CS217953B2 - A method for obtaining manganese fractions from ores containing non-reduced manganese - Google Patents

A method for obtaining manganese fractions from ores containing non-reduced manganese Download PDF

Info

Publication number
CS217953B2
CS217953B2 CS741873A CS741873A CS217953B2 CS 217953 B2 CS217953 B2 CS 217953B2 CS 741873 A CS741873 A CS 741873A CS 741873 A CS741873 A CS 741873A CS 217953 B2 CS217953 B2 CS 217953B2
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
manganese
manganese nitrate
leaching
decomposition
dioxide
Prior art date
Application number
CS741873A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Jay Y Welsh
Original Assignee
Chemetals Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chemetals Corp filed Critical Chemetals Corp
Priority to CS741873A priority Critical patent/CS217953B2/en
Publication of CS217953B2 publication Critical patent/CS217953B2/en

Links

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Vynález se týká způsobu získávání manganových podílů z rud obsahujících neredukovaný mangan, zejména potom způsebu získávání kysličníku manganičiteho vysoké čistoty ze zmíněných neredukováných rud.The invention relates to a method for obtaining manganese fractions from ores containing unreduced manganese, in particular to a method for obtaining high-purity manganese dioxide from said unreduced ores.

Description

Vynález se týká způsobu získávání manganových podílů z rud obsahujících neredukovaný mangan, zejména potom způsebu získávání kysličníku manganičiteho vysoké čistoty ze zmíněných neredukováných rud.The invention relates to a method for obtaining manganese fractions from ores containing unreduced manganese, in particular to a method for obtaining high-purity manganese dioxide from said unreduced ores.

Radu let se hledá vyhovující způsob zužitkování chudých rud, obsahujících kysličníky manganu, k získání kysličníku manganlčitého. Byla snaha nalézt postupy, odpovídající částečně nebo· zcela průběhu chemické rovnice + 2 n02For many years, a suitable method of utilizing poor ores containing manganese oxides to obtain manganese dioxide has been sought. Efforts have been made to find processes that correspond partially or completely to the course of the chemical equation + 2 n0 2

Vratná povaha uvedené reakce, která je podkladem pro krakteké provádění šaržového, nebo· zejména cyklického· postupu, byla podnětem pro počáteční vývojové práce. Protože předchozí badatelé nepoznali přesné podmínky, nutné pro· optimalizování chemických pochodů v kritických stupních postupu, neměli úspěch při vývoji v praxi proveditelného šaržového nebo cyklického postupu, spočívajícího· na uvedené reakci. Chemické pochody při tomto· postupu jsou zjednodušeně popsány v následujícím diagramu:The reversible nature of the reaction, which is the basis for the efficient operation of a batch or, in particular, a cyclic process, was the impetus for the initial development work. Because previous researchers did not know the exact conditions necessary for optimizing the chemical processes in the critical stages of the process, they were not successful in developing a practically feasible batch or cyclic process based on the reaction. The chemical processes in this process are described in a simplified diagram in the following diagram:

217933 . . (1 i chlazení217933 . . (1 and cooling

NU*Vodní pára'22HNO2* HNO^t voda (Spalná!NU* Water vapor'22HNO 2 * HNO^t water (Flammable!

kysličník manganičitý (jako produkt) (2) (31 úprava filtrace ruda + hlušina (přiváděná surovina)manganese dioxide (as product) (2) (31 treatment filtration ore + tailings (feed material)

Ma(NO3)z + H2O (kapalná -j~ hlušina] hlušina (odpad)Ma(NO 3 ) z + H 2 O (liquid -j~ tailings] tailings (waste)

Μα(Νθ^+ Hz0 (kapalná)Μα(Νθ^+ H z 0 (liquid)

Jak je patrné z uvedeného diagramu, je postup teoreticky zcela cyklický. Roztok dusičnanu maňganatého se rozkládá teplem za vzniku čistého kysličníku manganičitého jakožto produktu a plynného kysličníku dusičiťého. Tento plynný kysličník dusičitý spolu s vodní parou se kondenzuje za podmínek, za nichž vzniká kyselina dusitá a kyselina dusičná. Ty potom reagují s kysličníkem manganičitým v surové manganové rudě tak, že se regeneruje roztok dusičnanu manganatého. Regenerovaný roztok se oddělí od nečistot, obsažených v rudě, úpravou hodnoty pH a filtrací, s následujícím přívodem do rozkladného zařízení k opakování cyklu.As can be seen from the above diagram, the process is theoretically completely cyclic. The manganese nitrate solution is decomposed by heat to form pure manganese dioxide as the product and nitrogen dioxide gas. This nitrogen dioxide gas, together with water vapor, condenses under conditions that produce nitrous acid and nitric acid. These then react with the manganese dioxide in the raw manganese ore to regenerate the manganese nitrate solution. The regenerated solution is separated from the impurities contained in the ore by adjusting the pH value and filtering, followed by feeding into the decomposition device to repeat the cycle.

Nečistým roztokem dusičnanu manganatého se v popisu a definici předmětu vynálezu rozumějí roztoky dusičnanu manganatého, obsahující rozpustné nečistoty, i suspenze, obsahující v roztoku dusičnanu manganatého jak rozpustné, tak i nerozpustné nečistoty.Impure manganese nitrate solutions in the description and definition of the subject matter of the invention are understood to mean manganese nitrate solutions containing soluble impurities, as well as suspensions containing both soluble and insoluble impurities in the manganese nitrate solution.

V patento-vém spise USA č. 1287 041 se popisuje toužení kysličníku manganičitého kysličníkem dusičitým k získání roztoku dusičnanu manganatého, který se potom rozkládá. Při tomto způsobu se na práškovou manganovou rudu působí kysličníkem dusičitým v přítomnosti vody. V uvedeném patentovém spisu se navrhuje použití alespoň dvou nádob s míchadly, jimiž se provádí kysličník dusičitý spolu s určitým množstvím vzduchu. Úkolem vzduchu je oxidovat případně přítomný kysličník dusnatý až na kysličník dusičitý. Uvádí se, že tento kysličník dusnatý vzniká v důsledku přítomnosti nižších kysličníků manganu. Navrhuje se rovněž možnost po-užTí kolon obsahujících drcenou rudu, jimiž se vede kysličník dusičitý spolu s recyklovanou vodou. Ačkoliv v uvedeném patentovém spisu nejsou dostatečně podrobně popsány parametry pro ovládání a řízení postupu včetně regulace hodnot pH, pokládá se při toužení rudy za stěžejní problém zřejmě vznik kysličníku dusnatého a k převedení vzniklého kysličníku dusnatého na kysličník dusičitý se navrhuje použít vzduchu. Popisuje se šaržový způsob rozkladu dusičnanu manganatého, při němž vzniká tvrdý masivní blok kysličníku manganičitého, který se nesnadno rozmělňuje na prášek. Objevným příspěvkem tohoto patentového spisu je, že skýtá způsob, při němž se přidává dusičnan alkalického kovu k roztoku dusičnanu manganatého před rozkladem, což způsobuje, že se blok kysličníku manganičitého, získaný jako produkt, varem s vodou rozpadá. Čistota a fyzikální vlastnosti konečného produktu se neuvádějí.U.S. Patent No. 1,287,041 describes the treatment of manganese dioxide with nitrogen dioxide to obtain a manganese nitrate solution which is then decomposed. In this process, powdered manganese ore is treated with nitrogen dioxide in the presence of water. The patent proposes the use of at least two vessels with stirrers through which nitrogen dioxide is passed together with a certain amount of air. The function of the air is to oxidize any nitrogen oxide present to nitrogen dioxide. It is stated that this nitrogen oxide is formed due to the presence of lower manganese oxides. It also proposes the possibility of using columns containing crushed ore through which nitrogen dioxide is passed together with recycled water. Although the patent specification does not describe in sufficient detail the parameters for controlling and managing the process, including pH control, the formation of nitric oxide is considered to be a major problem in ore beneficiation, and it is proposed to use air to convert the resulting nitric oxide to nitrogen dioxide. A batch process for the decomposition of manganese nitrate is described, which produces a hard, massive block of manganese dioxide that is difficult to pulverize. The inventive contribution of this patent specification is that it provides a process in which an alkali metal nitrate is added to the manganese nitrate solution prior to decomposition, causing the resulting block of manganese dioxide to disintegrate upon boiling with water. The purity and physical properties of the final product are not disclosed.

