikana ja/tai sen jälkeen, mahdollisesti ennen tarkan pitoisuusmäärityksen tuloksen sel- viämistä. Pitoisuusmäärityksen aikana eli vaiheena 606.1 mate- riaalin 11 liuotus veteen 12, rikkihappoon 13 ja pelkistimeen- kin 14 voi olla jo käynnissä.31. In addition, the final amount of reducing agent 14 to be added to the formation of suspension 25 is also determined here. However, the feeding of reducing agent 14 may already be in progress and started as step 605.2 during and/or after the initial sulfuric acid dosing, possibly before the result of the precise concentration determination is determined. During the concentration determination, i.e. step 606.1, the dissolution of material 11 in water 12, sulfuric acid 13 and reducing agent 14 may already be in progress.
Laskurit 36 perustuvat mangaanin ainemäärään. Liuotuksen kaava on:The calculators 36 are based on the amount of manganese. The dissolution formula is:
Mn02 + H2S04 + H202 ——> MnS04 + 2 HO + O? (1)Mn02 + H2S04 + H202 ——> MnS04 + 2 HO + O? (1)
Siitä nähdään, että yhtä mangaanimoolia kohden tarvitaan vä- hintään yksi mooli happoa ja yksi mooli peroksidia. Kun man- gaanin itsensä määrä on edellä mainituilla hajotuskokeilla mää- ritelty tarkasti, pystytään sanomaan paljonko reaktoriin 31 syötetty massa 11 sisälsi mangaania ja näin ollen, paljonko kemikaaleja sen (optimaalinen) liuottaminen tulee vaatimaan. 3 Materiaalin 11 mangaanipitoisuuden varmistuttua vaiheena 607It can be seen that at least one mole of acid and one mole of peroxide are required for each mole of manganese. When the amount of manganese itself has been precisely determined by the above-mentioned decomposition experiments, it is possible to say how much manganese the mass 11 fed into the reactor 31 contained and therefore how much chemicals its (optimal) dissolution will require. 3 After the manganese content of the material 11 has been ascertained as a step 607
N viimeistellään suspensio 25 annostelemalla siihen tarvittavat 3 lisämäärät vettä 12, rikkihappoa 13 ja/tai ainakin yhtä pel-N the suspension 25 is finished by dosing the necessary 3 additional amounts of water 12, sulfuric acid 13 and/or at least one
S 25 kistintä 14 vaiheessa 605.i määritettyyn materiaalin 11 tark-S 25 tensioner 14 to the material 11 specification specified in step 605.i
E kaan mangaanipitoisuuteen perustuen. Jos pelkistimenä 14 käy-Based on the manganese content of the first. If 14 is used as the reducing agent,
N tetään esimerkiksi vetyperoksidia 14’, sitä syötetään reakto- 3 riin 31 hitaasti/maltillisesti pumpaten pitoisuuksien mukaanFor example, hydrogen peroxide 14’ is fed into the reactor 31 slowly/moderately, pumping according to the concentrations
O laskettu lopullinen määrä. Tämän jälkeen aineiden 12 - 14 mää- rät vastaavat ainesnäytteestä 26 mitattua korkeampaa ja todel- lisempaa mangaanipitoisuutta.O is the final calculated amount. After this, the amounts of substances 12 - 14 correspond to the higher and more actual manganese concentration measured in material sample 26.
Reaktoriin 31 voi kuulua mahdollinen vaahdonesto. Erään ensim- mäisen sovellusmuodon mukaan se voidaan toteuttaa ainakin yhden vaahdonestoaineen syötöllä. Vaahdonestoaine on happamia olo- suhteita kestävää ja edullisesti biohajoavaa. Toinen mahdolli- suus on toteuttaa vaahdonestoa esimerkiksi veden 12, rikkihapon 13 ja vetyperoksidin 14’ muodostamaa sumua vaahtoon suihkut- taen. Vetyperoksidin 14’ syöttö voidaan erään sovellusmuodon mukaan järjestää suspension 25 pinnan alle. Tällä voidaan eh- käistä vetyperoksidin 14” ennenaikaista hajoamista suspensiota 25 muodostettaessa. Lisäksi pinnan alle pumppaamalla vetyper- oksidi 14’ pääsee paremmin kosketuksiin suspension 25 mangaa- nipartikkelien kanssa ja toimii näin ollen tehokkaammin.The reactor 31 may include a possible antifoam. According to a first embodiment, it can be implemented by feeding at least one antifoam. The antifoam is resistant to acidic conditions and preferably biodegradable. Another possibility is to implement antifoam, for example, by spraying a mist formed by water 12, sulfuric acid 13 and hydrogen peroxide 14' into the foam. According to an embodiment, the supply of hydrogen peroxide 14' can be arranged below the surface of the suspension 25. This can prevent premature decomposition of hydrogen peroxide 14' when forming the suspension 25. In addition, by pumping below the surface, hydrogen peroxide 14' comes into better contact with the manganese particles of the suspension 25 and therefore works more efficiently.
Reaktoriin 31 on järjestetty jäähdytys 37 liuotusprosessin ajaksi, koska prosessi on voimakkaan eksoterminen. Lisäksi re- aktorin 31 lämpötilan jäähdyttäminen 40 asteeseen tai mielel- lään vielä sen alle vähentää vetyperoksidin 14” kehittämää voi- makasta kaasunmuodostusta. Viileämpi suspensio 25 vaahtoaa vä- hemmän mahdollistaen nopeamman liuotuksen. Lisäksi jäähdytyksen 37 ansiosta reaktoriin 31 näkee helpommin, koska reaktoriin 31 3 ei muodostu yhtä helposti sumua. Reaktorissa 31 voi myös ollaThe reactor 31 is provided with cooling 37 during the dissolution process, since the process is strongly exothermic. In addition, cooling the temperature of the reactor 31 to 40 degrees or preferably even below reduces the strong gas formation developed by the hydrogen peroxide 14". The cooler suspension 25 foams less, allowing for faster dissolution. In addition, the cooling 37 makes it easier to see into the reactor 31, because fog does not form as easily in the reactor 31. The reactor 31 may also have
N rikkova "piiska" 38 tai vastaava sovitettuna kiinni sekoittimen 3 39 akselin yläosaan nousevan vaahtokerroksen pitämiseksi hal-N a breaking "whip" 38 or similar fitted to the top of the mixer shaft 3 39 to keep the rising foam layer down
N 25 linnassa. Vielä eräs vaihtoehto vaahdoneston toteuttamiseen voiN 25 in the castle. Another alternative for implementing anti-foaming can be
E olla ultraäänen käyttö (ei esitetty). ti 0 Tämän sovellusmuodon eli näytteenottoprosessin ja varsinkinE be the use of ultrasound (not shown). ti 0 This embodiment, i.e. the sampling process and especially
O analysoinnin etu ennen prosessikemikaalien 12 - 14 lopullista annostelua on se, että materiaalin 11 liuotusprosessi kemikaa- lien, varsinkin rikkihapon 13 kanssa voidaan aloittaa välittömästi eli jo ennen pitoisuusanalyysien valmistumista.The advantage of analyzing O before the final dosing of the process chemicals 12 - 14 is that the dissolution process of the material 11 with the chemicals, especially sulfuric acid 13, can be started immediately, i.e. even before the concentration analyses are completed.
Jos materiaalin 11 alimman pitoisuuden oletuksena pidetään 25 paino-% mangaanipitoisuutta (25 - 45 paino-%), alustavat kemi- kaalimäärät saadaan laskurista 36. Koska mangaania kuitenkin on materiaalissa 11 yleensä enemmän (tyypillisimmin noin 30 - 45 paino-%, mutta yleisemmin 25 - 50 paino-%), kemikaaleja 13, 14 lisätään myöhemmin, jo liuotuksen ollessa käynnissä, enemmän kuin mitä aluksi on laskettu ja tämä lisämäärä saadaan selville, kun massanäyte saadaan suspensioon 25 kuuluvasta massasta eli materiaalista 11 analysoitua. Siten, käyttämällä tätä 25 paino- % oletusta materiaalin 11 pitoisuudesta lopullista analyysitu- losta ei tarvitse odottaa ennen liuotusprosessin käynnistä- mistä, vaan prosessin aloitusta 606.1 ja näytteen 26 analyysia 605.i, 606.ii voidaan ajaa päällekkäin.If the lowest concentration of material 11 is assumed to be 25 wt% manganese (25-45 wt%), the initial chemical quantities are obtained from the calculator 36. However, since there is usually more manganese in material 11 (typically about 30-45 wt%, but more commonly 25-50 wt%), chemicals 13, 14 are added later, already while the dissolution is in progress, in more quantity than initially calculated, and this additional quantity is determined when a mass sample is obtained from the mass belonging to suspension 25, i.e. material 11, and analyzed. Thus, by using this 25 wt% assumption of the concentration of material 11, it is not necessary to wait for the final analysis result before starting the dissolution process, but the start of the process 606.1 and the analysis of sample 26 605.i, 606.ii can be run over each other.
Suspension 25 muodostusvaiheessa 402 voidaan tarkkailla sen mangaanipitoisuutta välianalyysein. Lisäksi voidaan suorittaa mahdollisesti suspension 25 värin tarkkailua esimerkiksi suo- datettuja välinäytteitä tarkkailemalla liuotuksen etenemisen visuaaliseksi seuraamiseksi. 3 Kuvaan 4 takaisin palaten, menetelmän erään sovellusmuodon mu-In the formation step 402 of the suspension 25, its manganese content can be monitored by intermediate analyses. In addition, the color of the suspension 25 can possibly be monitored, for example by monitoring filtered intermediate samples to visually monitor the progress of the dissolution. 3 Returning to Figure 4, an embodiment of the method according to
N kaan menetelmään voi kuulua lisäksi ainakin yksi vaihe 403, 3 jossa mangaanisulfaattikomponentista poistetaan rautaa 27.2.The method may further include at least one step 403, 3 in which iron is removed from the manganese sulfate component 27.2.
