RU2389533C2 - Method of electrolytic production of manganese from ferrous alloys production wastes - Google Patents
Method of electrolytic production of manganese from ferrous alloys production wastes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2389533C2 RU2389533C2 RU2006139640/15A RU2006139640A RU2389533C2 RU 2389533 C2 RU2389533 C2 RU 2389533C2 RU 2006139640/15 A RU2006139640/15 A RU 2006139640/15A RU 2006139640 A RU2006139640 A RU 2006139640A RU 2389533 C2 RU2389533 C2 RU 2389533C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- manganese
- wastes
- phase
- production
- carried out
- Prior art date
Links
- 239000011572 manganese Substances 0.000 title claims abstract description 51
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 47
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 46
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 27
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 title abstract 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000010804 inert waste Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 claims abstract 2
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 claims abstract 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract 2
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 18
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims description 11
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 9
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 6
- 230000019635 sulfation Effects 0.000 claims description 6
- 238000005670 sulfation reaction Methods 0.000 claims description 6
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 229910000720 Silicomanganese Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000011282 treatment Methods 0.000 abstract description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 abstract description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 abstract 2
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 abstract 1
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- PYLLWONICXJARP-UHFFFAOYSA-N manganese silicon Chemical compound [Si].[Mn] PYLLWONICXJARP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Inorganic materials O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 3
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 2
- -1 Fe and Al) Chemical class 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 2
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 2
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003009 desulfurizing effect Effects 0.000 description 2
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000011221 initial treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940099596 manganese sulfate Drugs 0.000 description 2
- 239000011702 manganese sulphate Substances 0.000 description 2
- 235000007079 manganese sulphate Nutrition 0.000 description 2
- SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate Chemical compound [Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- ZNBNBTIDJSKEAM-UHFFFAOYSA-N 4-[7-hydroxy-2-[5-[5-[6-hydroxy-6-(hydroxymethyl)-3,5-dimethyloxan-2-yl]-3-methyloxolan-2-yl]-5-methyloxolan-2-yl]-2,8-dimethyl-1,10-dioxaspiro[4.5]decan-9-yl]-2-methyl-3-propanoyloxypentanoic acid Chemical compound C1C(O)C(C)C(C(C)C(OC(=O)CC)C(C)C(O)=O)OC11OC(C)(C2OC(C)(CC2)C2C(CC(O2)C2C(CC(C)C(O)(CO)O2)C)C)CC1 ZNBNBTIDJSKEAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N Hydroxylamine Chemical compound ON AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000006172 buffering agent Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000009924 canning Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 229910000378 hydroxylammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 150000002696 manganese Chemical class 0.000 description 1
- 229910001655 manganese mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- WJZHMLNIAZSFDO-UHFFFAOYSA-N manganese zinc Chemical compound [Mn].[Zn] WJZHMLNIAZSFDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMWCXZJXESXBBY-UHFFFAOYSA-L manganese(ii) carbonate Chemical compound [Mn+2].[O-]C([O-])=O XMWCXZJXESXBBY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000028327 secretion Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- CADICXFYUNYKGD-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenemanganese Chemical compound [Mn]=S CADICXFYUNYKGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Способ по изобретению относится к электролитическому получению марганца из обработанного шлама выхлопных газов печей для производства ферросплавов для любых других промышленных отходов, содержащих в основном марганец. Намерение заключается в том, чтобы достичь объединенного управления отходами, которые производятся во всем мире в значительных количествах, посредством использования содержания в них марганца, которые являются основным сырьем в фактическом процессе производства, в котором они вырабатываются.The method according to the invention relates to the electrolytic production of manganese from treated sludge from the exhaust gases of furnaces for the production of ferroalloys for any other industrial waste containing mainly manganese. The intention is to achieve integrated management of wastes that are produced worldwide in significant quantities through the use of their manganese content, which is the main raw material in the actual production process in which they are generated.