Ve správě ministerstva vnitra USA, odbor pro doly (Technical Paper 674, 1945, U. S. Department of the Interio-r, Bureau of Mineš), nazvané „Semi-pilot-plant Investigations of Nitrogen Dioxide Process for Be.neficiation of Manganese Ores“ (Poloprovozní výzkum způsobu na bázi kysličníku dusičitého pro zužitkování manganových rud) se popisuje způsob loužení chudé manganové rudy kysličníkem du.sičitým a rozklad vyluhováním získaného· rozteku dusičnanu manganatého. Používá se tří tanků opatřených míchadly a obsahujících mletou rudu, jim:ž ss protiproudně provádí kysličník dusičitý. Do plynného· proudu mezi předposledním tankem se zavádí vzduch, čímž se oxiduje nadbytek kysličníku dusnatého, který vznikl při protiproudném loužení. Obsah kysličníku manganičitého v tanku, do kterého· se jako do prvního zavádí kysličník duslč tý, se zřejmě udržuje nízký, nebo· se upravuje na nízkou hodnotu, takže se suspenze, •obsažená v tanku, může odvádět do filtrace bez nadměrné ztráty kysličníku manganičitého. Ve výše uvedené správě není žádný údaj o tom, jak se během leužení vody reguluje hodnota pH. V této· zprávě a v patentovém spise USA č. 2 374 674 se popisují pokusy rozložit roztok dusičnanu manganatého nepřímým zahříváním. Tento postup je však v praxi těžko proveditelný, protože dochází k pěnění a k nadměrné tvorbě usazenin na povrchu ploch tepelné výměny a tím ke špatnému přenosu tepla. K překonání těchto obtíží se při uvedeném způsobu zahřívání provádí tak, že se produkty rozkladu, tj. voda a kysličník dusičitý, recyklují vysokoteplotním výměníkem tepla a vedou zpět nad mělkou vrstvou rozteku dusičnanu manganatého·. Tím dochází na povrchu k přestupu tepla a výše uvedené obtíže se částečně odstraní. Je však třeba poznamenat, že z podrobnějšího rozboru tohoto postupu, obsaženého· ve výše zmíněné zprávě, vyplývá, že dchází ke vzniku usazenin v rozkladné nádobě i na hrablech, jimiž se produkt odstraňuje. Tento typ postupu zřejmě nelze provozovat v průmyslovém měřítku.In the administration of the US Department of the Interior, Bureau of Mines (Technical Paper 674, 1945, US Department of the Interior, Bureau of Mines), entitled "Semi-pilot-plant Investigations of Nitrogen Dioxide Process for Be.neficiation of Manganese Ores" (Semi-pilot-plant Investigations of Nitrogen Dioxide Process for Be.neficiation of Manganese Ores) a method of leaching poor manganese ore with nitrogen dioxide and decomposition by leaching the obtained manganese nitrate solution is described. Three tanks equipped with stirrers and containing ground ore are used, into which nitrogen dioxide is passed countercurrently. Air is introduced into the gas stream between the penultimate tank, thereby oxidizing the excess nitric oxide formed during countercurrent leaching. The manganese dioxide content in the tank into which the nitrous oxide is first introduced is apparently kept low or adjusted to a low value so that the suspension contained in the tank can be discharged to filtration without excessive loss of manganese dioxide. There is no indication in the above report as to how the pH is controlled during the leaching of the water. This report and U.S. Patent No. 2,374,674 describe attempts to decompose the manganese nitrate solution by indirect heating. However, this procedure is difficult to carry out in practice because foaming and excessive formation of deposits on the surface of the heat exchange surfaces occur, thereby leading to poor heat transfer. To overcome these difficulties, the heating method described above is carried out in such a way that the decomposition products, i.e. water and nitrogen dioxide, are recycled through a high-temperature heat exchanger and fed back over a shallow layer of manganese nitrate solution. This results in heat transfer at the surface and partially eliminates the above-mentioned difficulties. However, it should be noted that a more detailed analysis of this process, contained in the above-mentioned report, shows that deposits are formed in the decomposition vessel and on the rakes with which the product is removed. This type of process is apparently not feasible on an industrial scale.

Při posuzování významu dosavadních patentů je třeba brát v úvahu rozdíly při celkovém postupu zužitkování rudy. Pouze při postupech podle patentových spisů USA č. 1 287 041 a 2 374 674 se používá kysličníku dus,čitého přímo jako vyluhovacího činidla k opětnému získávání roztoku dusičnanu manganatého z přiváděné surové rudy, zatímco při postupech, popsaných v patentových spisech USA č. 1 761 133 a 2 779 659 se kysličník dusičitý, vzniklý rozkladem dusičnanu manganatého·, přeměňuje na kyselinu dusičnou přímou oxidací, zpravidla za použ:tí nadbytku vzduchu. Tento přístup vyžaduje při loužení rudy tří oddělených stupňů místo jednoho, čímž je celkový způsob mnohem méně účinný a nákladnější. Těmito stupni jsou:In assessing the significance of the prior patents, it is necessary to take into account the differences in the overall ore recovery process. Only the processes of U.S. Patent Nos. 1,287,041 and 2,374,674 use nitrous oxide directly as a leaching agent to recover a manganese nitrate solution from the raw ore feed, while the processes described in U.S. Patent Nos. 1,761,133 and 2,779,659 convert the nitrogen dioxide produced by the decomposition of manganese nitrate to nitric acid by direct oxidation, usually using excess air. This approach requires three separate stages in the leaching of the ore instead of one, making the overall process much less efficient and more expensive. These stages are:

1. kysličník dusičitý se oxiduje na kyselinu dusičnou kyslíkem nebo v přítomnosti vody;1. nitrogen dioxide is oxidized to nitric acid by oxygen or in the presence of water;

2. surová ruda se redukčně kalcinuje, čímž z obvykle obsaženého kysličníku manganičitého vzniká kysličník manganatý nebo některý mezilehlý nižší kysličník;2. the raw ore is reductively calcined, whereby the manganese dioxide usually contained is converted into manganese dioxide or some intermediate lower oxide;

3. redukovaná ruda se potem louží kyselinou dusičnou, takže se získá roztok dusičnanu manganatého.3. The reduced ore is then leached with nitric acid to obtain a manganese nitrate solution.

V literatuře je uvedeno málo informací, týkajících se zpracování roztoku dusičnanu manganatého· k odstranění nečistot pocházejících z rudy, zejména pokud se toto zpracování týká přípravy roztoku pro .následný rozklad. Při dosavadních způsobech, pracujících s rozkladem dusičnanu manganatého jakožto· s prostředkem k získání kysličníku manganičitého zlepšené jakosti, se rozklad provádí za extrémních teplotních podmínek a získá se masivní a poměrně nečistý produkt.There is little information in the literature regarding the treatment of manganese nitrate solution to remove impurities originating from the ore, especially as this treatment relates to the preparation of the solution for subsequent decomposition. In the current methods, working with the decomposition of manganese nitrate as a means of obtaining manganese dioxide of improved quality, the decomposition is carried out under extreme temperature conditions and a massive and relatively impure product is obtained.

V patentových spisech USA č. 1 761133 a 2 779 659 se popisuje stupeň, v němž se ze získaného rozteku dusičnanu manganatého· odstraňuje hlušina, avšak bez uvedení údajů o hodnotě pH. Ve výše citované zprávě ministerstva vnitra USA, odbor pro doly, se popisuje odstraňování tuhých nečistot filtrací po· částečné neutralizaci nadbytku kyseliny dusičné kysličníkem vápenatým. Není uveden specifický postup ani hodnota pH. V patentovém spise USA č. 2 737 441 se popisuje způsob loužení, při němž se hodnota pH upraví na 3,0 před odfiltrováním tuhých nečistot. V žádném z uvedených zdrojů informací není zmínka o tom, že by byl zjištěn vztah mezi nečistotami, přítomnými v roztoku dusičnanu manganatého, a typem produktu rozkladu, který vzniká nebo· může vznikat.U.S. Patents 1,761,133 and 2,779,659 describe the step of removing tailings from the resulting manganese nitrate solution, but do not disclose the pH value. The above-cited report of the U.S. Department of the Interior, Bureau of Mines, describes the removal of solid impurities by filtration after partial neutralization of excess nitric acid with calcium oxide. No specific procedure or pH value is given. U.S. Patent 2,737,441 describes a leaching process in which the pH is adjusted to 3.0 before filtering off the solid impurities. None of the sources of information cited mentions a relationship between the impurities present in the manganese nitrate solution and the type of decomposition product that is or may be formed.