N 25 Tämä vaihe voidaan toteuttaa useallakin eri tavalla. LisäksiN 25 This step can be implemented in several different ways. In addition
E se voidaan toteuttaa eri kohdissa kokonaisprosessia. Erään so-It can be implemented at different points in the overall process. In one case,
N vellusmuodon mukaan rautaa 27.2 voidaan poistaa suspensiosta 3 25 saostamalla sitä osaksi ensimmäistä sakkaa 16, joka muodos-According to the N vellus form, iron 27.2 can be removed from the suspension 3 25 by precipitating it as part of the first precipitate 16, which forms
O tuu mangaanipitoisen materiaalin 11 liuotusvaiheen 402 yhtey- dessä. Tällöin, mangaanipitoisen materiaalin 11 liuotusvaiheen 402 lopuksi suspension 25 pH:ta säädetään vaiheena 403 raudanThis is done in connection with the dissolution step 402 of the manganese-containing material 11. In this case, at the end of the dissolution step 402 of the manganese-containing material 11, the pH of the suspension 25 is adjusted in step 403 by adding iron.
27.2 saostamiseksi osaksi ensimmäistä sakkaa 16. Liuotusvaiheen lopuksi suspension 25 pH on tällöin arvoalueella pH = 3 - 4.27.2 to precipitate as part of the first precipitate 16. At the end of the dissolution stage, the pH of the suspension 25 is then in the range pH = 3 - 4.
Kuvassa 7 esitetyn mukaisesti, erään sovellusmuodon mukaan vaihe 403 eli raudan 27.2 saostaminen omana osavaiheenaan sus- pensiosta 25 sen muodostuksen jälkeen / lopuksi voi jakautua useammaksi alivaiheeksi 701 — 703, joiden eräs mahdollinen kom- binaatio esitetään esimerkkinä seuraavaksi. Eräitä syitä raudan vähentämiselle ovat esimerkiksi mahdollinen rautasakan muodos- tuminen lopputuotteeseen. Rautapitoinen kiintoaine on tahraavaa ja se voi tukkia maanviljelijöiden ruiskuja. Erään sovellus- muodon mukaan suspension 25 pH:ta säädetään siten, että man- gaanipitoisen materiaalin 11 liuotuksen lopussa vaiheena 701 suspensioon 25 lisätään ainakin yhtä pelkistintä 14, kuten esi- merkiksi vetyperoksidia 14’ siten, että suspension 25 pH nousee esimerkiksi noin arvoon pH = 3,5. Yleisemmin, materiaalin 11 liuotuksen lopussa suspension 25 pH säädetään vaiheena 701 ar- voalueelle pH = 3 - 5, erityisemmin, arvoalueelle pH = 3 - 4.As shown in Figure 7, according to one embodiment, step 403, i.e. precipitation of iron 27.2 as a separate sub-step from suspension 25 after its formation/finally, can be divided into several sub-steps 701 — 703, one possible combination of which is presented as an example below. Some reasons for reducing iron are, for example, the possible formation of iron precipitate in the final product. Iron-containing solids are staining and can clog farmers' sprayers. According to one embodiment, the pH of suspension 25 is adjusted such that at the end of the dissolution of manganese-containing material 11, in step 701, at least one reducing agent 14, such as hydrogen peroxide 14', is added to suspension 25 so that the pH of suspension 25 increases, for example, to approximately pH = 3.5. More generally, at the end of the dissolution of the material 11, the pH of the suspension 25 is adjusted in step 701 to a value range of pH = 3 to 5, more particularly, to a value range of pH = 3 to 4.
Näin rauta 27.2 saadaan poistumaan suspensiosta 25 samaan en- simmäiseen sakkaan 16 kuin joka suspensioon 25 syntyi jo man- gaanipitoisen materiaalin 11 liuotusvaiheessa 402 veden 12, 3 rikkihapon 13 ja ainakin yhden pelkistimen 14 läsnäollessa.In this way, iron 27.2 is removed from the suspension 25 into the same first precipitate 16 that was already formed in the suspension 25 during the dissolution step 402 of the manganese-containing material 11 in the presence of water 12, 3 sulfuric acid 13 and at least one reducing agent 14.
N Tämän etu on myös se, että rauta 27.2 voidaan poistaa mangaa- 3 nipitoisen materiaalin 11 liuotuksessa käytetyllä kemikaalillaN This also has the advantage that iron 27.2 can be removed with the chemical used in the dissolution of manganese-3 containing material 11
N 25 eli ainakin yhdellä pelkistimellä 14, kuten esimerkiksi vety-N 25, i.e. at least one reducing agent 14, such as hydrogen,
E peroksidilla 14’ eikä raudan 27.2 poistoon tarvita ylimääräisiäE with peroxide 14’ and no additional steps are required to remove iron 27.2
N aineita. Lisäksi vielä eräs lisäetu on se, että tässä muodos- 3 tuva sakka 16 on hienojakoisuudeltaan verraten helposti ero-N substances. In addition, another additional advantage is that the precipitate 16 formed here is relatively easy to separate due to its fineness.
O tettavissa suspensiosta 25 ilman esimerkiksi riskiä suodattimen tukkeutumisesta, jonka on havaittu olevan ongelmana esimerkiksi natriumhydroksidia käytettäessä samassa tarkoituksessa. Myös rikkivedyn kehittyminen tällaisella pH-arvoalueella myöhemmin vaiheena 408 suoritettavassa sulfidisaostuksessa on vähäisem- pää. Raudan 27.2 poistumisen lisäksi suspension 25 pH:n nosto parantaa myös lopputuotteen 24 laatua erityisesti lannoitekäy- tössä. Lähempänä neutraalia oleva lopputuotteen 24 pH on kas- vien kannalta terveellisempää kuin liian hapan liuos.Can be taken from suspension 25 without, for example, the risk of filter clogging, which has been found to be a problem when, for example, sodium hydroxide is used for the same purpose. Also, the development of hydrogen sulfide in such a pH range in the sulfide precipitation carried out later in step 408 is less. In addition to the removal of iron 27.2, increasing the pH of suspension 25 also improves the quality of the final product 24, especially in fertilizer use. A pH of the final product 24 closer to neutral is healthier for plants than a solution that is too acidic.
Mikäli ainakin yksi pelkistin 14, kuten esimerkiksi vetyperok- sidi 147” ei pelkästään riitä suspension 25 pH:n nostoon (esi- merkiksi raudan saostamiseksi), suspensioon 25 voidaan vaiheena 703 lisätä myös pieni määrä mangaanilietettä 11’ eli keksinnön mukaisen menetelmän raaka-ainetta. Tämän lisäämistarve nähdään vaiheena 702 suoritetulla, vaiheena 702.1 suspensiosta 25 suo- datetun näytteen visuaalisella tarkastelulla 702.2. Mikäli vai- heena 702.3 todetaan, että liuotus on mennyt niin sanotusti liian pitkälle eli suspensiossa 25 on paljon ylimääräistä pe- roksidia 14’, suspensiosta 25 suodatettu prosessiliuos 15 kup- lii ja se on kellertävää eikä pH käytännössä enää järkevästi nouse. Tällöin lisäämällä suspensioon 25 vaiheena 703 mangaa- nilietettä 11’ ja mahdollisesti pieni määrä vielä happoakin 13, reaktiota raudan 27.2 saostamiseksi ensimmäiseen sakkaan 16 3 voidaan tarvittaessa palauttaa takaisinpäin. Tällöin suspensi-If at least one reducing agent 14, such as hydrogen peroxide 147" is not sufficient to raise the pH of the suspension 25 (for example, to precipitate iron), a small amount of manganese sludge 11', i.e. the raw material of the method according to the invention, can also be added to the suspension 25 in step 703. The need for this addition is seen in step 702 by visual inspection of the sample 702.2 filtered from the suspension 25 in step 702.1. If in step 702.3 it is determined that the dissolution has gone too far, so to speak, i.e. there is a lot of excess peroxide 14' in the suspension 25, the process solution 15 filtered from the suspension 25 bubbles and is yellowish and the pH practically no longer rises sensibly. In this case, by adding manganese sludge 11' and possibly a small amount of acid to the suspension 25 in step 703 13, the reaction for the precipitation of iron 27.2 into the first precipitate 16 3 can be reversed if necessary. In this case, the suspension
N oon 25 päätynyt ylimääräinen peroksidi 14’ hajoaa, joksi ky- 3 seisiä vaiheita 702, 703 voidaan osaltaan myöskin kutsua. TämäThe excess peroxide 14’ that ended up in No. 25 decomposes, which is what the steps 702, 703 in question can also be called. This
S 25 vaihe 703 tehdään vain tarvittaessa. Tällöin mangaanilietteenS 25 step 703 is only performed when necessary. In this case, the manganese slurry
E 11, mukana tuleva pieni lisähappo ja mangaanidioksidi auttavatE 11, the included small additional acid and manganese dioxide help
N nostamaan suspension 25 pH:ta, kun happo, vetyperoksidi 14” ja 3 mangaanidioksidi reagoivat keskenään. Siten, suspension 25N to raise the pH of the suspension 25 when the acid, hydrogen peroxide 14” and 3 manganese dioxide react with each other. Thus, the suspension 25
O pH:ta säädetään rautaa 27.2 saostettaessa käyttäen yhtä tai useampia seuraavista: ainakin yksi pelkistin 14, kuten esimer- kiksi vetyperoksidi 14’, mangaanipitoinen materiaali 11 ja/tai happo 13. Vaiheen 403 toimenpiteet voidaan tehdä samassa reak- torissa 31 kuin tehtiin itse varsinainen liuotus eli suspension 25 muodostaminenkin.The pH is adjusted when precipitating iron 27.2 using one or more of the following: at least one reducing agent 14, such as hydrogen peroxide 14', manganese-containing material 11 and/or acid 13. The procedures of step 403 can be carried out in the same reactor 31 as the actual dissolution, i.e. the formation of the suspension 25, was carried out.