Уровень техники изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION
Марганец представляет собой металл, который не встречается в природе в свободном состоянии, но предпочтительно объединяется в минералы в составе, в котором он находится, как оксид (главным образом, пиролюзит) или карбонат (главным образом, родохрозит). Процессы производства, традиционно требующие добавки марганца, выполняются с использованием этих минералов в черной металлургии в печах с восстановительной атмосферой, с целью использования марганца, как элемента сплава или как раскислителя, или как обессеривающей добавки в производстве стали. Однако, в конце 19 века, различные методики для получения чистого марганца из марганцовых минералов начали изучаться с целью улучшения сплавов, в состав которых он входит, и для расширения области его применения, причем было разработано несколько процессов: водный электролиз солей марганца, электротермические, карботермические, алюминотермические и силикотермические процессы.Manganese is a metal that is not found in nature in a free state, but is preferably combined into minerals in the composition in which it is located, as an oxide (mainly pyrolusite) or carbonate (mainly rhodochrosite). Production processes that traditionally require manganese additives are carried out using these minerals in the iron and steel industry in furnaces with a reducing atmosphere, in order to use manganese as an alloy element or as a deoxidizing agent, or as a desulfurizing additive in steel production. However, at the end of the 19th century, various methods for obtaining pure manganese from manganese minerals began to be studied in order to improve the alloys it is composed of and to expand its scope, and several processes have been developed: aqueous electrolysis of manganese salts, electrothermal, carbothermal , aluminothermic and silicothermic processes.
Среди предпосылок заслуживающими упоминания являются патенты США 2511507 «Обработка растворов для электролитического нанесения марганца»; 2483287 «Способ очистки марганцовых электролитов»; 2347451 «Электролитическое осаждение марганца»; 2343293 «Способ очистки растворов сульфата марганца»; и патент Великобритании 528112 «Усовершенствования в электролитическом производстве марганца».Among the premises worthy of mention are US patents 2511507 "Processing solutions for electrolytic deposition of manganese"; 2483287 "Method for the purification of manganese electrolytes"; 2347451 "Electrolytic deposition of manganese"; 2343293 "Method for the purification of solutions of manganese sulfate"; and UK patent 528112 "Improvements in the electrolytic production of manganese."
Из всех этих процессов, тот, который дает возможность получения марганца самой большой чистоты, имеет весьма доступные производственные расходы, и поэтому является наиболее используемым процессом, является первым процессом, то есть производство марганца посредством водного электролиза солей этого металла или получение электролитического марганца. Этот продукт в настоящее время продается с чистотой в диапазоне между 99,5 и 99,9% металла.Of all these processes, the one that makes it possible to obtain manganese of the highest purity has very affordable production costs, and therefore is the most used process, is the first process, that is, the production of manganese through the aqueous electrolysis of salts of this metal or the production of electrolytic manganese. This product is currently sold with a purity between 99.5 and 99.9% metal.
Электролитический маршрут для получения металлического марганца впервые исследовался Дэвисом в 1930. Однако этот процесс не становился важным до 1939 г., когда потребность производителей стали в электролитическом марганце (для изготовления оружия) вынудила Горное бюро США смонтировать опытную установку в Ноксвилле (штат Теннесси). Эта установка была модернизирована в 1940 г., и в 1944 г. она достигла производительности 1500 т/год. В Японии производство электролитического марганца началось в 1941 г. Горное бюро США построило вторую опытную установку в 1942 г. в Боулдер Сити. Со своей стороны. Корпорация Электролитического марганца в Крюгерсдорпе, Южная Африка, начала производство в 1955 г. В настоящее время большая часть электролитического марганца, потребляемого во всем мире, производится в Китае и Южной Африке.The electrolytic route for producing manganese metal was first investigated by Davis in 1930. However, this process did not become important until 1939, when the need for steel producers in electrolytic manganese (for the manufacture of weapons) forced the U.S. Mining Bureau to install a pilot plant in Knoxville (Tennessee). This installation was modernized in 1940, and in 1944 it reached a capacity of 1,500 t / year. In Japan, electrolytic manganese production began in 1941. The U.S. Mining Bureau built a second pilot plant in 1942 in Boulder City. From my side. Electrolytic Manganese Corporation in Krugersdorp, South Africa, began production in 1955. Currently, most of the electrolytic manganese consumed worldwide is produced in China and South Africa.