V patentovém spise USA č. 2 779 659 se popisuje rozklad roztoku dusičnanu imanganatéhc· za tlaku, v přítomnosti kyslíku, za účeiem přímého převedení kysličníku dusíčitého v kyselinu dusičnou. Při tomto šaržovém postupu vzniká kysličník manganičitý v podobě masivního· bloku. V patentovém spise USA č. 2 681 268 se popisuje rozklad roztoku dusičnanu manganatého· v rozprašovací sušárně. Do ní se přivádí roztok s obsahem 390 g dusičnanu manganatého v 1 litru a teplota v sušárně je v rozmezí 2(00 až 309 °C. Jako· plynného prostředí se používá vzduchu k oxidování kysličníku dusičitého na kyselinu dusičnou. Způsob regenerace kyseliny dusičné z poměrně velkého objemu vzduchu ani typ kysličníku manganičitého,, získaného· jako produkt, se neuvádějí. V patentovém spise USA č. 2 737 441 se popsuje rozklad roztoku dusičnanu manganatého na povrchu vytápěného bubnu přiváděním proudem vzduchu v nadbytku. Vrstva kysličníku manganičitého, která vzniká na povrchu bubnu, se seškrábává škrabkou obvyklým způsobem. Vzniklý kysličník manganičitý nemá podobu pyrolusitových krystalů vysoké čistoty.U.S. Patent No. 2,779,659 describes the decomposition of a manganese nitrate solution under pressure in the presence of oxygen to directly convert nitrogen dioxide to nitric acid. This batch process produces manganese dioxide in the form of a solid block. U.S. Patent No. 2,681,268 describes the decomposition of a manganese nitrate solution in a spray dryer. A solution containing 390 g of manganese nitrate per liter is fed into it and the temperature in the dryer is in the range of 2(00 to 309 °C. Air is used as the gaseous medium to oxidize nitrogen dioxide to nitric acid. The method of regeneration of nitric acid from a relatively large volume of air, nor the type of manganese dioxide obtained as a product, is not stated. US Patent No. 2,737,441 describes the decomposition of a manganese nitrate solution on the surface of a heated drum by feeding it with a stream of excess air. The layer of manganese dioxide that forms on the surface of the drum is scraped off with a scraper in the usual way. The manganese dioxide formed is not in the form of high-purity pyrolusite crystals.

V patentovém spise USA č. 1761 133 se popisuje rozklad předem zahuštěného· „tuhého“ dusičnanu manganatého na kysličník manganičitý při teplotách v rozmezí 120 až 200 °C. Je zde zmínka o míchání, ale neuvádí se, zda jde o šaržový nebo nepřetržitý způsob. Fyzikální forma produktu není uvedena, ani způsob zahřívání. Objevný příspěvek tohoto patentu je pochybný, protože se uvádí získání tuhého dusičnanu manganatého (bezvodého) zahříváním neutrálního roztoku k varu „až do vyloučení tuhého dusičnanu manganatého“, což je nemožné. Známé tuhé formy dusičnanu manganatého obsahují několik molů vody; je například znám hexahydrát o teplotě tání 25,8 °C a trihydrát o teplotě tání 35,5 °C. Není známa existence bezvodé formy v neutrálním roztoku, a známé tuhé formy lze připravit pouze ochlazením roztoku, nikoliv odpařením při zahřívání.U.S. Patent No. 1,761,133 describes the decomposition of preconcentrated "solid" manganese nitrate into manganese dioxide at temperatures between 120 and 200 °C. There is mention of stirring, but it is not stated whether it is a batch or continuous process. The physical form of the product is not given, nor is the method of heating. The inventive contribution of this patent is doubtful, since it is stated that solid manganese nitrate (anhydrous) is obtained by heating a neutral solution to boiling "until solid manganese nitrate is excluded", which is impossible. The known solid forms of manganese nitrate contain several moles of water; for example, the hexahydrate is known with a melting point of 25.8 °C and the trihydrate with a melting point of 35.5 °C. The existence of an anhydrous form in neutral solution is not known, and the known solid forms can only be prepared by cooling the solution, not by evaporation on heating.

Rozkladné postupy, popsané v patentových spisech USA č. 1 287 041, 2 779 659 a 176|11313, jsou ták nejasné a špatně definované, že jsou bezvýznamné. Způsoby rozkladu, které jsou popsány v patentových spisech USA č. 2 374 674 a 2 737 441, mají značné nedostatky. V patentovém spise USA č. 2 374 674 se částečně popasují problémy, které je třeba odstranh, aby vznikl postup využitelný v technickém měřítku, jako· jsou například tvorba usazenm na povrchu výměn'ku tepla, pěnění a hromadění nečistot. K odstranění těchto problémů se v patentovém spise USA č. 2 374 674 navrhuje mechanické zařízení vyžadující velmi značnou údržbu, přičemž toto zařízení se zároveň velmi obtížně utěsňuje, aby nedocházelo' ke ztrátám kysličníku dusičitého. Zvlášť vážným nedostatkem je, že nelze odstranit připékání a tvorbu usazenin. Podařilo se pouze zabránit tomu, aby tvorba usazenin nebyla na závadu požadované výměně tepla. Podle způsobu patentu USA č. 2 737 441, místo aby se nežádoucí tvorba odstranila, se jí jednoduše výhodně využívá tím, že se nechá probíhat na povrchu zahřívaného bubnu nebo· pásu. Usazenina se potom jako produkt oddělí škrabkou od horkého povrchu. I tento· postup vyžaduje značnou údržbu, zejména proto, že usazenina kysličníku manganičitého je značně abrazivní. Rovněž toto· zařízení lze jen obtížně utěsnit proti přístupu vzduchu a k zabránění ztrátám kysličníku dusičitého. Nadbytku vzduchu je sice třeba, ale dosahuje se jej vháněním vzduchu do zařízení, kde vzniká vrstva kysličníku manganičitého'. Při postupu podle tohoto vynálezu však, vzhledem k účinnému a přímému použití kysličníku dusičitého v loužicím stupni, je nutno zabránit přístupu vzduchu nebo jiného inertního plynu proto, aby se udržela rovnováha loužicího systému.The decomposition processes described in U.S. Patents Nos. 1,287,041, 2,779,659 and 176|11313 are so vague and ill-defined as to be of no use. The decomposition processes described in U.S. Patents Nos. 2,374,674 and 2,737,441 have significant shortcomings. U.S. Patent No. 2,374,674 partially addresses problems that must be overcome to make the process commercially viable, such as the formation of deposits on the heat exchanger surface, foaming and dirt accumulation. To overcome these problems, U.S. Patent No. 2,374,674 proposes a mechanical device that requires very significant maintenance and is also very difficult to seal to prevent nitrogen dioxide loss. A particularly serious drawback is that it is not possible to eliminate the caking and the formation of deposits. It has only been possible to prevent the formation of deposits from interfering with the required heat exchange. According to the method of U.S. Patent No. 2,737,441, instead of eliminating the undesirable formation, it is simply used to advantage by allowing it to run on the surface of a heated drum or belt. The deposit is then separated as a product from the hot surface by a scraper. This process also requires considerable maintenance, especially since the manganese dioxide deposit is very abrasive. It is also difficult to seal this device against air and to prevent nitrogen dioxide losses. An excess of air is required, but this is achieved by blowing air into the device where the manganese dioxide layer is formed. However, in the process of the present invention, due to the efficient and direct use of nitrogen dioxide in the leaching step, it is necessary to prevent the entry of air or other inert gas in order to maintain the equilibrium of the leaching system.

Podle patentů USA č. 2 374 674 a zejména č. 2 737 441 se kysličník manganlčitý jakožto produkt připravuje za extrémně nerovnovážných podmínek, při nichž dochází k zadržení nečistot produktem. Nadto potom nutnost rozemílání nebo· drcení produktu při postupech podle obou těchto patentů způsobuje, že se získá materiál, obsahující částice v širokém rozmezí velikostí s vysokým procentem jemných podílů, který se nesnadno promývá a s nímž se obtížně pracuje.According to U.S. Patents Nos. 2,374,674 and 2,737,441, the manganese dioxide product is prepared under extremely non-equilibrium conditions, which result in the retention of impurities in the product. Furthermore, the necessity of grinding or crushing the product in the processes of both of these patents results in a material containing a wide range of particle sizes with a high percentage of fines, which is difficult to wash and handle.