Ennen ensimmäisen sakan 16 erottamista vaiheena 405 suspensi- osta 25, suspensio 25 voidaan erään sovellusmuodon mukaan vielä vaiheena 404 pumpata seulan 45 läpi (kuva 3). Sillä voidaan erottaa suspensiosta 25 karkeampi aines eli esimerkiksi mah- dolliset liukenemattomat mangaanirakeet ja myös anodinsirut.Before separating the first precipitate 16 from the suspension 25 in step 405, the suspension 25 can, according to one embodiment, be pumped through a screen 45 in step 404 (Figure 3). This can be used to separate coarser material from the suspension 25, i.e., for example, any insoluble manganese granules and also anode chips.
Pilot-vaiheen testeissä onkin havaittu, että kaikki materiaalin 11 sisältämä mangaani ei välttämättä liukene liuotusvaiheessa 402 täydellisesti ilman huomattavaa kemikaaliylimäärää. Reak- torin 31 pohjalle jää karkeita mangaanipitoisia materiaalira- keita, joiden koko vaihtelee millimetreistä kymmeneen milli- metriin ja sen ylikin. Nämä aiheuttavat prosessiteknistä hait- taa putkilinjoissa ja pumpuissa. Seulana 45 voidaan käyttää esimerkiksi märkäseulaa 45”.In the pilot phase tests, it has been observed that not all manganese contained in the material 11 is necessarily completely dissolved in the dissolution stage 402 without a significant excess of chemicals. Coarse manganese-containing material granules remain at the bottom of the reactor 31, the size of which varies from millimeters to ten millimeters and even more. These cause process-technical disadvantages in pipelines and pumps. For example, a wet screen 45 can be used as the screen 45.
Siten, erään sovellusmuodon mukaan suspensiomuotoinen mangaa- nisulfaattikomponentti voidaan vaiheena 404 ajaa reaktorista 31 märkäseulan 45” läpi, jolloin karkea, liuotusvaiheessa 402 3 liukenematon jae otetaan seulan 45 ylitteenä talteen ja hieno-Thus, according to one embodiment, the manganese sulfate component in suspension form can be passed from the reactor 31 through a wet screen 45” in step 404, whereby the coarse fraction insoluble in the dissolution step 402 3 is collected as the overflow from the screen 45 and the fine fraction is
N jakoinen lyijy-hopeasakka 16 puolestaan jatkaa prosessiliuok- 3 seen 15 suspendoituneena matkaa seulan 45 läpi hienosuodatuk-The N-part lead-silver precipitate 16, in turn, continues its journey through the sieve 45, suspended in the process solution 15, to the fine filter element 3.
N 25 seen 32 kehyssuodattimelle 32’. Erään sovellusmuodon mukaanN 25 to 32 for frame filter 32'. According to one embodiment
E karkea- ja hienosuodatuksen välinen raja voi olla esimerkiksiThe boundary between coarse and fine filtration can be, for example,
N alueella 0,5 — 2,5 mm. Materiaalin 11 täydellinen liukenemat- 3 tomuus saattaa liittyä esimerkiksi siihen, että materiaalissaN in the range of 0.5 — 2.5 mm. The complete insolubility of material 11 may be related, for example, to the fact that the material
O 11 on mahdollisesti mangaania kahdessa tai useammassa hapetus- lukumuodossa, joista osa liukenee helpommin ja osa vaikeammin.O 11 is possibly manganese in two or more oxidation number forms, some of which dissolve more easily and some more difficultly.
Tässä helpommin liukenevilla hapetuslukumuodoilla tarkoitetaan sellaisia hapetuslukumuotoja, jotka liukenevat pääasiallisen laskennallisilla kemikaalimäärillä (sallitaan esimerkiksi 5 - 10% ylitykset). Tässä vaikeammin liukenevilla hapetuslukumuo- doilla tarkoitetaan sellaisia hapetuslukumuotoja, jotka kyllä myös liukenevat, mutta ne edellyttävät kuitenkin huomattavia, sellaisia kemikaaliylimääriä, jotka heikentävät prosessin kan- nattavuutta. Tämä tarkoittaa jopa useamman kymmenen prosentin kemikaaliylimääriä. Siten, keksinnön mukaisesti prosessoitavaa materiaalia 11 voidaan erään sovellusmuodon mukaan luonnehtia siten, että siinä on mangaania kahdessa tai useammassa hape- tuslukumuodossa. Lisäksi, sen eri hapetuslukumuotojen välillä on liukenevuuseroja. Juurikin sinkkielektrolyysin mangaa- nilietteessä 11” asian otaksutaan olevan näin. Yleisemmin, tätä piirrettä voidaan keksinnön mukaisen menetelmän kannalta luon- nehtia myös siten, että se käsittää pelkistävän happokäsitte- lyvaiheen optimoinnin siinä käytettävän yhden tai useamman ke- mikaalin määrän osalta. Tässä optimoinnissa kemikaaleja käyte- tään laskennallisen määrän mukaisesti perustuen materiaalin 11 mangaanipitoisuuteen. Tällöin on mahdollista, että liuotusvai- heen lopuksi reaktoriin 31 jää vielä liukenematonta lähtömate- riaalia 11 esimerkiksi edellä mainitusta syystä johtuen. Se ei 3 liukene materiaalin 11 mangaanipitoisuuden perusteella laske-Here, more soluble oxidation number forms are understood to mean oxidation number forms that are soluble mainly with calculated chemical amounts (for example, 5-10% excesses are allowed). Here, less soluble oxidation number forms are understood to mean oxidation number forms that are also soluble, but they nevertheless require significant chemical excesses that weaken the profitability of the process. This means chemical excesses of up to several tens of percent. Thus, the material 11 to be processed according to the invention can be characterized according to one embodiment as containing manganese in two or more oxidation number forms. In addition, there are solubility differences between its different oxidation number forms. This is precisely what is assumed to be the case in the manganese sludge 11 of zinc electrolysis. More generally, this feature can also be characterized from the perspective of the method according to the invention as comprising the optimization of the reducing acid treatment step with respect to the amount of one or more chemicals used therein. In this optimization, the chemicals are used in accordance with a calculated amount based on the manganese content of the material 11. In this case, it is possible that at the end of the dissolution step, undissolved starting material 11 still remains in the reactor 31, for example due to the above-mentioned reason. It does not dissolve 3 based on the manganese content of the material 11 calculated
N tulla ja reaktoriin 31 annostellulla kemikaalimäärällä. Lisäksi 3 ilman kemikaalien yliannostusta liukenemattomalle materiaa-N to the reactor and with the amount of chemicals dosed into it 31. In addition, 3 without an overdose of chemicals for insoluble material
S 25 lille on ominaista, että se erotetaan suspensiosta 25 poisS 25 is characterized by being separated from the suspension 25
E ennen sen suodatusta 32. ti 0 Seulonnan jälkeen suspensio 25 voidaan siirtää esimerkiksiE before its filtration 32. ti 0 After screening, the suspension 25 can be transferred, for example
O pumppaamalla esimerkiksi välisäiliön kautta ensimmäisen sakan 16 erotusvaiheeseen, joka tapahtuu suodatuksella 32. Erään so- vellusmuodon mukaan se voidaan tehdä esimerkiksi kehyssuodattimella 32”. Tällöin tapahtuu liuotuksessa muodos- tuneen lyijy-hopeasakan eli liuotuksessa muodostuneen ensim- mäisen sakan 16 talteenotto sisältäen nyt esitetyn sovellus- muodon mukaisesti myös rautaa 27.2. Suurimmalta osin ensimmäi- nen sakka 16 on kuitenkin lyijysulfaattia ja kalsiumsulfaattia.O by pumping, for example, through an intermediate tank to the separation stage of the first precipitate 16, which takes place by filtration 32. According to one embodiment, this can be done, for example, with a frame filter 32". In this case, the lead-silver precipitate formed during the dissolution, i.e. the first precipitate 16 formed during the dissolution, is recovered, also containing iron 27.2 according to the embodiment now presented. However, the first precipitate 16 is mostly lead sulfate and calcium sulfate.
Ensimmäinen sakka 16 voidaan toimittaa tuotekomponenttina te- ollisuuden raaka-aineeksi esimerkiksi lyijysulatolle tai tehdä sille mahdollista lisäkäsittelyä ja siitä erottuvien jakeiden jatkohyödyntämistä. Ennen ensimmäisen sakan 16 erotusta seulo- tut mangaanirakeet on mahdollista jauhaa ja sittemmin liuottaa (ei esitetty).The first precipitate 16 can be supplied as a product component as an industrial raw material, for example to a lead smelter, or it can be subjected to further processing and further utilization of the fractions separated from it. Before the separation of the first precipitate 16, the screened manganese granules can be ground and subsequently dissolved (not shown).