Способ получения электролитического марганца, который был разработан на лабораторном уровне, задерживается в связи с необходимостью устранить самый большой недостаток для окружающей среды, который получается при изготовлении ферросплавов, для любых других промышленных отходов, имеющих в основном марганец, который представляет собой выработку отходов, получающихся в результате обработки выхлопных газов промышленных печей. Наиболее эффективным способом обработки этих выделений является мокрая очистка газа, так что частицы, содержащиеся в нем, удерживаются водой. Последующая обработка этой воды приводит к получению отходов, имеющих высокое содержание марганца, которые трудно использовать, как регенерируемый материал, из-за их физической природы.The method for producing electrolytic manganese, which was developed at the laboratory level, is delayed due to the need to eliminate the biggest environmental disadvantage that is obtained in the manufacture of ferroalloys for any other industrial waste having mainly manganese, which is the production of waste generated in the result of the exhaust gas treatment of industrial furnaces. The most effective way to treat these secretions is to wet clean the gas, so that the particles contained in it are retained by water. Subsequent treatment of this water leads to waste having a high manganese content, which is difficult to use as a recoverable material, due to their physical nature.
Описанный недостаток заставил заинтересованную компанию поручить Кафедре Металлургии Университета г.Овиедо (Испания) четыре года назад провести работу по испытаниям жизнеспособности извлечения содержания марганца из этих отходов посредством гидрометаллургического маршрута для его последующего электролитического восстановления, и таким образом получить продукт высокой ценности. Проведенное исследование ясно показало, что посредством определенных новшеств в ранее упомянутых способах, можно решить данную задачу.The described drawback forced the interested company to entrust the Department of Metallurgy of the University of Oviedo (Spain) four years ago with the task of testing the viability of extracting the manganese content from these wastes through a hydrometallurgical route for its subsequent electrolytic reduction, and thus to obtain a product of high value. The study clearly showed that through certain innovations in the previously mentioned methods, this problem can be solved.
Описание процессаProcess description
Исходным материалом, используемым в способе получения электролитического марганца, как цели изобретения, являются отходы, полученные при очистке выхлопных газов печей для производства ферросплавов, которые в основном состоят из:The starting material used in the method for producing electrolytic manganese, as an object of the invention, is the waste obtained by cleaning the exhaust gases of furnaces for the production of ferroalloys, which mainly consist of:
Этот способ состоит из следующих фаз:This method consists of the following phases:
СульфатированиеSulphation
ВыщелачиваниеLeaching
ОчисткаCleaning
ЭлектролизElectrolysis
1) СУЛЬФАТИРОВАНИЕ1) SULFATION
Исходные промышленные отходы подвергают травлению в кислоте до высушивания, при этом, с одной стороны, получают побочный продукт, состоящий из непротравленных материалов, и, с другой стороны, сульфаты металлов, содержащие ионы различных металлов, которые могут выщелачиваться и которые присутствуют в отходах, главным образом марганец.The initial industrial waste is subjected to etching in acid before drying, on the one hand, a by-product is made up of non-etched materials, and, on the other hand, metal sulfates containing ions of various metals that can be leached and which are present in the waste, mainly way manganese.
2) ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ2) leaching
Выщелачивание и фильтрование этого твердого вещества приводит к образованию раствора, уносящего сульфаты и другие растворимые вещества, выработанные в продолжение обработки в печи, и к получению твердых отходов, которые становятся инертными посредством их промывки. Выхлопные газы этой печи подвергаются щелочной очистке.Leaching and filtering of this solid leads to the formation of a solution that removes sulfates and other soluble substances produced during processing in the furnace, and to the production of solid wastes that become inert by washing them. The exhaust gases from this furnace are alkaline cleaned.
3) ОЧИСТКА3) CLEANING
Стадия очистки является совершенно необходимой для того, чтобы раствор подходил для электролиза. Небольшие количества нежелательных металлов в растворе приводят к загрязнению электролитического покрытия, или даже предотвращают реакции электролитического осаждения.The purification step is absolutely necessary so that the solution is suitable for electrolysis. Small amounts of undesirable metals in the solution lead to contamination of the electrolytic coating, or even prevent electrolytic deposition reactions.
Имеются два типа примесей, которые должны быть удалены из раствора в соответствии со способом, по которому с ними должны обращаться.There are two types of impurities that must be removed from the solution in accordance with the method by which they must be handled.