Účelem vynálezu je poskytnout zlepšený způsob získávání manganových podílů z rud, obsahujících neredukovaný mangan, zlepšeným postupem loužení těchto· rud vodným roztokem kyseliny dusité.The purpose of the invention is to provide an improved method for recovering manganese fractions from ores containing unreduced manganese by an improved process for leaching these ores with an aqueous solution of nitrous acid.

Dalším účelem vynálezu je poskytnout výše uvedený způsob, který je možno úspěšně provádět v technickém měřítku.Another purpose of the invention is to provide the above method which can be successfully carried out on an industrial scale.

Jiným účelem vynálezu je poskytnout ekonomlcký cyklický způsob získávání manganových podílů z rud obsahujících neredukovaný mangan v podobě pyrolusitových krystalů vysoké čistoty.Another purpose of the invention is to provide an economical cyclical process for recovering manganese fractions from ores containing unreduced manganese in the form of high purity pyrolusite crystals.

Další podrobnosti a výhody způsobu podle vynálezu budou zřejmé z dále uvedeného popisu provedení způsobu podle vynálezu.Further details and advantages of the method according to the invention will be apparent from the following description of an embodiment of the method according to the invention.

Předmětem vynálezu je tedy způsob získávání manganových podílů z rud obsahujících neredukovaný mangan loužením těchto· rud vodným roztokem kyseliny dusité za vzniku dusičnanu manganatého. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se na vsázku rudy s obsahem neredukovaného· manganu, která obsahuje stechiometrický nadbytek kysličníku manganičitého, vztaženo na obsah kyseliny dusité v loužitím vodném roztoku kyseliny dusité, působí při teplotě v rozmezí 35 až 80 °C a při pH v rozmezí 0,5 až 4 za nižšího rovnovážného· parciálního tlaku směsi kysličníku dusnatélio s vodní parou, než je atmosférický tlak, vodným loužicím roztokem kyseliny dusité za vzniku suspenze obsahující dusičnan manganatý.The subject of the invention is therefore a method of obtaining manganese fractions from ores containing unreduced manganese by leaching these ores with an aqueous solution of nitric acid to form manganese nitrate. The essence of the invention lies in the fact that a charge of ore containing unreduced manganese, which contains a stoichiometric excess of manganese dioxide, based on the content of nitric acid in the leaching aqueous solution of nitric acid, is treated at a temperature in the range of 35 to 80 °C and at a pH in the range of 0.5 to 4 at a lower equilibrium partial pressure of the mixture of nitric oxide with water vapor than atmospheric pressure, with an aqueous leaching solution of nitric acid to form a suspension containing manganese nitrate.

Při výhodném provedení se ruda s obsahem neredukovaného· manganu uvede ve styk s vodným roztokem kyseliny dusité a louží se jím ve vodném prostředí zahrnujícím vodný roztok dusičnanu manganatého, při pH v rozmezí 0,5 až 3,0.In a preferred embodiment, the ore containing unreduced manganese is contacted with an aqueous solution of nitrous acid and leached therewith in an aqueous medium comprising an aqueous solution of manganese nitrate, at a pH in the range of 0.5 to 3.0.

Loužení vodným roztokem kyseliny dusité se provádí výhodně při teplotě v rozmezí 40 až 50 °C.Leaching with an aqueous solution of nitrous acid is preferably carried out at a temperature in the range of 40 to 50°C.

K odstranění nečistot se pH suspenze, obsahující dusičnan manganatý, upraví na hodnotu v rozmezí 4,0 až 5,5, tato suspenze se zahřeje na teplotu v rozmezí 70 až 130 °C, načež se zfiltruje.To remove impurities, the pH of the manganese nitrate suspension is adjusted to a value in the range of 4.0 to 5.5, the suspension is heated to a temperature in the range of 70 to 130°C, and then filtered.

Ke zfiltrcvané suspenzi obsahující dusičnan manganatý se přidá kysličník manganičitý, vzniklá suspenze se intenzívně míchá a zahřívá řízeným přívodem tepla k rozkladu dusičnanu manganatého za vzniku volně sypných pyrolusitových krystalů kysličníku manganičitého, kysličníku dusičitého· a vodní páry.Manganese dioxide is added to the filtered suspension containing manganese nitrate, the resulting suspension is intensively stirred and heated by controlled heat supply to decompose manganese nitrate to form freely flowing pyrolusite crystals of manganese dioxide, nitrogen dioxide and water vapor.

Kysličník manganlčitý se přidá k roztoku dusičnanu manganatého v množství, postačujícím ke vzniku suspenze o· hmotnostním obsahu tuhých látek v rozmezí 5 až 25 %.Manganese dioxide is added to the manganese nitrate solution in an amount sufficient to form a suspension with a solids content by weight in the range of 5 to 25%.

Zf-iltrovaná suspenze obsahující dusičnan manganatý se před rozkladem výhodně zahustí na hmotnostní koncentraci dusičnanu manganatého 50 %,The filtered suspension containing manganese nitrate is preferably concentrated to a manganese nitrate concentration of 50% by weight before decomposition.

S výhodou se rozklad dusičnanu manganatého nechá řízeně probíhat rychlosti, při níž vzniká nanejvýš 1,2 kg kysličníku manganičitého, vztaženo na 1 litr suspenze a den. Výhodná rychlost tohoto· rozkladu je taková, při níž vzniká 0,24 až 0,6 kg kysličníku manganičitého, vztaženo na 1 litr suspenze a 1 den.Preferably, the decomposition of manganese nitrate is allowed to proceed in a controlled manner at a rate at which no more than 1.2 kg of manganese dioxide is produced per liter of suspension per day. The preferred rate of this decomposition is such that 0.24 to 0.6 kg of manganese dioxide is produced per liter of suspension per day.

Výhodně ss způsob podle vynálezu provádí tak že se kysličník dusrčitý a vodní pára, vzniklé při řízeném rozkladu dusičnanu manganatého, vrací do· loužicího· vodného roztoku kyseliny dusité, použitého· v prvnhn stupni, přičemž se kysličník dusičitý a vodní pára rozptýlí a rozpustí v tomto loužicím vodném roztoku kyseliny dusité, čímž se vytvoří cyklický postup.Preferably, the process according to the invention is carried out in such a way that the nitrogen dioxide and water vapor formed during the controlled decomposition of manganese nitrate are returned to the leaching aqueous nitric acid solution used in the first stage, whereby the nitrogen dioxide and water vapor are dispersed and dissolved in this leaching aqueous nitric acid solution, thereby forming a cyclic process.

Jsk již bylo· výše uvedeno, lze uvedený postup provádět po· vsázkách nebo, výhodně, nepřetržitě ve všech, stupních.As already mentioned above, the process can be carried out batchwise or, preferably, continuously in all stages.

Při způsobu podle vynálezu se jako produkt získává kysličník manganičitý v podobě volně sypných krystalů typu pyrolu.s;tu, v jakosti „cbem'cky č stý“ o velikosti částic v rozmezí od asi 46 ,um do asi 260 μπι, přičemž asi 80 % částic je v rozmezí 74 ,um až 177 ,tím. Nedochází k tvorbě usazenin, šupin nebo hrudek produktu rozkladu. Rozpustné nečistoty z rudy se vhodně odstraní s průběžným odváděním části matečného louhu .a plyny vzniklé rozkladem se odvádějí v loužicím okruhu nebezpečí ún:ku nebo znečištění vzduchu. Rozklad je nepřetržitý a velmi účinný, pokud jde o materiálové ztráty a o zachování tepla. Zařízeni je jednoduché, běžné a prakticky nevyžaduje údržbu.In the process according to the invention , manganese dioxide is obtained as a product in the form of free-flowing crystals of the pyrolu.s type, in "cement pure" quality with a particle size ranging from about 46 μm to about 260 μm, with about 80% of the particles being in the range of 74 μm to 177 μm. No deposits, scales or lumps of decomposition product are formed. Soluble impurities from the ore are conveniently removed with continuous removal of a portion of the mother liquor, and the gases resulting from the decomposition are removed in the leaching circuit without the risk of escape or air pollution. The decomposition is continuous and very efficient in terms of material losses and heat conservation. The equipment is simple, common and practically maintenance-free.