Kuvaan 4 takaisin jälleen palaten, menetelmän erään sovellus- muodon mukaan menetelmään voi kuulua lisäksi osavaihe 406 man- gaanin hapetusluvun säätämiseksi. Erään sovellusmuodon mukaan, ensimmäisen sakan 16 erotuksen eli vaiheen 405 jälkeen, mutta kuitenkin, ennen toisen, sulfidisakan 23 saostusvaihetta 408 ainakin yhtä sulfidilähdettä 19 käyttäen muutetaan/vaikutetaan, yleisemmin, prosessoidaan tai vieläpä optimoidaan tarvittaessa prosessiliuoksessa 15 olevan mangaanin hapetuslukua prosessi- liuoksen 15 pH-säädöllä, joka suoritetaan vaiheena 406 keller- 3 tävän/oranssihtavan liuoksen värin muuttamiseksi takaisin pin-Returning again to Figure 4, according to one embodiment of the method, the method may further include a sub-step 406 for adjusting the oxidation number of manganese. According to one embodiment, after the separation of the first precipitate 16, i.e. step 405, but nevertheless before the precipitation step 408 of the second sulfide precipitate 23 using at least one sulfide source 19, the oxidation number of manganese in the process solution 15 is changed/influenced, more generally, processed or even optimized if necessary by adjusting the pH of the process solution 15, which is carried out as step 406 to change the color of the yellowish/orange-tinged solution back to the surface.
N kiksi. Jos raudan 27.2 saostus tehdään ennen tätä vaiheena 403, 3 sitä voidaan kutsua silloin ensimmäiseksi pH-säädöksi ja josN kixi. If the precipitation of iron 27.2 is done before this in step 403, 3 it can then be called the first pH adjustment and if
N 25 mangaanin hapetuslukuun vaikuttaminen tehdään samassa toteu-The oxidation state of N 25 manganese is affected in the same way.
E tusmuodossa, sitä voidaan kutsua silloin toiseksi pH-säädöksi.In the first form, it can then be called a second pH adjustment.
N Vaihetta 406 varten voi olla suodatuksen 32 jälkeen oma reak- 6 torinsa 40.N Step 406 may have its own reactor 40 after filtration 32.
NOF
&&
Kuvassa 8 esitetyn vuokaavion mukaisesti, erään sovellusmuodon mukaan vaihe 406 eli mangaanin hapetuslukuun vaikuttaminen ensimmäisen sakan 16 erotusvaiheen 405 jälkeen voi myös jakau- tua useammaksi alivaiheeksi 801 - 805, joiden eräs mahdollinen kombinaatio esitetään esimerkkinä seuraavaksi. Erään sovellus- muodon mukaan, tarve mangaanin hapetusluvun muuttamiselle mää- ritetään vaiheena 801 suoritettuun prosessiliuoksen 15 visuaa- liseen tarkasteluun perustuen. Mangaanin hapetusluku on silloin halutunlainen, eli Mn?*, kun prosessiliuoksen 15 todetaan vai- heena 802 olevan väriltään pinkkiä. Sen sijaan, mikäli proses- siliuos 15 todetaan vaiheessa 802 olevan väriltään esimerkiksi kellertävää, oranssia tai muuta pinkistä poikkeavaa väriä (vih- reän tai violetin sävyjä), mangaanin hapetusluku prosessiliu- oksessa 15 on väärä (liian suuri) ja sitä voidaan silloin muut- taa (laskea) pH-säädöllä vaiheessa 803. Jos mangaanin hapetus- luku prosessiliuoksessa 15 ei ole halutunlainen, niin loppu- tuotteeseen eli mangaanisulfaattiliuokseen 24 alkaa liuostila- vuuden pohjalle muodostua ajan kanssa kiinteää mangaanidioksi- dia. Sen lisäksi liuoksesta 24 saattaa sakata ulos mahdolli- sesti myös joitain mangaanin hydroksideja, jotka sittemmin ok- sidoituvat.According to the flow chart shown in Figure 8, according to one embodiment, step 406, i.e. influencing the oxidation number of manganese after the separation step 405 of the first precipitate 16, can also be divided into several sub-steps 801 - 805, one possible combination of which is presented as an example below. According to one embodiment, the need to change the oxidation number of manganese is determined based on the visual inspection of the process solution 15 performed in step 801. The oxidation number of manganese is then the desired one, i.e. Mn?*, when the process solution 15 is determined in step 802 to be pink in color. On the other hand, if the process solution 15 is found in step 802 to be, for example, yellowish, orange or another color different from pink (shades of green or purple), the oxidation number of manganese in the process solution 15 is incorrect (too high) and can then be changed (reduced) by pH adjustment in step 803. If the oxidation number of manganese in the process solution 15 is not as desired, then solid manganese dioxide will begin to form at the bottom of the solution volume in the final product, i.e. manganese sulfate solution 24, over time. In addition, some manganese hydroxides may also precipitate out of the solution 24, which will subsequently oxidize.
Vaiheena 801 visuaalisella tarkastelulla suoritetun prosessi- 3 liuoksen 15 mangaanin hapetusluvun määrityksen ja mahdollisenStep 801: Determination of the oxidation number of manganese in the process solution 15 by visual inspection and possible
N muuttamisen lopputuotteen 24 kannalta suotuisempaan suuntaan 3 tällä samalla osaprosessilla 406 voidaan vielä lisäksi myösIn addition, by changing N in a direction more favorable for the end product 24 3 , this same sub-process 406 can also
N 25 vaikuttaa prosessiliuoksen 15 kadmiumpitoisuuteen sitä alenta-N 25 affects the cadmium concentration of the process solution 15 by lowering it.
E vasti. Vaiheet suoritetaan ATEX-luokitellussa puhdistussäili-E vsti. The steps are performed in an ATEX-classified cleaning tank.
N össä 40, koska prosessissa kehittyy vetyä. 0At 40, because hydrogen is evolved in the process. 0
N o Erään sovellusmuodon mukaan mangaanin hapetuslukua prosessi- liuoksessa 15 muutetaan vaiheena 803 siten, että lasketaan pro- sessiliuoksen 15 pH arvosta pH = 3,5 arvoalueelle pH = 1,5 -N o According to one embodiment, the oxidation number of manganese in the process solution 15 is changed in step 803 by reducing the pH of the process solution 15 from the value pH = 3.5 to the value range pH = 1.5 -
2,5 käyttäen rikkihappoa 13’. Kun prosessiliuoksen 15 väri muuttuu oranssista / kellertävästä pinkiksi, voidaan vaiheena 804 havainnoidusta värimuutoksesta päätellä mangaanin hapetus- luvun muuttuneen prosessiliuoksessa 15 halutusti. Rikkihappo 13' on tässä yhteydessä edullinen kemikaali käytettäväksi, koska koko prosessi pohjautuu jo valmiiksi siihen. Rikkihappo 137” voi olla samaa, jota käytettiin jo materiaalin 11 happo- liuotuksessa.2.5 using sulfuric acid 13’. When the color of the process solution 15 changes from orange/yellowish to pink, it can be concluded from the color change observed in step 804 that the oxidation number of manganese in the process solution 15 has changed as desired. Sulfuric acid 13’ is a preferred chemical to use in this context, since the entire process is already based on it. Sulfuric acid 137” can be the same as that used in the acid dissolution of material 11.
Tämän jälkeen vaiheena 805 prosessiliuoksen 15 pH nostetaan takaisin arvoalueelle pH = 2,5 - 4,5, erityisemmin, pH = 2,5 - 4,5 käyttäen metallista sinkkiä 28 jauheena tai rakeina. Siten, kiinteällä metallisella sinkillä 28 palautetaan prosessiliuok- sen 15 pH takaisin alkuperäiseen arvoonsa tai lähelle sitä.Thereafter, in step 805, the pH of the process solution 15 is raised back to the range of pH = 2.5 to 4.5, more specifically, pH = 2.5 to 4.5 using metallic zinc 28 in powder or granules. Thus, the solid metallic zinc 28 restores the pH of the process solution 15 back to or near its original value.
Sinkin 28 menekki tässä voi olla esimerkiksi noin 1 - 5 grammaa, erityisemmin, 2 - 4 grammaa yhtä liuoslitraa kohden.The consumption of zinc 28 here may be, for example, about 1 to 5 grams, more particularly, 2 to 4 grams per liter of solution.
Kiinteän metallisen sinkin 28 osittainen liukeneminen kuluttaa tällöin happoa ja sen seurauksena prosessiliuoksen 15 pH jäl- leen nousee. Edellä mainitusti, prosessiliuoksesta 15 myös poistuu kadmiumia tässä osavaiheessa ja se perustuu metallisen 3 sinkin 28 läsnäoloon prosessiliuoksessa 15, jota erään sovel-The partial dissolution of the solid metallic zinc 28 then consumes the acid and as a result the pH of the process solution 15 rises again. As mentioned above, cadmium is also removed from the process solution 15 in this sub-step and it is based on the presence of metallic zinc 28 in the process solution 15, which is used in one application.
N lusmuodon mukaan käytetään prosessiliuoksen pH:n nostoon. Täl- 3 löin kadmium sitoutuu metallisen sinkin 28 pintaan kiinni.According to the N formula, it is used to increase the pH of the process solution. In this case, cadmium binds to the surface of metallic zinc 28.