Первую группу составляют те, которые могут быть отделены просто регулированием pH. Принятие условий для pH раствора приводит к осаждению нежелательных ионов, в соответствии с диаграммами Pourbaix (потенциал - pH), сохраняя марганец в растворе. Таким образом достигается осаждение практически всего железа и алюминия, а также других менее проблематичных загрязняющих примесей, таких, как кобальт или никель. Чтобы повысить pH раствора, добавляется известь, в то время как пульпа перемешивается. Полученный осадок отделяется посредством фильтрования.The first group consists of those that can be separated simply by adjusting the pH. Acceptance of the conditions for the pH of the solution leads to the deposition of unwanted ions, in accordance with the diagrams Pourbaix (potential - pH), keeping manganese in solution. In this way, precipitation of virtually all of the iron and aluminum, as well as other less problematic contaminants such as cobalt or nickel, is achieved. To increase the pH of the solution, lime is added while the pulp is mixed. The resulting precipitate is separated by filtration.
Наконец, раствор пропускают через фильтр из активированного угля перед тем, как подвергают его вторичной очистке.Finally, the solution is passed through an activated carbon filter before being subjected to secondary purification.
Вторую группу загрязняющих примесей составляют основные металлы, которые не могут быть полностью удалены посредством регулирования pH, так как значение, которое является необходимым для достижения их осаждения, достигает величины pH осаждения марганца.The second group of contaminants is the base metals, which cannot be completely removed by adjusting the pH, since the value that is necessary to achieve their deposition reaches the pH of the deposition of manganese.
Металлы, отождествляемые с этой второй группой, возглавляются цинком, и они являются более инертными, чем марганец. Их удаление достигается посредством их осаждения в форме сульфида при слегка кислом pH. Это осаждение требует времени пребывания, достаточного для того, чтобы сульфид марганца, который был образован, повторно растворился, но не чрезмерного для того, чтобы предотвратить повторное растворение примесей, которые осадились.The metals identified with this second group are headed by zinc, and they are more inert than manganese. Their removal is achieved by their precipitation in the form of sulfide at a slightly acidic pH. This precipitation requires a residence time sufficient for the manganese sulfide that has been formed to re-dissolve, but not excessive to prevent the re-dissolution of the impurities that have precipitated.
Уже очищенный раствор кондиционируют посредством добавки основания до тех пор, пока не будет достигнуто почти нейтральное значение pH для того, чтобы дать возможность его введения в электролизер. Наконец, часть этого раствора пропускают через кристаллизатор, чтобы удалить часть его содержания кальция и магния, как солей аммония.The already purified solution is conditioned by adding a base until an almost neutral pH value is reached in order to allow its introduction into the electrolyzer. Finally, part of this solution is passed through a crystallizer to remove part of its calcium and magnesium content, like ammonium salts.
4) ЭЛЕКТРОЛИЗ4) ELECTROLYSIS
Перед тем, как ввести раствор в электролизеры с катодом специальных резервуаров для электролиза, завершают кондиционирование раствора следующими добавками.Before introducing the solution into the electrolytic cells with the cathode of special tanks for electrolysis, the conditioning of the solution with the following additives is completed.
Сульфат аммония: добавляемый, как стабилизатор марганца и буферное вещество.Ammonium sulfate: added as a manganese stabilizer and a buffering agent.
Сульфат гидроксиламина: антиоксидант.Hydroxylamine Sulfate: Antioxidant.
Процесс электролиза выполняют в электролизерах с диафрагмой, в которых анолит и католит отделяются посредством полупроницаемого материала.The electrolysis process is carried out in diaphragm electrolyzers in which the anolyte and catholyte are separated by means of a semipermeable material.
Что касается потока растворов в отдельном электролизере, католит при проходе через диафрагму питает электролизер с анодом, так что анолит имеет состав, подобный католиту, хотя с более низким pH и заметно обедненный марганцем. Использованный электролит, следовательно, подходит для его рециркуляции в начало процесса. Электролизеры должны поддерживаться при определенной температуре, и составы электролитов должны поддерживаться гомогенными.As for the flow of solutions in a separate electrolyzer, the catholyte, when passing through the diaphragm, feeds the electrolyzer with the anode, so the anolyte has a composition similar to catholyte, although with a lower pH and noticeably depleted in manganese. The used electrolyte is therefore suitable for recycling to the beginning of the process. The cells must be maintained at a certain temperature, and the composition of the electrolytes must be maintained homogeneous.
С течением времени металл осаждается на поверхности катода в форме чешуек. Металлическая нагрузка отделяется механическим средством.Over time, the metal deposits on the surface of the cathode in the form of flakes. The metal load is separated by mechanical means.