Aby zlepšení chemických dějů při způsobu podle vynálezu bylo· zřejmější, je výhodné sumarizovat jednotlivé chemické reakce, které při něm. probíhají, takto:To make the improvement of the chemical processes in the process according to the invention more obvious, it is advantageous to summarize the individual chemical reactions that take place in it as follows:

teploheat

Mn(NO3)2 —---** vodný roztokMn(NO3)2 —---** aqueous solution

MnOž -j- 2NOž (+ vodní pára)Quantity -j- 2NOŽ (+ water vapor)

IAND

-» MnOr + 2ίΝΟζ ( + vodní pára)-» MnOr + 2ίΝΟζ ( + water vapor)

MnOž + HNOz + HN03 -> MnjNOsjz + H2OMnOz + HNOz + HN0 3 -> MnjNOsjz + H2O

IIIIII

HNOz ~HNOz ~

H+ + NO3- -|- 2NO + I-I2OH+ + NO3- -|- 2NO + I-I2O

IVIV

NO + O2 -> 2 NO2 VNO + O2 -> 2 NO2 V

MnO + 2HNO3 -> Mn(NO3)2 + H2O VIMnO + 2HNO3 -> Mn(NO3)2 + H2O VI

K2O (MgO, CaO, NazO, BaO, atd.) + 2HNO3K2O (MgO, CaO, NazO, BaO, etc.) + 2HNO3

- 2KNO3 + H2O- 2KNO3 + H2O

VIIVII

Je zřejmé, že při loužení podle vynálezu je ideálním předpokladem, aby reakce II aIt is clear that in the leaching according to the invention, the ideal prerequisite is that reactions II and

III proběhly současně s hladkou a úplnou konverzí kys.ičn.ku manganičitého na dusičnan manganatý za použití pouze 2 molů kysličníku dusičného. V praxi však dochází k vedlejším reakcím,III occurred simultaneously with the smooth and complete conversion of manganese dioxide to manganese nitrate using only 2 moles of nitric oxide. However, in practice, side reactions occur,

Při způsobu podle vynálezu není tvorba a přítomnost kysličníku dusnatého· sama o sobě žádným problémem; kysličník dusnatý představuje normální a za řízené koncentrace výhodnou složku loužicího systému. Aby však vznikl účinný, v technickém měřítku vyhovující způsob, je třeba se vyvarovat nekontrolované, nerovnovážné tvorby nadbytku kysličníku dusnatého. Je třeba mít na paměti, že jakýkoliv pokus oxidovat kysličník dusnatý vzduchem může mít za následek nejen nevyváženost celého postupu, ale způsobuje i nevyhnutelné ztráty aktivního· a pro okolí škodlivého dusíku únikem do ovzduší.In the process according to the invention, the formation and presence of nitric oxide is not a problem in itself; nitric oxide is a normal and, at controlled concentrations, a beneficial component of the leaching system. However, in order to achieve an efficient, commercially viable process, uncontrolled, non-equilibrium formation of excess nitric oxide must be avoided. It should be borne in mind that any attempt to oxidize nitric oxide with air may not only result in an imbalance in the entire process, but also cause unavoidable losses of active and environmentally harmful nitrogen through escape into the atmosphere.

Loužicí postup podle vynálezu je spjat se skupinou reakcí, označených. jako· reakce VII, které jsou nevyhnutelnými vedlejšími reakcemi, vyžadujícími přesně definované množství kyseliny dusičné. Jak bude patrné z dalšího· rozboru, má se požadované množství kyse.iny dusičná pro reakci VII přidat během loužení přímo· v podobě kyseliny dusičné.The leaching process according to the invention is associated with a group of reactions, designated as reactions VII, which are unavoidable side reactions requiring a precisely defined amount of nitric acid. As will be apparent from the following discussion, the required amount of nitric acid for reaction VII is to be added during leaching directly in the form of nitric acid.

Reakce VI představuje speciální případ, který bude v dalším ještě podrobněji probrán. Pro· stanovení zásadních rysů způsobu podle vynálezu se předpokládá, že k reakcím VI a VII dochází přidáním stechiometrického množství kyseliny dusičné z vnějšího· zdroje. Rovněž se předpokládá, že loužení protrhá v uzavřeném zařízení, které v podstatě zabraňuje přístupu vzduchu během loužení. Ve shodě s tímto rozborem je loužení kysličníku manganičitého jakožto složky rudy kysličníkem dusičitým zcela definováno- reakcemi II III a IV.Reaction VI represents a special case which will be discussed in more detail below. In order to establish the essential features of the process according to the invention, it is assumed that reactions VI and VII occur by adding a stoichiometric amount of nitric acid from an external source. It is also assumed that the leaching takes place in a closed apparatus which substantially prevents the access of air during the leaching. In accordance with this analysis, the leaching of manganese dioxide as an ore component with nitric oxide is completely defined by reactions II, III and IV.

Společným znakem reakcí II, III a IV je kyselina dusitá, a je to skutečně právě chenrcké chování kyseliny dus te, které z velké míry definuje krtické parametry loužicího systému. Z uvedených tří reakcí je reakceThe common feature of reactions II, III and IV is nitrous acid, and it is indeed the chemical behavior of nitrous acid that largely defines the critical parameters of the leaching system. Of the three reactions mentioned, the reaction

IV nejvíce rozhodující pro určení podmínek při loužení. Protože reakce IV je rovnovážnou reakcí s rovnovážnou konstantou K = — 20 při teplotě 20 °C, K = 40 při teplotě 30 °C a extrapolovanými hodnotami K = 80 a 160 při teplotě 40°, respektive 50 °C, lze očekávat, že parciální tlak kysličníku dusnatého se bude měnit s teplotou, koncentrací vodíkových iontů, koncentrací dusičnanových iontů a koncentrací kyseliny dusité způsobem, který lze u systému loužení používajícího· vody předpovědět. Při vysoké koncentraci dusičanu manganatého v roztoku lze předpokládat určitý přesun rovnovážné polohy, přesto však bude existovat rovnovážný stav, při němž lze očekávat vzájemnou závislost tlaku par kysličníku dusnatého, koncentrace kyseliny, teploty a koncentrace kyseliny dusité. Z literatury je známo, že rovnovážná rychlost je poměrně nízká za nižší koncentrací kyseliny a za nižš ch teplot, avšak vysoká za vyšších teplot a za vyšších koncentrací kyseliny. Obecné charakteristické znaky reakce IV byly zde ověřeny na případu vodné soustavy, obsahující dusičnan manganatý. Dva charakteristické znaky rovnovážného stavu reakce ve vodném roztoku dusenanu manganatého mají zvláštní význam pro tento postup, a byly podrobně studovány: tlak par kysličníku dusnatého za různých podmínek a rychlost vratné reakce měřená absorpční rychlostí kysličníku dusnatého. 7, údajů, získaných při poloprovozním postupu, vyplývají tato důležitá zobecnění:IV is most crucial for determining leaching conditions. Since reaction IV is an equilibrium reaction with equilibrium constant K = — 20 at 20°C, K = 40 at 30°C, and extrapolated values of K = 80 and 160 at 40° and 50°C, respectively, it can be expected that the partial pressure of nitric oxide will vary with temperature, hydrogen ion concentration, nitrate ion concentration, and nitrous acid concentration in a manner that can be predicted for a leaching system using water. At high concentrations of manganese nitrate in solution, some shift of the equilibrium position can be expected, but there will still be an equilibrium state at which the interdependence of the vapor pressure of nitric oxide, acid concentration, temperature, and nitrous acid concentration can be expected. It is known from the literature that the equilibrium rate is relatively low at lower acid concentrations and temperatures, but high at higher temperatures and acid concentrations. The general characteristics of reaction IV have been verified here in the case of an aqueous system containing manganese nitrate. Two characteristics of the equilibrium state of the reaction in an aqueous solution of manganese nitrate are of particular importance for this process and have been studied in detail: the vapor pressure of nitric oxide under various conditions and the rate of the reversible reaction as measured by the absorption rate of nitric oxide. 7, the data obtained in the pilot process lead to the following important generalizations:

1. udržuje-li se hodnota ostatních parametrů, jako je teplota, koncentrace vodíkových iontů a koncentrace kysehny dusičné, nezměněná, vzrůstá parciální tlak kysličníku dusnatého se zvyšující se koncentrací dusičnanu manganatého· v roztoku. Parciální tlak kysličníku dusnatého nad 30%ním roztokem dusičnanu manganatého je více než dvojnásobkem jeho hodnoty nad čistou vodou;1. If the value of other parameters, such as temperature, hydrogen ion concentration and nitric acid concentration, is kept unchanged, the partial pressure of nitric oxide increases with increasing concentration of manganese nitrate in the solution. The partial pressure of nitric oxide over a 30% manganese nitrate solution is more than twice its value over pure water;

2. za normálních provozních podmínek je rychlost zpětné reakce IV menší než rychlost dopředně reakce a závisí velice na koncentraci kyseliny. Rychlost absorpce kysličníku dusnatého se tedy přibližně vždy zdvojnásobí při poklesu pH o polovinu jednotky mezi hodnotami pH 1,5 až 0. Vliv teploty na rychlost zpětné reakce je poměrně malý.2. Under normal operating conditions, the rate of the reverse reaction IV is less than the rate of the forward reaction and depends strongly on the acid concentration. The rate of nitric oxide absorption therefore approximately always doubles with a decrease in pH of half a unit between pH values of 1.5 and 0. The effect of temperature on the rate of the reverse reaction is relatively small.