N 25 Eräänä vaihtoehtona metalliselle sinkille 28 voi tässä kohtaaN 25 As an alternative to metallic zinc 28, you can use this at this point
E olla esimerkiksi metallinen mangaani. ti 0 Kuten muitakin pitoisuuksia, menetelmässä voidaan tarvittaessaE may be, for example, metallic manganese. ti 0 As with other concentrations, the method can be used if necessary
O määrittää myös prosessiliuoksen 15 kadmiumpitoisuutta. Sitä voidaan tehdä esimerkiksi vaiheen 406 yhteydessä, jossa sivu- tuotteena tapahtuu myös kadmiumin määrän väheneminen prosessiliuoksessa 15. Eräs esimerkki kadmiumin pitoisuudelle asetetusta kriteeriarvosta voi olla 200 mg / 1 kg hivenravin- netta (lannoitteessa), eli noin 30 mg/l liuoksessa, jossa on 150 g/l mangaania. Kadmiumpitoisuuden määritys prosessiliuok- sesta 15, kuten myös kaikki muutkin prosessin metallipitoisuus- mittaukset, voidaan tehdä esimerkiksi ICP-0ES -analyysilait- teistolla.O also determines the cadmium content of the process solution 15. It can be done, for example, in connection with step 406, where a reduction in the amount of cadmium in the process solution 15 also occurs as a by-product. An example of a criterion value set for the cadmium content can be 200 mg / 1 kg of micronutrient (in fertilizer), i.e. approximately 30 mg / l in a solution containing 150 g / l manganese. The determination of the cadmium content of the process solution 15, as well as all other metal concentration measurements in the process, can be done, for example, with ICP-0ES analysis equipment.
Kuvaan 4 jälleen palaten, seuraavaksi vaiheena 407 pH:n säätö- vaiheiden 803 ja 805 jälkeen suoritetaan massaliuoksen suodatus 41 eli erotetaan prosessiliuoksesta 15 järjestyksessä toinen sakka 29 (kuva 5). Se voi tapahtua esimerkiksi erillisellä kehyssuodattimella 417. Suodatus tehdään noin 15 - 60 minuutin kuluttua vaiheen 805 alusta lukien, riippuen esimerkiksi siitä, että kuinka nopeasti haluttu pH (> 3) (tai kadmiumpitoisuus) saavutettiin.Returning to Figure 4 again, the next step 407 after the pH adjustment steps 803 and 805 is the filtration of the pulp solution 41, i.e. the second precipitate 29 is separated from the process solution 15 in sequence (Figure 5). This can take place, for example, with a separate frame filter 417. The filtration is carried out approximately 15 to 60 minutes after the start of step 805, depending, for example, on how quickly the desired pH (> 3) (or cadmium content) was reached.
Vaiheena 407 suodatuksesta saatu metallinen sinkkisakka 29 si- sältäen myös samalla pH:n säätöprosessilla liuoksesta 15 sink- kiin 28’ sitoutuneen kadmiumin 30.2 voidaan edelleen käyttää esimerkiksi sinkkiteollisuuden raaka-aineena. Nyt mangaanin ha- 3 petusasteen prosessointi on esitetty tapahtuvaksi ennen saos-The metallic zinc precipitate 29 obtained from the filtration in step 407, also containing the cadmium 30.2 bound to zinc 28' from solution 15 by the same pH adjustment process, can be further used, for example, as a raw material for the zinc industry. Now, the processing of the oxidation state of manganese 3 is proposed to take place before the precipitate
N tusta 103, 203, 408 ainakin yhtä sulfidilähdettä 19 käyttäen. 3 Toisaalta, se voisi tapahtua myös vasta sen jälkeenkin, eli kunN tus 103, 203, 408 using at least one sulfide source 19. 3 On the other hand, it could also happen only after that, i.e. when
N 25 sulfidisakka 23 on erotettu liuoksesta 15. zN 25 sulfide precipitate 23 has been separated from solution 15. z
N Seuraavaksi vaiheena 408 suoritetaan sulfidisaostus. Siinä pro- 3 sessiliuokseen 15 lisätään reagenssina ainakin yhtä sulfidipi-N Next, in step 408, sulfide precipitation is carried out. In this step, at least one sulfide precipitate is added as a reagent to the process solution 15.
O toista ainetta 19 metallien ja/tai metalliyhdisteiden saosta- miseksi prosessiliuoksesta 15 sulfidisaostuksena. Sulfidilähde 19 voi olla yksi tai useampia seuraavista: natriumsulfidi 19”,O another substance 19 for precipitating metals and/or metal compounds from the process solution 15 as sulfide precipitation. The sulfide source 19 may be one or more of the following: sodium sulfide 19”,
bariumsulfidi tai rikkivety. Edullisesti sulfidilähde 19 on natriumsulfidia 197. Natriumsulfidi 197 on tässä yhteydessä helppo kemikaali liukenevuudeltaan ja myös syötettävyydeltään reaktoriin 34. Vaiheessa 408 sulfidianioni reagoi liuoksessa olevien liukoisten metallikationien kanssa muodostaen kiinteitä metallisulfideja, jotka sitten voidaan erottaa pois liuoksesta 15 sakkana. Vaiheen 408 saostuksen seurauksena muodostuvaan sakkaan 23 saostuvat prosessiliuoksesta 15 ainakin sinkki 20, kupari 21, mahdolliset kadmiumjäämät 30.1 ja mahdolliset rau- tajäämät 27.1. Natriumsulfidi 19’ voidaan lisätä prosessiliu- okseen 15 liuoksena. Reaktoriin 34 on järjestetty kaasupesu muodostuvan kaasumaisen rikkivedyn käsittelyä varten (ei esi- tetty).barium sulfide or hydrogen sulfide. Preferably, the sulfide source 19 is sodium sulfide 197. Sodium sulfide 197 is an easy chemical in this context in terms of solubility and also in terms of feedability to the reactor 34. In step 408, the sulfide anion reacts with soluble metal cations in the solution to form solid metal sulfides, which can then be separated from the solution 15 as a precipitate. At least zinc 20, copper 21, possible cadmium residues 30.1 and possible iron residues 27.1 precipitate from the process solution 15 in the precipitate 23 formed as a result of the precipitation in step 408. Sodium sulfide 19' can be added to the process solution 15 as a solution. A gas scrubber is arranged in the reactor 34 for the treatment of the gaseous hydrogen sulfide formed (not shown).
Vaiheena 409 erotetaan prosessiliuoksesta 15 metallisulfideja 22 sisältävä ja nyt, esitetyssä sovellusmuodossa, järjestyk- sessä kolmas sakka 23. Kiinteä sulfidisakka 23 sisältää enim- mäkseen sinkkisulfidia, mutta edellä mainitusti mahdollisesti myös muitakin edellä mainittuja metalleja metallisulfideina.In step 409, a precipitate 23 containing metal sulfides 22 and now, in the embodiment shown, the third in the order is separated from the process solution 15. The solid sulfide precipitate 23 contains mostly zinc sulfide, but as mentioned above, possibly also other aforementioned metals as metal sulfides.
Myös tämä sakka 23 voidaan hyödyntää edelleen teollisuuden raaka-aineena eli muodostaen siten oman tuotekomponenttinsa. äThis precipitate 23 can also be further utilized as an industrial raw material, i.e., forming its own product component.
N Sulfidisaostuksen lisäksi raudan 27.2 saostusta prosessiliuok- 3 sesta 15 osaksi toista sakkaa 23 voidaan suorittaa sulfidisa-N In addition to sulfide precipitation, precipitation of iron 27.2 from the process solution 3 15 into a second precipitate 23 can be carried out by sulfide precipitation
N 25 ostuksen itsensä aiheuttamalla pH:n muutoksella. Tässä proses-N 25 by the change in pH caused by the purchase itself. In this process
E siliuoksen 15 pH muuttuu raudan 27 saostumisen kannalta luon-The pH of the pre-solution 15 changes naturally for the precipitation of iron 27.
N taisesti ilman lisäkemikaaleja, koska sulfidisaostus itsessään 3 neutraloi prosessiliuosta 15 jonkin verran.Essentially without additional chemicals, because the sulfide precipitation itself 3 neutralizes the process solution 15 to some extent.
SS
Kuvassa 9 esitetyn vuokaavion mukaisesti, erään sovellusmuodon mukaan vaihe 409 eli sulfidisakan 23 erottaminen prosessiliuoksesta 15 voi myös jakautua useammaksi alivaiheeksi 901 - 903, joiden eräs mahdollinen kombinaatio esitetään esi- merkkinä seuraavaksi.According to the flow chart shown in Figure 9, according to one embodiment, step 409, i.e. separation of sulfide precipitate 23 from process solution 15, may also be divided into several sub-steps 901 - 903, one possible combination of which is presented as an example below.
Vaiheena 901 suoritetaan liuoksen 15 selkeytys. Siinä liuosta 15 laskeutetaan painovoimaisesti siten, että hienojakoinen pai- nava sulfidisakka 23 laskeutuu ainakin liuostilavuuden alaosaan ja edullisimmin sen pohjalle. Laskeutus suoritetaan edullisesti kartion muotoisessa säiliössä/sakeuttimessa, jolloin sakka 23 kertyy pohjakartioon ja on helpommin erotettavissa.In step 901, the solution 15 is clarified. In this step, the solution 15 is settled by gravity so that the fine, heavy sulfide precipitate 23 settles at least in the lower part of the solution volume and most preferably on its bottom. The settling is preferably carried out in a conical container/thickener, whereby the precipitate 23 accumulates in the bottom cone and is more easily separated.
Vaiheena 902 tapahtuu sulfidisakan 23 erottaminen laskeutus- / sakeutussäiliöstä. Erään sovellusmuodon mukaan tässä voidaan käyttää esimerkiksi suodatusta. Erotettu sulfidisakka 23 lähe- tetään esimerkiksi sinkkiteollisuuden raaka-aineeksi. Vaiheena 903 suodatetaan säiliön yläosan liuoskerros sopivalla suoda- tuslaitteistolla 33. Erään sovellusmuodon mukaan se voi olla esimerkiksi kehyssuodatin 33”.In step 902, the sulfide precipitate 23 is separated from the settling/thickening tank. In one embodiment, filtration can be used here, for example. The separated sulfide precipitate 23 is sent, for example, as a raw material for the zinc industry. In step 903, the solution layer in the upper part of the tank is filtered with a suitable filtration apparatus 33. In one embodiment, it can be, for example, a frame filter 33”.