В то время как чешуйки электролитического марганца осаждаются на катоде, диоксид марганца накапливается на аноде. Когда процесс заканчивается, этот продукт также требует промывки водой и впоследствии отделяется механическим средством.While electrolytic manganese flakes are deposited on the cathode, manganese dioxide accumulates on the anode. When the process ends, this product also requires rinsing with water and is subsequently separated by mechanical means.
Первичная очисткаPrimary cleaning
Она выполняется в самом реакторе выщелачивания и достигается посредством повышения pH раствора. Чтобы отделить отходы, содержащиеся в полученной в результате пульпе, которая содержит непротравленный материал, а также осажденные примеси в форме гидроксидов (главным образом Fe и Al), она подвергается фильтрованию на фильтр-прессе. Отходы, отделенные здесь, требуют промывки водой, чтобы регенерировать часть марганца, которая была унесена, и чтобы улучшить его химические и физические свойства перед его последующим осаждением.It is carried out in the leaching reactor itself and is achieved by increasing the pH of the solution. In order to separate the waste contained in the resulting pulp, which contains uncoated material, as well as precipitated impurities in the form of hydroxides (mainly Fe and Al), it is filtered by a filter press. The waste separated here requires washing with water in order to regenerate the part of the manganese that has been carried away, and to improve its chemical and physical properties before its subsequent precipitation.
Промывочная вода из этих фильтрационных корок может быть использована, как добавочная вода в смеситель.Wash water from these filter cake can be used as additional water in the mixer.
Электролитический марганец, полученный посредством процесса, находится в форме чешуек и имеет содержание Mn 99,9%.The electrolytic manganese obtained by the process is in the form of flakes and has a Mn content of 99.9%.
ИСПЫТАНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА СУЛЬФАТА МАРГАНЦАTESTS FOR OBTAINING Manganese Sulfate Solution
ПРИМЕРEXAMPLE
1 кг материала с влажностью 40% и содержанием Mn 15% был использован как исходное.1 kg of material with a moisture content of 40% and a Mn content of 15% was used as the starting material.
Материал был смешан с 390 г серной кислоты и 390 мл воды в керамическом приемнике.The material was mixed with 390 g of sulfuric acid and 390 ml of water in a ceramic receiver.
Смесь затем наливали на лоток, который был введен в печь, поддерживаемую при 300°C в течение 30 минут.The mixture was then poured onto a tray that was introduced into an oven maintained at 300 ° C. for 30 minutes.
Выщелачивание было выполнено с подготовленным синтетическим анолитом. В этом процессе время пребывания для извлечения Mn составляло 1 час, в продолжение которого пульпа поддерживалась при интенсивном перемешивании. По истечении этого времени, 70 г извести было добавлено в тот же самый реактор выщелачивания, и его оставляли при перемешивании на полчаса, причем в это время pH повышалось от 3,7 до 6,5 в это время. Чтобы отделить отходы, содержащиеся в полученной в результате пульпе, которая содержит как непротравленный материал, так и осажденные примеси в форме гидроксидов (главным образом Fe и Al), она была подвергнута вакуумному фильтрованию.Leaching was performed with prepared synthetic anolyte. In this process, the residence time for the extraction of Mn was 1 hour, during which the pulp was maintained with vigorous stirring. After this time, 70 g of lime was added to the same leach reactor, and it was left under stirring for half an hour, at which time the pH increased from 3.7 to 6.5 at that time. In order to separate the wastes contained in the resulting pulp, which contains both the etched material and the precipitated impurities in the form of hydroxides (mainly Fe and Al), it was subjected to vacuum filtration.
Отходы, отделенные здесь, были подвергнуты промывке водой, чтобы извлечь часть марганца, которая была унесена, и чтобы улучшить его химические и физические свойства перед его последующим осаждением. В соответствии с проведенным исследованием эти отходы имеют инертный тип в соответствии с применяемыми стандартами.The waste separated here was washed with water to recover some of the manganese that had been entrained and to improve its chemical and physical properties before its subsequent precipitation. In accordance with the study, these wastes are of an inert type in accordance with the applicable standards.
Чтобы удалить из раствора, отделенного фильтрованием, его содержание, которое может быть как органическим материалом, так и следами загрязняющих примесей, пропускали через фильтр с активированным углем.To remove from the solution separated by filtration, its content, which can be either organic material or traces of contaminants, was passed through an activated carbon filter.