Když se specifické charakteristické znaky reakce IV aplikují na provozní loužicí systém zahrnující pouze reakce II, lil a IV, jsou určité provozní parametry nyní jasné. Je třeba poznamenat, že „provozním loužicím systémem“ se rozumí systém, v němž reakce I a II protrhají řízenou a nomuiální rychlostí. Rovněž je třeba znovu zdůraznit, že při tomto rczboru se předpokládá, že loužicí systém je uzavřený a dovoluje pouze zanedbatelný přístup vzduchu a/nebo ztrátu kysličníku dusnatého nebo· kysličníku dusioitého v plynné podobě. Tyto· parametry jsou:When the specific characteristics of reaction IV are applied to an operational leaching system comprising only reactions II, III and IV, certain operational parameters are now clear. It should be noted that an "operational leaching system" is understood to mean a system in which reactions I and II proceed at a controlled and nominal rate. It should also be emphasized again that in this discussion it is assumed that the leaching system is closed and allows only negligible air ingress and/or loss of nitric oxide or nitrous oxide in gaseous form. These parameters are:

1. kyselina dusitá, vznikající reakcí II, se musí rychle rozptýlit v reakčním prostředí, aby se zabránilo vysokým místním koncentracím. Nestane-li se tak, potom rychlost dopředně reakce IV, vyvolaná vysokými místními koncentracemi, způsobuje rychlejší tvorbu kysličníku dusnatého, než aby se celé vzniklé množství mohlo opět rozpustit v systému, a rovnovážný stav se nemůže udržet. Výsledkem je nekontrolovaná, nerovnovážná a nepřetržitá tvorba kysličníku dusnatého;1. The nitrous acid produced by reaction II must be rapidly dispersed in the reaction medium to avoid high local concentrations. If this does not happen, the forward rate of reaction IV, caused by high local concentrations, causes nitric oxide to be formed faster than the entire amount formed can be re-dissolved in the system, and the equilibrium state cannot be maintained. The result is uncontrolled, non-equilibrium and continuous nitric oxide formation;

2. hodnota pH systému se musí udržovat pod asi 4,0, aby rychlost zpětné reakce IV se výrazně projevila pro udržení rovnovážného stavu systému;2. the pH of the system must be maintained below about 4.0 so that the rate of the IV reverse reaction is significantly affected to maintain the equilibrium state of the system;

3. kysličník manganičitý jakožto složka rudy musí být přítomen v dostatečném stechiometrickém nadbytku nebo musí mít dostačující nadbytek plochy povrchu vzhledem k obsahu kyseliny dusité v loužicím roztoku, aby reakce III mohla probíhat rychlostí, která udrží koncentraci kyseliny dusité pod kritickou hodnotou, spjatou s maximálně přípustným tlakem par kysličníku dusnatého· v rovnovážném stavu;3. manganese dioxide as a component of the ore must be present in sufficient stoichiometric excess or must have a sufficient excess surface area relative to the nitrous acid content of the leaching solution so that reaction III can proceed at a rate that keeps the nitrous acid concentration below the critical value associated with the maximum allowable vapor pressure of nitric oxide in the equilibrium state;

4. horní teplotní mez je přibližně 80 °C z těchto tří důvodů:4. The upper temperature limit is approximately 80°C for these three reasons:

a) hodnota rovnovážné konstanty K se rychle zvětšuje s teplotou, což má z,a následek stále nižší rovnovážnou koncentraci kyseliny dusité a současně zřetelně vzrůstající parciální tlak kysličníku dusnatého;a) the value of the equilibrium constant K increases rapidly with temperature, which results in an ever lower equilibrium concentration of nitrous acid and at the same time a clearly increasing partial pressure of nitric oxide;

b] rychlost dopředně reakce IV se zvyšuje s teplotou, což má za následek stále kratší časové Intervaly mezi vznikem kyseliny dusité reakcí II a jejím rozptýlením (viz cdst. Ij;b] the rate of the forward reaction IV increases with temperature, resulting in increasingly shorter time intervals between the formation of nitrous acid by reaction II and its dissipation (see cdst. Ij;

,c) tlak vodních par se rychle zvyšuje s teplotou, což omezuje přípustný parciální tlak. kysličníku dusnatého.,c) the water vapor pressure increases rapidly with temperature, which limits the allowable partial pressure of nitric oxide.

Je třeba poznamenat, že s případnou výj rukou výše uvedeného· parametru 2. je mezní hodnota kteréhokoliv z výše uvedených proměnných parametrů závislá na mezní hodnotě stanovené pro ostatní parametry. Bude tedy rychlost dispergování (parametrIt should be noted that, with the possible exception of parameter 2 above, the limit value of any of the above variable parameters is dependent on the limit value set for the other parameters. Thus, the dispersion rate (parameter

1.) závislá na mezní teplotě (parametr 4.) a minimální nadbytek kysličníku manganičitého, obsaženého· v rudě, bude závislý na pH a na teplotě.1.) dependent on the limiting temperature (parameter 4.) and the minimum excess of manganese dioxide contained in the ore will depend on pH and temperature.

Pro uvedený systém lze stanovit jedno omezení, čímž bude možno určit výše uvedené limitní hodnoty. Aby totiž nevzírkl tlakový loužicí systém, nemá součet tlaku vodních par nad loužicím systémem a parciálního tlaku kysličníku dusnatého· přesáhnout hodnotu atmosfér ckého tlaku. Toto· omezení spolu s pH a teplotou jsou jediné parametry, které lze stanovit nezávisle s přijatelnou přesností. Teplota se má udržovat v rozmezí, daném nejvyšší horní mezí asi 83 °C, a s výhodou bude v rozmezí od asi 40 do· asi 50 °G.One limitation can be established for the system, which will allow the above-mentioned limit values to be determined. In order not to blow up the pressure leaching system, the sum of the water vapor pressure above the leaching system and the partial pressure of nitric oxide should not exceed atmospheric pressure. This limitation, together with pH and temperature, are the only parameters that can be determined independently with acceptable accuracy. The temperature should be maintained within a range given by the highest upper limit of about 83 °C, and will preferably be in the range of about 40 to about 50 °C.

Na tomto· místě je vhodné popsat vliv hodnoty pH systému na reakci III. Tato reakce je oxidačně redukční reakcí, při níž hrají roli vodíkové ionty, a je proto závislá na hodnotě pH. Oxidačním činidlem je kysličník manganičitý, redukčním činidlem je kyselina dusitá. Základní thermodynamická data uvádějí oxidační potenciály obou příslušných elektrodových reakcí takto:At this point it is appropriate to describe the effect of the pH value of the system on reaction III. This reaction is an oxidation-reduction reaction in which hydrogen ions play a role and is therefore dependent on the pH value. The oxidizing agent is manganese dioxide, the reducing agent is nitrous acid. Basic thermodynamic data give the oxidation potentials of both relevant electrode reactions as follows:

HNO.I + HzO = NOa + 3H+ + 2e 0,94 V Mn2+ + 2 HzO = MnOz + 4ΗΨ + 2e 1,2(3 VHNO.I + HzO = NOa + 3H+ + 2e 0.94 V Mn 2+ + 2 HzO = MnOz + 4Η Ψ + 2e 1.2(3 V

Za standardních podmínek činí hodnota Λ V, tj. hnací síla oxidačně redukční reakce, D,29 V. Oxidačně redukční hodnoty za skutečných provozních podmínek lze přibližně vyjádřit takto:Under standard conditions, the value of Λ V, i.e. the driving force of the oxidation-reduction reaction, is D.29 V. The oxidation-reduction values under actual operating conditions can be approximately expressed as follows:

O 050 'ΉΝΟ2 = 0,94 +-~^log νΜηθ2 = 1,23 -)0,0)59 ,O 050 'ΉΝΟ2 = 0.94 +-~^log ν Μηθ2 = 1.23 -)0.0)59 ,

--iOg [Mn2+] [·3η+ ?* kde hodnoty [NCtr] a [Mn2+] lze přibližně vyjádřit jako 4,0, respektive 2,0 u 30%ního roztoku dusičnanu manganatéhe· a hodnotu [aH+] lze uvést ve vztahu k pH. Hodnota [HNiOz] se dá přibližně odvodit z podmínek ustáleného provozu, uvedených v následných příkladech. Pro účinný loužicí systém, kde nevzniká plynný kysličník dusnatý, musí být koncentrace kyseliny dusité značně nižší než 0,1 g/1, a pravděpodobně v rozmezí 00,2 až 0,05 g/1. Hodnotu molární koncentrace kyseliny dusité je pro· výpočtové účely možno uvažovat jako 0,031 M (0,0)5 g/lj. Použlím těchto hodnot lze z výše uvedených rovnic vypočíst tyto· údaje:--i O g [Mn 2+ ] [·3η+ ?* where the values of [NCtr] and [Mn 2+ ] can be approximately expressed as 4.0 and 2.0, respectively, for a 30% solution of manganese nitrate· and the value of [a H+ ] can be related to pH. The value of [HNiOz] can be approximately derived from the steady-state operating conditions given in the following examples. For an efficient leaching system where nitric oxide gas is not produced, the concentration of nitrous acid must be considerably lower than 0.1 g/l, and probably in the range of 00.2 to 0.05 g/l. The molar concentration of nitrous acid can be considered for calculation purposes as 0.031 M (0.0)5 g/l. Using these values, the following data can be calculated from the above equations:

pH pH ( aH + ) ( and H + ) ΉΝ02 ΉΝ02 0 0 1 1 1,05 1.05 1 1 0,1 0.1 0,9)3 0.9)3 2 2 0,01 0.01 0,86 0.86 3 3 0,001 0.001 0,78 0.78 4 4 0,0001 0.0001 0,69 0.69 5 5 0,00001 0.00001 0 60 0 60

νΜηθ2 Δ v (hnací síla] ν Μηθ2 Δ v (driving force]

1,22 1.22 0,17 0.17 3,10 3.10 0,14 0.14 0,98 0.98 0,11 0.11 0,86 0.86 0,08 0.08 0,74 0.74 0,05 0.05 0,62 0.62 0,02 0.02

Tato· data jasně ukazují závislost kritické hodnoty Δν na kyselisti. Hnací síla v okolí pH přibližně 1,0 je asi dvojnásobná než v okolí pH 3,0 a asi trojnásobná než v okolí pH 4,0. Vskutku, sníží-li se postupně hodnoty koncentrace kyseliny dusité, klesá hnací síla loužicí reakce a to až na nulu při pH 5, což znamená, že loužení nemůže probíhat s vysokou účinností za vyšších hodnot pH.These data clearly show the dependence of the critical value Δν on the acid medium. The driving force around pH 1.0 is about twice that around pH 3.0 and about three times that around pH 4.0. Indeed, as the nitrous acid concentration gradually decreases, the driving force of the leaching reaction decreases, reaching zero at pH 5, which means that leaching cannot proceed with high efficiency at higher pH values.

Z toho· je patrné, že chemismus reakce III zřetelně vyžaduje nejvyšší hodnotu pH v rozmezí 3 až 4, nad níž loužicí postup nebude probíhat.From this it is apparent that the chemistry of reaction III clearly requires a maximum pH value in the range of 3 to 4, above which the leaching process will not proceed.

Viiv přivádění vzduchu do loužicího systému lze nyní vhodně uvažovat ve spojitosti s loužicím systémem. Již v předchozím rozboru bylo uvedeno·, že loužení nemůže probíhat účinně, pokud systém nedosáhne určitého stupně kyselosti. V dalším budou uvedeny údaje, ze kterých je patrné, že prakťcky použitelné rychlosti loužení nelze dosáhnout při hodnotě pH nad asi 2. Jestliže se zavádí plynný kysličník dusičitý do vodné suspenze kysličníku manganičitého v podobě rudy, aniž se reguluje hodnota pH, potom počátečními reakcemi jsou pouze reakce II a IV, čímž se dospěje k následující ce kove reakci:The introduction of air into the leaching system can now be conveniently considered in connection with the leaching system. It has been stated in the preceding discussion that leaching cannot proceed effectively unless the system reaches a certain degree of acidity. The following data will be presented from which it will be seen that practically usable leaching rates cannot be achieved at pH values above about 2. If gaseous nitrogen dioxide is introduced into an aqueous suspension of manganese dioxide in the form of ore without controlling the pH value, then the initial reactions are only reactions II and IV, resulting in the following overall reaction:

NOž + H2O -- 2 HNO3 + NO VílíNOz + H2O -- 2 HNO3 + NO Fairy

Reakcí VIII, jak je patrno, vzniká kyselina dusičná za ztráty kysličníku dusnatého. Když vznikne dostatečný nadbytek kyselny dusičné, aby se tím hodnota pH snížila na pracc-vní výši přibližně 2 nebo méně, začne probíhat reakce III. V průběhu loužení rudy jak kysličník manganatý, tak i kysličníky kovů obsažené v rudě reagují s nadbytkem kyseliny dusičné (reakce VI a Vlij a systém se opět vrátí k reakci VIII, aby se znovu ustavila požadovaná koncentrace kyseliny dušené. Je tedy zřejmé, že za nepřítomnosti některého dalšího nebo· vnějšího zdroje kyseliny dusičné pro reakci nečistot, tj, kysličníků kovů, bude toužením nevratně vznikat kysličník dusnatý. Jestliže se obsah kysličníku manganičitého v loužicím tanku sníží protiproudným loužením až na hodnotu, při •níž nadbytek kysličníku manganičitého· je již nedostatečný, aby reakce III mohla držet krok s reakcí II, dojde k nahromadění kyseliny dusité a reakcí IV c;pět začne vzn ikat kysličník dusnatý a kyselina dusičná. Jinými slovy, reakce VIII může opět hrát důležitou nebo i převládající roli. Proto, i když běžný protlproudný loužicí systém -může snížit na minimum ztráty kysličníku manganicitého, zvýší velmi znatelně ztrátu dusíku. Třetí zdroj kysličníku dusnatého· se může vytvořit jako· důsledek použitého· zařízení. Pokud se použije zaváděcí trubice, zasahující pod hladinu suspenze, k zavádění vodní páry a kysličníku dusičitého do· loužicích tanků, působící zaváděcí trub ce jako· kondenzační chladič se studenými stěnami. Kysličník dusičitý a vodní pára, které se přivádějí touto trubicí, částečně kondenzují na vnitřním povrchu zaváděcí trubice za vzniku kapalného filmu, který obsahuje značný podíl kyseliny dus’té. V tomto kapalném filmu bude reakce VIII pokračovat až do úplného· skončení. Každý z těchto dvou posledně uvedených zdrojů kysličníku dusnatého může způsobit vznik nadbytku kysličníku dusnatého· Použitím vzduchu k oxidaci nadbytku kysličníku dusnatého· na kysličník dusičitý podle reakce V se do soustavy zavádí inertní plyn, tj. dusík, který bude mít snahu odnášet kysličník dusnatý ze soustavy, čímž bude nutit reakci IV, aby postupovala vždy v dopředném směru, a odstraní tím jakoukoliv možnost ustavení rovnovážného· stavu, kterým· by se předešlo nevratné tvorbě kysličníku dusnatého.Reaction VIII, as can be seen, produces nitric acid with the loss of nitric oxide. When a sufficient excess of nitric acid is produced to reduce the pH to a working level of about 2 or less, reaction III begins to proceed. During the leaching of the ore, both the manganese dioxide and the metal oxides contained in the ore react with the excess nitric acid (reactions VI and VIII) and the system reverts to reaction VIII to reestablish the desired concentration of nitric acid. It is therefore clear that in the absence of any additional or external source of nitric acid for the reaction of the impurities, i.e., the metal oxides, nitric oxide will inevitably be produced. If the manganese dioxide content in the leaching tank is reduced by countercurrent leaching to a level at which the excess manganese dioxide is no longer sufficient to keep up with reaction III, nitrous acid will accumulate and reaction IV will produce nitric oxide and nitric acid. In other words, reaction VIII may again play an important or even predominant role. Therefore, although a conventional countercurrent leaching system can reduce the to a minimum of manganese dioxide loss, will increase nitrogen loss very noticeably. A third source of nitric oxide may be formed as a result of the equipment used. If an inlet tube extending below the surface of the suspension is used to introduce water vapor and nitrogen dioxide into the leaching tanks, the inlet tube acts as a cold-walled condenser. The nitrogen dioxide and water vapor introduced through this tube partially condense on the inner surface of the inlet tube to form a liquid film containing a significant proportion of nitric acid. In this liquid film, reaction VIII will continue to complete. Either of these last two sources of nitric oxide may cause an excess of nitric oxide to form. By using air to oxidize the excess nitric oxide to nitrogen dioxide according to reaction V, an inert gas, i.e. nitrogen, is introduced into the system, which will have the effect of remove nitric oxide from the system, thus forcing reaction IV to always proceed in the forward direction, thereby eliminating any possibility of establishing an equilibrium state that would prevent the irreversible formation of nitric oxide.