Vaiheena 409 sulfidisakasta 23 erotetulle mangaanisulfaatti- liuokselle 24 voidaan tehdä vielä vaiheena 410 mahdollinen ve- 3 silaimennos esimerkiksi sen pakkaskestävyyden parantamiseksiIn step 409, the manganese sulfate solution 24 separated from the sulfide precipitate 23 can be further diluted with water in step 410, for example to improve its frost resistance.
N ja/tai mahdollinen pH:n säätö. Se voidaan tehdä esimerkiksi 3 rikkihapolla. Valmis liuos 24 voidaan käyttää lannoitteena 24.1N and/or possible pH adjustment. This can be done, for example, with 3 sulfuric acid. The finished solution 24 can be used as fertilizer 24.1
S 25 maataloudessa ja/tai teollisuuden mangaanipitoisena raaka-ai-S 25 in agriculture and/or industry as a manganese-containing raw material
E neena 24.2. Liuoksen 24 mangaanipitoisuus voi olla esimerkiksiE neena 24.2. The manganese content of solution 24 can be, for example,
N 150 — 200 g/litra. Valmiin, jatkojalostukseen / -käyttöön me- 3 nevän liuoksen 24 pH voi olla arvoalueella pH = 3 - 4. TällöinN 150 — 200 g/liter. The pH of the finished solution 24 for further processing/use can be in the range pH = 3 - 4. In this case
O se sopii sekä maanviljelyyn että myös teollisuuden raaka-ai- neeksi. Tällöin teollisuuden raaka-aineena 24.2 esimerkiksi ke- mikaalikulutus liuoksen hydroksidisaostuksessa on vähäisempi.O it is suitable for both agriculture and as an industrial raw material. In this case, as an industrial raw material 24.2, for example, chemical consumption in the hydroxide precipitation of the solution is lower.
Kuvissa 10 -— 12 esitetään vielä eräitä keksinnön mukaisia so- vellusmuotoja karkeina lohkokaaviokuvina. Kuvat osoittavat, että eri sovellusmuotoja on mahdollista varioida usein eri ta- voin, saman keksinnöllisen ajatuksen rajoissa. Kuva 10 esittää menetelmän erästä yksittäistä sovellusmuotoa käsittäen kuvassa 7 esitetyn raudan saostamisen A, kuva 11 esittää menetelmän erästä yksittäistä sovellusmuotoa käsittäen kuvassa 8 esitetyn mangaanin hapetusluvun prosessoimisen B ja kuva 12 esittää me- netelmän erästä yksittäistä sovellusmuotoa käsittäen kuvassa 4 esitetyn vuokaavion vaiheet eli raudan saostamisen A ja myös mangaanin hapetuslukuun vaikuttamisen B.Figures 10 - 12 show some further embodiments of the invention as rough block diagrams. The figures show that it is possible to vary different embodiments in many different ways, within the limits of the same inventive idea. Figure 10 shows a single embodiment of the method comprising the precipitation of iron A shown in Figure 7, Figure 11 shows a single embodiment of the method comprising the processing of the oxidation number of manganese B shown in Figure 8, and Figure 12 shows a single embodiment of the method comprising the steps of the flow chart shown in Figure 4, i.e. the precipitation of iron A and also the influencing of the oxidation number of manganese B.
Kuvassa 13 esitetään vielä eräs, yksinkertaistettu sovellus- muoto keksinnön mukaisen menetelmän eräästä toteutuksesta.Figure 13 shows another, simplified embodiment of an implementation of the method according to the invention.
Edellä menetelmässä on ollut kaksi sakanerotusta 102 ja 104, ensin sulfaattisakalle 16 liuotusvaiheen 101 jälkeen ja siten sulfidisakalle 23 sulfidisaostusvaiheen 103 jälkeen. Vielä, erään sovellusmuodon mukaan, voitaisiin toimia kuitenkin niin- kin, että menetelmässä on vain yksi sakanerotus 102, 104. Kuvan 13 mukaisesti se olisi pelkästään sulfidisaostuksen 103 jälkeen 3 tai kuvien la ja 2a mukaisesti pelkästään materiaalin 11 liu-In the above method, there have been two sediment separations 102 and 104, first for the sulfate precipitate 16 after the dissolution step 101 and thus for the sulfide precipitate 23 after the sulfide precipitation step 103. According to another embodiment, however, it could be operated in such a way that the method has only one sediment separation 102, 104. According to Figure 13, it would be only after the sulfide precipitation 103 or according to Figures 1a and 2a, only after the dissolution of the material 11.
N otuksen 101 jälkeen. Siten, keksinnön mukaiseen menetelmään 3 voidaan sanoa kuuluvan perusmuodossaan ainakin yksi sakanero-After the note 101. Thus, the method 3 according to the invention can be said to include in its basic form at least one difference
N 25 tus. Edellä kuvatulla kahdella sakanerotuksella 102, 104, sul-N 25 tus. With the two above-described separations 102, 104, the
E fidisaostuksen 103 jälkeen ja sen lisäksi myös materiaalin 11After the deposition of E fid 103 and in addition also the material 11
N liuotuksen 101 jälkeen saavutetaan ainakin se etu, että ensim- 3 mäisestä sakanerotuksesta 102 suoritettuna materiaalin 11 liu-After the N dissolution 101, at least the advantage is achieved that after the first 3-stage sedimentation 102, the dissolution of the material 11 is
O otuksen 101 jälkeen, mutta ennen sulfidisaostusta 103, saadaan prosessista pois lyijyä ja hopeaa sisältävä sakka 16, joka voidaan ohjata omana komponenttina edelleen jatkokäyttöön. Tämä sakka 16 on koostumukseltaan yksinkertaisempi kuin jos siihen olisi sekoittuneena vielä lisäksi myös sulfidisaostuksessa 103 muodostuvaa sakkaa 23.After the extraction 101, but before the sulfide precipitation 103, a precipitate 16 containing lead and silver is obtained from the process, which can be directed as a separate component for further use. This precipitate 16 is simpler in composition than if the precipitate 23 formed in the sulfide precipitation 103 were also mixed with it.
Menetelmän lisäksi keksintö koskee myös laitteistoa 10 mangaa- nisulfaattikomponentin 24 valmistamiseksi toissijaisesta man- gaanilähteestä peräisin olevasta materiaalista 11 pelkistävällä happoliuotuksella. Laitteistoon 10 kuuluu liuotusvälineet 31” suspension 25 muodostamiseksi materiaalista 11 veden 12, rik- kihapon 13 ja ainakin yhden pelkistimen 14 läsnäollessa. Li- säksi laitteistoon 10 kuuluu ensimmäiset erotusvälineet 32* ainakin yhden ensimmäisen sakan 16 erottamiseksi suspensiosta 25. Edelleen laitteistoon 10 kuuluu saostusvälineet 34” metal- lien ja/tai metallivhdisteiden saostamiseksi prosessiliuok- sesta 15 ainakin yhtä sulfidilähdettä 19 käyttäen. Laitteistoon 10 kuuluu lisäksi myös toiset erotusvälineet 33* toisen metal- lisulfideja 22 sisältävän sakan 23 erottamiseksi prosessiliu- oksesta 15, jonka jälkeen muodostettu mangaanisulfaattikompo- nentti 24 on soveltuva käytettäväksi lannoitteena 24.1 maata- loudessa tai teollisuuden raaka-aineena 24.2. Laitteisto 10 voi olla kaikilta osiltaan ja toimenpiteiltään normaalipaineessa 3 ja huoneenlämpötilassa (ei tarvitse kuumennusta) toimiva, jotkaIn addition to the method, the invention also relates to an apparatus 10 for producing a manganese sulfate component 24 from a material 11 originating from a secondary manganese source by reductive acid leaching. The apparatus 10 includes leaching means 31" for forming a suspension 25 from the material 11 in the presence of water 12, sulfuric acid 13 and at least one reducing agent 14. In addition, the apparatus 10 includes first separation means 32* for separating at least one first precipitate 16 from the suspension 25. Furthermore, the apparatus 10 includes precipitation means 34" for precipitating metals and/or metal compounds from the process solution 15 using at least one sulfide source 19. The apparatus 10 also includes second separation means 33* for separating a second precipitate 23 containing metal sulfides 22 from the process solution 15, after which the manganese sulfate component 24 formed is suitable for use as a fertilizer 24.1 in agriculture or as an industrial raw material 24.2. The apparatus 10 can be operated in all its parts and operations at normal pressure 3 and room temperature (no heating required), which
N tekevät siitä toteutukseltaan niiltä osin yksinkertaisen. Koska 3 liuotusprosessi on voimakkaan eksoterminen, ja liuos lämpeneeN make it simple in terms of implementation. Since the 3 dissolution process is strongly exothermic, and the solution heats up
N 25 koko ajan, liuotusreaktori 31 on edellä mainitusti varustettunaN 25 all the time, the dissolution reactor 31 is equipped as mentioned above
E jäähdytyksellä 37. Jäähdytys 37, yleisemmin, lämpötilan säätelyE with cooling 37. Cooling 37, more generally, temperature control
N optimoi vetyperoksidin 14’ kulutuksen. Siten, keksinnön mukai- 3 nen menetelmä voi sen eräänä sovellusmuotona käsittää liuotus-N optimizes the consumption of hydrogen peroxide 14’. Thus, the method according to the invention may, in one embodiment thereof, comprise a dissolution
O prosessin lämpötilan optimoinnin siten, että lämpötila on liu- otuksessa alle 40 °C, ja vielä sen alle, kuten esimerkiksi alle 38 % vetyperoksidin 14’ kulutuksen optimoimiseksi. Liian kuumaan reaktoriin 31 lisättäessä osa vetyperoksidista 14” voi hajota spontaanisti vedeksi ja hapeksi. Tämä aikaansaa liial- lista kaasunmuodostusta reaktoriin 31 sekä lisää merkittävästi vetyperoksidin 14’ kulutusta. Lämpötilan optimoinnilla vety- peroksidin 14’ reagointi saadaan kokonaisuudessaan kohdistettua varsinaiseen tarkoitukseensa eli mangaanidioksidin hajottami- seen. Lisäksi reaktori 31 ei myöskään huuruunnu liikaa, kun kaasunkehitys on maltillisempaa. Vetyperoksidin 147 kuluminen sivureaktioihin vaikuttaisi myös muuhunkin kemikaalikulutuk- seen epäedullisesti.O process temperature optimization so that the temperature is below 40 °C in the dissolution, and even below that, such as below 38% to optimize the consumption of hydrogen peroxide 14'. When added to a reactor 31 that is too hot, some of the hydrogen peroxide 14' can spontaneously decompose into water and oxygen. This causes excessive gas formation in the reactor 31 and significantly increases the consumption of hydrogen peroxide 14'. By optimizing the temperature, the reaction of hydrogen peroxide 14' can be directed entirely to its actual purpose, i.e. the decomposition of manganese dioxide. In addition, the reactor 31 does not vaporize too much when the gas evolution is more moderate. The consumption of hydrogen peroxide 14' in side reactions would also have an unfavorable effect on other chemical consumption.