Вторая фаза очистки включала добавление 11,1 см3 сульфида и 0,65 г грунтовки из сульфида цинка. Полученный осадок был отделен посредством фильтрования. 1,25 л раствора были таким образом получены со следующим химическим анализом.The second cleaning phase included the addition of 11.1 cm 3 of sulfide and 0.65 g of zinc sulfide primer. The resulting precipitate was separated by filtration. 1.25 L of the solution was thus obtained with the following chemical analysis.
ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО МАРГАНЦАAPPLICATIONS OF ELECTROLYTIC Manganese
Электролитический марганец в основном используют в алюминиевой промышленности, он обеспечивает прочность и пластичность (конструкционные применения, прочные тонкие листы, аэронавтика, консервирование…), причем он может поставляться: как основной сплав, как вводимый порошок или в брикетах из смешанного порошка (или механический предварительный сплав). Другими применениями электролитического марганца являются: в сталелитейной промышленности, как обессеривающая добавка и высококачественная легирующая добавка для высококачественных нержавеющих сталей и сталей HSLA; в промышленности медных и никелевых сплавов; чешуйки электролитического марганца, как катализатор химической реакции; производство манганита для изготовления терморегулирующих изменяемых резисторов; изготовление марганец-цинковых ферритов для применений в электронике средней мощности и как пигмент; изготовление сварочных электродов.Electrolytic manganese is mainly used in the aluminum industry, it provides strength and ductility (structural applications, durable thin sheets, aeronautics, canning ...), and it can be supplied: as a main alloy, as an input powder or in mixed-powder briquettes (or mechanical preliminary alloy). Other applications of electrolytic manganese are: in the steel industry, as a desulfurizing additive and high-quality alloying additive for high-quality stainless steels and HSLA steels; in the industry of copper and nickel alloys; electrolytic manganese flakes as a catalyst for a chemical reaction; manganite production for the manufacture of thermoregulating variable resistors; manufacture of manganese-zinc ferrites for medium power applications and as a pigment; production of welding electrodes.
ДИАГРАММЫ ПРОЦЕССАPROCESS DIAGRAMS
Описание диаграмм предпочтительного варианта осуществления изобретения.Description of diagrams of a preferred embodiment of the invention.
На фиг.1 показана блок-схема процесса, который начинается с фазы (1) сульфатирования, за которой следует гидрометаллургическая фаза, состоящая из четырех стадий: выщелачивание (2), первичная очистка (3), вторичная очистка (4) и кондиционирование (6), чтобы наконец достигнуть фазы (6) электролиза для получения электролитического марганца.Figure 1 shows a flow diagram of a process that starts with a sulfation phase (1), followed by a hydrometallurgical phase consisting of four stages: leaching (2), primary treatment (3), secondary treatment (4) and conditioning (6 ) to finally reach the electrolysis phase (6) to obtain electrolytic manganese.
На фиг.2 схематически показана диаграмма, соответствующая фазе (1) сульфатирования, включая обработку в печи (8) материала, подаваемого посредством смесителя (9), причем вырабатываемые газы извлекаются принудительным способом из указанной печи (8) через дымовую трубу (10) и нейтрализуются в скруббере (11) подходящим реагентом.Figure 2 schematically shows a diagram corresponding to the sulfation phase (1), including processing in the furnace (8) of the material supplied by the mixer (9), and the produced gases being forcedly extracted from the specified furnace (8) through the chimney (10) and neutralized in the scrubber (11) with a suitable reagent.
На фиг.3 схематически показаны стадии выщелачивания (2) и первичной очистки (3), в которых продукт, получающийся в результате фазы (1) сульфатирования, обрабатывают в резервуаре (12) с покрытием, регулирующим кислотность, причем получаемая пульпа проходит через фильтр-пресс (13), где промывка фильтрационных корок может быть дополнительно выполнена противоточной. Эта промывка осуществляется водой, подаваемой из резервуара (14), которая впоследствии может быть использована как в начальной смеси процесса, так и в фазе выщелачивания. Инертные отходы собираются в поддоне (15) внизу фильтр-пресса.Figure 3 schematically shows the stages of leaching (2) and primary treatment (3), in which the product resulting from the phase (1) sulfation is processed in a tank (12) with a coating that regulates acidity, and the resulting pulp passes through a filter a press (13), where the washing of the filter cake can be additionally countercurrent. This washing is carried out with water supplied from the tank (14), which can subsequently be used both in the initial mixture of the process and in the leaching phase. Inert waste is collected in a pan (15) at the bottom of the filter press.
Фиг.4 соответствует стадии (4) вторичной очистки, в которой первичный раствор из предыдущей стадии фильтруется в фильтре (16) с активированным углем перед тем, как он будет принят в резервуар (17) вторичной очистки, где остающиеся примеси осаждаются в форме сульфидов, которые отделяются посредством другого процесса (18) фильтрования, причем в конце концов получаются очищенный раствор (19) и отходы производства (20) - ZnS.4 corresponds to a secondary purification step (4), in which the primary solution from the previous step is filtered in an activated carbon filter (16) before it is taken into the secondary purification tank (17), where the remaining impurities precipitate in the form of sulfides, which are separated by another filtering process (18), whereby in the end a purified solution (19) and production waste (20) - ZnS are obtained.
На фиг.5 схематически показана стадия (5) кондиционирования, в которой очищенный раствор подвергается повышению рН в резервуаре (21) введением сульфатов аммония и гидроксиламина, чтобы впоследствии обработать его в кристаллизаторе (22), в котором создаются благоприятные условия для осаждения аммониевых солей (24) Са и Mg из раствора и который снабжен выходом (23) для удаления щелока, из которого выделены указанные соли.Figure 5 schematically shows the conditioning step (5) in which the purified solution is subjected to an increase in pH in the tank (21) by the introduction of ammonium sulfates and hydroxylamine to subsequently process it in a crystallizer (22), in which favorable conditions are created for the precipitation of ammonium salts ( 24) Ca and Mg from the solution and which is provided with an outlet (23) to remove the liquor from which these salts are isolated.
На фиг.6 схематически показана фаза (6) электролиза раствора, который обрабатывается в электролизере (26), снабженном католитом, нагреваемым посредством действия теплообменника, имеющегося в расходном баке (25). Электролизер представляет собой электролизер с диафрагмой из сложного полиэфира, и два анода и один катод погружены внутрь, причем последний находится внутри его собственного отделения. Здесь имеется погружной бак (28), чтобы выполнять промывку катода после осаждения электролитического Mn на его поверхности. С другой стороны, анодный шлам в электролизере накапливается и удаляется с двойного дна электролизера, и проходит для обработки в резервуар (27) для флокуляции шлама.6 schematically shows the phase (6) of the electrolysis of the solution, which is processed in an electrolyzer (26) equipped with catholyte heated by the action of the heat exchanger available in the supply tank (25). The electrolyzer is an electrolyzer with a diaphragm made of polyester, and two anodes and one cathode are immersed inside, the latter being inside its own compartment. There is an immersion tank (28) to flush the cathode after deposition of electrolytic Mn on its surface. On the other hand, the anode sludge in the cell accumulates and is removed from the double bottom of the cell, and passes for processing into the tank (27) for flocculation of the sludge.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006139640/15A RU2389533C2 (en) | 2004-05-25 | 2004-05-25 | Method of electrolytic production of manganese from ferrous alloys production wastes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006139640/15A RU2389533C2 (en) | 2004-05-25 | 2004-05-25 | Method of electrolytic production of manganese from ferrous alloys production wastes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006139640A RU2006139640A (en) | 2008-05-20 |
| RU2389533C2 true RU2389533C2 (en) | 2010-05-20 |
Family
ID=39798480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006139640/15A RU2389533C2 (en) | 2004-05-25 | 2004-05-25 | Method of electrolytic production of manganese from ferrous alloys production wastes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2389533C2 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2343293A (en) * | 1942-02-28 | 1944-03-07 | Cons Mining & Smelting Co | Process for the purification of manganous sulphate solutions |
| GB740837A (en) * | 1952-06-03 | 1955-11-23 | Electric Furnace Prod Co | Improvements in the production of manganese solutions and the electrowinning of metallic manganese therefrom |
| US4003740A (en) * | 1976-01-06 | 1977-01-18 | Allied Chemical Corporation | Recovery of copper from copper sulfide ores containing copper and iron |