Erään sovellusmuodon mukaan laitteistoon 10 kuuluu reaktoria 31 eli liuotusvaihetta ennen järjestetty materiaalin 11 esi- seulonta 42. Erään sovellusmuodon mukaan esiseulonta 42 voidaan toteuttaa esimerkiksi tärinämoottoreilla varustetulla riti- lällä ja/tai seulaverkolla 42’. Esiseulonnalla 42 on sovitettu poistettavaksi materiaalin 11, ja etenkin sinkkirikasteen elektrolyysiprosessista peräisin olevan mangaanilietteen 11° seasta prosessilaitteiston 10 kannalta ei-toivottuja partikke- leita, kuten esimerkiksi kiviä, betonia ja/tai mahdollisia ma- teriaalin 11 mukana tulevia muoviroskia. äAccording to one embodiment, the apparatus 10 includes a pre-screening 42 of the material 11 arranged before the reactor 31, i.e. the dissolution step. According to one embodiment, the pre-screening 42 can be implemented, for example, with a grate equipped with vibration motors and/or a screen mesh 42'. The pre-screening 42 is adapted to remove particles that are undesirable for the process apparatus 10 from the material 11, and in particular from the manganese slurry 11° originating from the electrolysis process of zinc concentrate, such as, for example, stones, concrete and/or possible plastic debris accompanying the material 11. ä
N Kuten menetelmä kuvauksesta edellä käy selville, laitteisto 10 3 voidaan toteuttaa myös esimerkiksi ilman välineistöä sulfi-As is clear from the description of the method above, the apparatus 10 3 can also be implemented, for example, without the equipment for sulphide
N 25 disakan 23 muodostamiseksi ja sen poistamiseksi prosessiliuok-N 25 to form a disaccha 23 and remove it from the process solution
E sesta 15, jolloin liuotusprosessista, oheisvaiheineen, saatuFrom E 15, whereby the dissolution process, including the accompanying steps, obtained
N lopputuote 24 on soveltuva lannoitteeksi maatalouteen. Edulli- 3 sempi toteutusmuoto laitteistosta 10 on kuitenkin se mikä onThe final product 24 is suitable as a fertilizer for agriculture. However, a more preferred embodiment of the apparatus 10 is that which is
O esitetty kuvissa. Tällöin samalla yhdellä laitteistokokoonpa- nolla ja myös menetelmällä on hyvin pienin muutoksin mahdol- lista tuottaa samassa prosessilaitoksessa lopputuotetta maatalouskäyttöön esimerkiksi lannoitteeksi (esimerkiksi ilman sulfidisaostusta) kuin myös teollisuuden tarpeisiin (sulfidi- saostuksen kanssa).O is shown in the figures. In this case, with the same equipment configuration and also the same method, it is possible, with very minor changes, to produce an end product in the same process plant for agricultural use, for example as fertilizer (for example without sulfide precipitation) as well as for industrial needs (with sulfide precipitation).
Menetelmän ja laitteiston 10 lisäksi keksinnön kohteena on myös mangaanisulfaattikomponentti 24, joka on muodostettu toissi- jaisesta mangaanilähteestä peräisin olevasta materiaalista 11 pelkistävän happokäsittelyn avulla. Pelkistävässä happokäsit- telyssä materiaali 11 on liuotettu 101, 201, 402 veden 12, rikkihapon 13 ja ainakin yhden pelkistimen 14 läsnäollessa sus- pension 25 muodostamiseksi materiaalista 11. Suspensiosta 25 on erotettu ensimmäinen sakka 16 sisältäen ainakin lyijyä 17 ja hopeaa 18. Prosessiliuoksesta 15 on saostettu 103, 203, 408 ainakin yhtä sulfidilähdettä 19 käyttäen metalleja ja/tai me- talliyhdisteitä, joihin kuuluu yksi tai useampia seuraavista: sinkki 20, kupari 21. Prosessiliuoksesta 15 on erotettu 104, 204, 409 metallisulfideja 22 sisältävä sakka 23, jonka jälkeen muodostettu mangaanisulfaattikomponentti 24 on soveltuva käy- tettäväksi lannoitteena 24.1 maataloudessa tai teollisuuden raaka-aineena 24.2. Kuten todettu, liuotusvaiheesta saatava prosessiliuos 15 sellaisenaan eli ilman sulfidisaostusta olisi 3 jo kuitenkin soveltuva käytettäväksi lannoitteena 24.1 maata-In addition to the method and apparatus 10, the invention also provides a manganese sulfate component 24 formed from a material 11 originating from a secondary manganese source by means of a reducing acid treatment. In the reducing acid treatment, the material 11 is dissolved 101, 201, 402 in the presence of water 12, sulfuric acid 13 and at least one reducing agent 14 to form a suspension 25 of the material 11. A first precipitate 16 containing at least lead 17 and silver 18 is separated from the suspension 25. At least one sulfide source 19 is precipitated 103, 203, 408 from the process solution 15 using metals and/or metal compounds, including one or more of the following: zinc 20, copper 21. A precipitate 23 containing metal sulfides 22 is separated 104, 204, 409 from the process solution 15, after which the formed manganese sulfate component 24 is suitable for use as a fertilizer 24.1 in agriculture or as an industrial raw material 24.2. As stated, the process solution 15 obtained from the dissolution step as it is, i.e. without sulfide precipitation, would be 3 already suitable for use as fertilizer 24.1 for land-
N loudessa. 3In the N. 3
S 25 Lisäksi keksinnön kohteena on vielä myös mangaanisulfaattikom-S 25 In addition, the invention also relates to manganese sulfate compounds
E ponentin 24 käyttö, joka on saavutettu keksinnön mukaisellaThe use of the component 24 achieved by the invention
N menetelmällä. Mangaanisulfaattikomponenttia 24 käytetään kom- 3 ponenttina lopputuotteen 24.1, 24.2 valmistuksessa, joka onN method. Manganese sulfate component 24 is used as a component in the manufacture of the final product 24.1, 24.2, which is
O valittu lannoitteesta ja esimerkiksi akkukemikaalista.O selected from fertilizer and, for example, battery chemicals.
Eräs toinen käyttösovellus vielä keksintöön liittyen on myös materiaalin 11 kiinteän liuotusjäännöksen eli lyijy-hopea sakan 16 käyttö komponenttina lopputuotteen valmistuksessa. Loppu- tuote voi käsittää yhden tai useamman metalleista, joita sul- faattisakassa 16 on läsnä eli lyijyä ja/tai hopeaa. Eritvisesti kyseinen sulfaattisakka 16 on liuotuksen, jossa se on muodos- tettu, jälkeen pestyä. Tällöin sen mangaanipitoisuus on olema- ton siten, että se ei haittaa kyseisen sakan 16 jatkojalostusta.Another application still related to the invention is also the use of the solid leaching residue of the material 11, i.e. the lead-silver precipitate 16, as a component in the manufacture of the final product. The final product may comprise one or more of the metals present in the sulphate precipitate 16, i.e. lead and/or silver. In particular, the sulphate precipitate 16 in question has been washed after the leaching in which it was formed. In this case, its manganese content is non-existent, so that it does not hinder the further processing of the precipitate 16 in question.
Vielä lisäksi keksinnön kohteena on myös tuote, joka sisältää mangaanisulfaattikomponenttia, joka on saavutettu keksinnön mu- kaisella menetelmällä.Furthermore, the invention also relates to a product containing a manganese sulfate component obtained by the method according to the invention.