| GB1476292A (en) * | 1975-01-15 | 1977-06-10 | Duisburger Kupferhuette | Process for working up manganese modules and recovery of the contained valuable constituents |
| SU990263A2 (en) * | 1981-04-27 | 1983-01-23 | Украинский научно-исследовательский институт спиртовой и ликеро-водочной промышленности | Automatic-action chamber filter-press |
| RU2031966C1 (en) * | 1992-11-30 | 1995-03-27 | Беренштейн Михаил Александрович | Method for producing metals, their compounds and alloys of mineral raw materials |
| WO1999014403A1 (en) * | 1997-09-18 | 1999-03-25 | Eramet Marietta Inc. | Process for making manganese |
-
2004
- 2004-05-25 RU RU2006139640/15A patent/RU2389533C2/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2343293A (en) * | 1942-02-28 | 1944-03-07 | Cons Mining & Smelting Co | Process for the purification of manganous sulphate solutions |
| GB740837A (en) * | 1952-06-03 | 1955-11-23 | Electric Furnace Prod Co | Improvements in the production of manganese solutions and the electrowinning of metallic manganese therefrom |
| GB1476292A (en) * | 1975-01-15 | 1977-06-10 | Duisburger Kupferhuette | Process for working up manganese modules and recovery of the contained valuable constituents |
| US4003740A (en) * | 1976-01-06 | 1977-01-18 | Allied Chemical Corporation | Recovery of copper from copper sulfide ores containing copper and iron |
| SU990263A2 (en) * | 1981-04-27 | 1983-01-23 | Украинский научно-исследовательский институт спиртовой и ликеро-водочной промышленности | Automatic-action chamber filter-press |
| RU2031966C1 (en) * | 1992-11-30 | 1995-03-27 | Беренштейн Михаил Александрович | Method for producing metals, their compounds and alloys of mineral raw materials |
| WO1999014403A1 (en) * | 1997-09-18 | 1999-03-25 | Eramet Marietta Inc. | Process for making manganese |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЛИДИН Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ. - М.: Химия, 1996, с.395, реакция 3. ХОМЧЕНКО Г.П. Химия для поступающих в ВУЗы. - М.: Высшая школа, 1986, с.183. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006139640A (en) | 2008-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI123376B (en) | Extraction of valuable nickel and cobalt fractions from flotation enrichment concentrates from sulfide ore using chloride-based oxidative pressure leaching in sulfuric acid | |
| JP6356137B2 (en) | Recovery of lead from mixed oxide materials. | |
| EA005464B1 (en) | Method for recovering copper | |
| EA020759B1 (en) | Method of processing nickel bearing raw material | |
| AU2015339815A1 (en) | Method for removing iron in the manufacture of phosphoric acid | |
| EA005630B1 (en) | System and process for recovering copper from a copper-containing material | |
| WO2015162902A1 (en) | Method and equipment for recovering valuable components from waste dry batteries | |
| CN103781923A (en) | Method for purifying zinc oxide | |
| WO2014076544A1 (en) | Recovering lead from a lead material including lead sulfide | |
| Ayala et al. | Recovery of manganese from silicomanganese slag by means of a hydrometallurgical process | |
| ES2203095T3 (en) | PROCESS OF TREATMENT OF STEEL POWDER BY HUMEDA. | |
| JP5512482B2 (en) | Method for separating and recovering zinc from galvanizing waste liquid | |
| EP3172348A1 (en) | Recovery of zinc and manganese from pyrometallurgy sludge or residues | |
| CN111647754A (en) | Comprehensive utilization method of zinc-containing dust and sludge in steel plant | |
| US8911611B2 (en) | Method of obtaining electrolytic manganese from ferroalloy production waste | |
| AU2012212381B2 (en) | Precipitation of zinc from solution | |
| US20040200730A1 (en) | Hydrometallurgical copper recovery process | |
| WO2005012582A1 (en) | Improved hydrometallurgical processing of manganese containing materials | |
| RU2389533C2 (en) | Method of electrolytic production of manganese from ferrous alloys production wastes | |
| JPS60228627A (en) | Method for removing fluorine in wet treating of worthy metal | |
| JP4914976B2 (en) | Method for removing thallium from zinc sulfate solution | |
| Sancho et al. | Electrolytic manganese from ferroalloy production furnace flying dust | |
| MXPA06005851A (en) | Method of obtaining electrolytic manganese from ferroalloy production waste | |
| Sancho et al. | Method of obtaining electrolytic manganese from ferroalloy production waste | |
| AU2004260809B2 (en) | Improved hydrometallurgical processing of manganese containing materials |