Keksinnön mukaisen menetelmän raaka-aine eli toissijaisesta = mangaanilähteestä peräisin oleva materiaali 11 voi olla esi- merkiksi sinkkielektrolyysin mangaanisakkaa. Se koostuu pää- asiassa hapettuneesta mangaanista eli kiinteästä mangaanidiok- sidista. Sen mangaanipitoisuus voi olla esimerkiksi 25 - 55 paino-%, erityisemmin 30 - 50 paino-%, vielä erityisemmin 35 - paino-%. Menetelmällä epäpuhtauksina poistettavien metallien pitoisuudet mangaanisakassa voivat puolestaan olla esimerkiksi 3 arvoalueilla: sinkkiä 20 esimerkiksi 1 - 15 paino-%, kupariaThe raw material of the method according to the invention, i.e. the material 11 originating from the secondary = manganese source, can be, for example, manganese precipitate from zinc electrolysis. It consists mainly of oxidized manganese, i.e. solid manganese dioxide. Its manganese content can be, for example, 25-55% by weight, more particularly 30-50% by weight, even more particularly 35-%. The concentrations of metals to be removed as impurities by the method in the manganese precipitate can in turn be, for example, in the value ranges: zinc 20, for example 1-15% by weight, copper
N 21 esimerkiksi 0,01 - 5 paino-%, kadmiumia 30, 30.1, 30.2 esi- 3 merkiksi 0,01 - 5 paino-%, lyijyä 17 esimerkiksi 4 - 12 paino-N 21 for example 0.01 - 5 wt-%, cadmium 30, 30.1, 30.2 for example 0.01 - 5 wt-%, lead 17 for example 4 - 12 wt-%
S 25 %, erityisemmin 4 - 8 paino-%, hopeaa 18 esimerkiksi 0,01 — 5S 25%, more particularly 4 - 8% by weight, silver 18 for example 0.01 - 5
E paino-% ja rautaa 27, 27.1, 27.2 esimerkiksi 0,01 - 5 paino-%E wt% and iron 27, 27.1, 27.2 for example 0.01 - 5 wt%
N (kuiva-aineesta). Vielä eräs toinen esimerkki materiaalista 11 3 voi myös olla vaikkapa paristoista erotettu mangaanidioksidi.N (dry matter). Yet another example of material 11 3 can also be manganese dioxide separated from batteries.
SS
Keksinnön mukaisesta prosessista ei tule lainkaan jätevesiä.The process according to the invention produces no wastewater at all.
Prosessin vesikierto on suljettu. Kaikki prosessin pesuvedet ja aiempien liuoserien jäännökset voidaan palauttaa prosessiin.The process water cycle is closed. All process wash water and residues from previous solvents can be returned to the process.
On ymmärrettävä, että edellä oleva selitys ja siihen liittyvät kuvat on tarkoitettu ainoastaan havainnollistamaan esillä ole- vaa keksintöä. Keksintöä ei siten ole rajattu pelkästään edellä esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan alan ammattilaiselle tu- levat olemaan ilmeisiä monet erilaiset keksinnön variaatiot ja muunnokset, jotka ovat mahdollisia oheisten patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. <tIt should be understood that the above description and the accompanying drawings are intended to illustrate the present invention only. The invention is therefore not limited to the embodiments set forth above, but many different variations and modifications of the invention will be apparent to those skilled in the art, which are possible within the scope of the inventive concept defined by the appended claims. <t
NOF
OO
NOF
OO
<Q ©<Q ©
NOF
I a aI a a
NOF
<t<t
OO
LÖLÖ
++
NOF
OO
NOF
Claims (15)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20245342A FI20245342A1 (en) | 2024-03-26 | 2024-03-26 | Method and apparatus for manufacturing manganese sulphate component, manganese sulphate component and its use and product |
| PCT/FI2025/050146 WO2025202541A1 (en) | 2024-03-26 | 2025-03-26 | Method for manufacturing manganese sulphate component from manganese-containing material of zinc electrolysis, manganese sulphate component and its use |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20245342A FI20245342A1 (en) | 2024-03-26 | 2024-03-26 | Method and apparatus for manufacturing manganese sulphate component, manganese sulphate component and its use and product |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20245342A1 true FI20245342A1 (en) | 2025-09-27 |
Family
ID=95716879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20245342A FI20245342A1 (en) | 2024-03-26 | 2024-03-26 | Method and apparatus for manufacturing manganese sulphate component, manganese sulphate component and its use and product |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FI (1) | FI20245342A1 (en) |
| WO (1) | WO2025202541A1 (en) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2631987A1 (en) * | 2012-02-24 | 2013-08-28 | Rec Alkaline Oy | Metal ion recovery from battery waste using ammonia |
| CN103342390A (en) * | 2013-07-18 | 2013-10-09 | 广西南宁晟瑞冶化技术有限公司 | Method for high-purity manganese sulfate monohydrate |
| KR20180074424A (en) * | 2016-12-23 | 2018-07-03 | 주식회사 포스코 | Method for manufacturing manganese oxide a high degree of purity |
| WO2020232505A1 (en) * | 2019-05-21 | 2020-11-26 | Mn Energy Limited | Production of manganese sulphate |
| US20200399736A1 (en) * | 2018-02-05 | 2020-12-24 | Tracegrow Oy | Processes for production of micronutrients from spent alkaline batteries |
| CN113104897A (en) * | 2021-04-12 | 2021-07-13 | 浙江天能新材料有限公司 | A method for preparing battery grade manganese sulfate by separating nickel cobalt lithium manganese from battery black powder |
| CN114717419A (en) * | 2022-03-14 | 2022-07-08 | 中国矿业大学 | Method for separating and recovering nickel, cobalt, manganese and lithium from waste ternary lithium battery |
| US20240076199A1 (en) * | 2022-09-02 | 2024-03-07 | Korea Zinc Co., Ltd. | Method for producing manganese(ii) sulfate monohydrate from by-product of zinc refining process |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102586599B (en) * | 2012-03-07 | 2013-07-31 | 株洲冶炼集团股份有限公司 | Method for recovering valued metals from zinc anode sludge |
| CN102912138B (en) * | 2012-10-19 | 2014-06-18 | 湖南有色金属研究院 | Method of recycling zinc, manganese, lead and silver from zinc electrowinning anode mud |
| KR20150050632A (en) * | 2013-10-29 | 2015-05-11 | 주식회사 동부메탈 | Method for producing high purity manganese sulphate monohydrate from byproduct of manganese steel alloy smelting furnace and electric furnace and high purity manganese sulphate monohydrate produced thereby |
-
2024
- 2024-03-26 FI FI20245342A patent/FI20245342A1/en unknown
-
2025
- 2025-03-26 WO PCT/FI2025/050146 patent/WO2025202541A1/en active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2631987A1 (en) * | 2012-02-24 | 2013-08-28 | Rec Alkaline Oy | Metal ion recovery from battery waste using ammonia |
| CN103342390A (en) * | 2013-07-18 | 2013-10-09 | 广西南宁晟瑞冶化技术有限公司 | Method for high-purity manganese sulfate monohydrate |
| KR20180074424A (en) * | 2016-12-23 | 2018-07-03 | 주식회사 포스코 | Method for manufacturing manganese oxide a high degree of purity |
| US20200399736A1 (en) * | 2018-02-05 | 2020-12-24 | Tracegrow Oy | Processes for production of micronutrients from spent alkaline batteries |
| WO2020232505A1 (en) * | 2019-05-21 | 2020-11-26 | Mn Energy Limited | Production of manganese sulphate |
| CN113104897A (en) * | 2021-04-12 | 2021-07-13 | 浙江天能新材料有限公司 | A method for preparing battery grade manganese sulfate by separating nickel cobalt lithium manganese from battery black powder |
| CN114717419A (en) * | 2022-03-14 | 2022-07-08 | 中国矿业大学 | Method for separating and recovering nickel, cobalt, manganese and lithium from waste ternary lithium battery |
| US20240076199A1 (en) * | 2022-09-02 | 2024-03-07 | Korea Zinc Co., Ltd. | Method for producing manganese(ii) sulfate monohydrate from by-product of zinc refining process |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2025202541A1 (en) | 2025-10-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Veeken et al. | Removal of heavy metals from sewage sludge by extraction with organic acids | |
| US7264733B2 (en) | Method for treating heavy-metal-containing wastewater using sulfidizing agent | |
| US9108233B2 (en) | Washing of contaminated soils | |
| CN109692715A (en) | A kind of method that ground-dipping uranium extraction solves resin poison and blocking | |
| AU2007236501B2 (en) | Precious metal recovery from solution | |
| CN107096789A (en) | Soils and sediments are repaired | |
| US7951282B2 (en) | Hydrometallurgical processing of manganese containing materials | |
| FR2766842A1 (en) | PROCESS FOR SELECTIVE PRECIPITATION OF NICKEL AND COBALT | |
| CN110436721A (en) | A kind of metal surface pickling sludge and spent acid comprehensive processing technique | |
| FI20245342A1 (en) | Method and apparatus for manufacturing manganese sulphate component, manganese sulphate component and its use and product | |
| RS60277B1 (en) | Method and apparatus for liquid/solid separation such as dewatering particulate solids and agitation leaching | |
| JP5359197B2 (en) | Waste chromium removal method and chromium removal apparatus | |
| WO2005012582A1 (en) | Improved hydrometallurgical processing of manganese containing materials | |
| CA2648491C (en) | Precious metal recovery from solution | |
| TW202337562A (en) | Method for desalting treatment of chlorine-containing powder | |
| JP2009240952A (en) | Waste treatment method | |
| US9656924B2 (en) | Process for producing a zinc sulfate solution, obtained from steelworks powder and respective fertilizer inputs | |
| Tanrikulu | Remediation by Ion Flotation Technique of Contaminated Waters with Cyanide | |
| US20250388497A1 (en) | Processing Of Phosphate Compounds | |
| CN1927715B (en) | Method for removing calcium sulfate in carnallite | |
| CN103351048A (en) | Organic composite reagent for removing calcium ions in manganese-containing wastewater | |
| FR2826887A1 (en) | STABILIZATION TREATMENT OF REFIOM, OR OTHER WASTE AND SIMILAR SPECIAL INDUSTRIAL BYPRODUCTS | |
| Tannverdi et al. | Thiosulphate: An alternative lixiviant for gold ore | |
| MacFarren | Text book of cyanide practice | |
| AU2003265736B2 (en) | Hydrometallurgical processing of manganese containing materials |