Bez regulování teploty v loužmích tancích se dá očekávat, že se teplota přiblíží teplotě varu nebo· ji dosáhne. Bylo již uvedeno, že vysoké teploty urychlují rychlost dopředně reakce IV kromě toho, že posunují rovnovážný stav daleko· doprava. Při teplotách blízkých teplotě varu nebo při teplotě varu může vysoký tlak vodních par spolu se vze217953Without temperature control in the leach tanks, the temperature can be expected to approach or reach the boiling point. It has already been stated that high temperatures accelerate the rate of the forward reaction IV in addition to shifting the equilibrium far to the right. At temperatures close to or at the boiling point, the high vapor pressure of water, together with the increase in the boiling point, can cause the reaction to proceed at a constant temperature.

1S stupem parciálního^ tlaku kysličníku dusnatého způsobit nadměrné vypuzování kysličníku dusnatého, čímž. se narušuje rovnovážný stav systému.An increase in the partial pressure of nitric oxide can cause excessive expulsion of nitric oxide, thereby disturbing the equilibrium state of the system.

Aby byl celkový postup v rovnováze, je třeba, aby každá hmotnostní jednotka dusičnanu manganatého, rozloženého na kysličník manganičitý jakožto produkt a kysličník dusičitý, byla beze zbytku regenerovaná pomocí kysličníku dusí čitého· při loužicí reakci. Případné dus’čnany kovů, vznikající z kyseliny dusičné vytvořené při kombinovaných reakcích IV a V, znamenají ztrátu kysličníku dusičitého z oběhu, protože tento dusík již nelze získat zpět rozkladem dusičnanu alkalického kovu. V tomto případě tedy je nutné přidávat kysličník dusičitý do oběhu z vnějšího· zdroje, aby se udržela celková rovnovážná bilance při toužení a rozkladu. V praxi představuje kysličník dusičitý s ekonomického hlediska špatně se doplňující chemikálii. Vhodným řešením, jak ]:ž bylo výše uvedeno, je přidávat kyselinu dusičnou jakožto· chemikálii, kterou je nutno doplňovat, taikže reakcí VII se z celkového postupu neztrácí kysličník dusičtý, potřebný k stechiometricky vyváženému StavuIn order for the overall process to be in equilibrium, it is necessary that each unit mass of manganese nitrate decomposed into manganese dioxide as a product and nitrogen dioxide be completely regenerated with nitrogen dioxide in the leaching reaction. Any metal nitrates formed from the nitric acid formed in the combined reactions IV and V mean a loss of nitrogen dioxide from the circulation, since this nitrogen can no longer be recovered by the decomposition of the alkali metal nitrate. In this case, it is therefore necessary to add nitrogen dioxide to the circulation from an external source in order to maintain the overall equilibrium balance during the aspiration and decomposition. In practice, nitrogen dioxide is an economically difficult chemical to replenish. A suitable solution, as mentioned above, is to add nitric acid as a chemical that must be replenished so that reaction VII does not lose the nitric oxide needed for a stoichiometrically balanced state from the overall process.

Před definováním optimálního loužďho systému dříve uvedenými parametry je vhodné probrat speciální případ představovaný reakcí VI kysličníku manganatého s kyselinou dus čnou. Na rozdíl cd reakce VII, při níž nelze prakticky regenerovat kysličník dusičitý z dusičnanů alkalických kovů, se dusík obsažený v kyselině dusčné, potřebné pro· reakci VI, nasedne získá zpět jakožto kysličník dusičitý. To znamená, že kyselina dusičná, potřebná pro reakci VI, může být ve skutečnosti regenerována kombinací reakcí II, IV a V bez ztráty v celkovém postupu. Ve skutečnosti použití vnějšího zdroje kyseliny dusičné pro reakci VI, jak bylo výše předpokládáno za účelem jasnějšího stanovení základních parametrů, vede k teoretické nerovnováze postupu tím, že vzniká nadbytek roztoku dusičnanu manganatého, obvykle asi 5%.ní, ovšem skutečné množství závisí na oxidačním stupni rudy. Oxidace kysličníku dusnatého, jak je naznačena reakcí V, se nedá účinně provádět vzduchem, protože inertní dusík ve vzduchu strhává a odnáší kysličník dusnatý ze soustavy a není možno proto ustavit rovnovážný stav reakce IV. Oxidaci lze vhodně provádět čistým kyslíkem, ovšem s přihlédnutím k provozním podmínkám.Before defining the optimal leach system with the parameters previously given, it is useful to discuss the special case represented by the reaction VI of manganese dioxide with nitric acid. Unlike reaction VII, in which it is practically impossible to regenerate nitrogen dioxide from alkali metal nitrates, the nitrogen contained in the nitric acid required for reaction VI is recovered as nitric oxide. This means that the nitric acid required for reaction VI can in fact be regenerated by a combination of reactions II, IV and V without loss in the overall process. In fact, the use of an external source of nitric acid for reaction VI, as assumed above for the purpose of more clearly defining the basic parameters, leads to a theoretical imbalance in the process by producing an excess of manganese nitrate solution, usually about 5%, but the actual amount depends on the oxidation state of the ore. Oxidation of nitric oxide, as indicated by reaction V, cannot be effectively carried out with air because the inert nitrogen in the air entrains and carries nitric oxide from the system and it is therefore not possible to establish an equilibrium state for reaction IV. Oxidation can be conveniently carried out with pure oxygen, but taking into account the operating conditions.

Použití kyslíku v průmyslovém provozu je závislé na dvou obecních činitelíchThe use of oxygen in industrial operations depends on two general factors

1. na procentovém cibsahu manganu ve formě sloučenin s nižším mocenstvím v rudě; je-li manganu v podobě sloučenin s nižším mocenstvím mnoho·, je použití kyslíku vhodné;1. on the percentage of manganese in the form of compounds with lower valence in the ore; if manganese in the form of compounds with lower valence is abundant, the use of oxygen is appropriate;

2. na rozsahu ztrát roztoku dusičnanu manganatého v dalších částech postupu.2. on the extent of losses of manganese nitrate solution in other parts of the process.

Při všech postupech dochází obvykle k určitým materiálovým ztrátám, a v případě způsobu podle vynálezu jde takřka zcela o ztráty v podobě roztoku dusičnanu manganatého. Je tedy obvykle nutné doplňovat určité ztráty, způsobené rozlitím dusičnanu manganatého. Kromě rozlití může určitý podíl roztoku dusičnanu manganatého· být ztracen spolu s dusičnany alkalických kovů při jejich odstraňování z oběhu. Z toho potom vyplývá, že potřeba dalšího· dusičnanu manganatého pro doplňování, spolu s jakostí rudy a s ekonomickými faktory bude určovat, zda se určitý podíl reakce VI kysličníku manganatého s kyselinou dusičnou má provádět s kyselinou dusičnou, vzniklou zavedením řízeného množství čistého kyslíku do loužcího systému.In all processes, some material loss usually occurs, and in the case of the process according to the invention, this loss is almost entirely in the form of manganese nitrate solution. It is therefore usually necessary to make up for some loss caused by spillage of manganese nitrate. In addition to spillage, some manganese nitrate solution may be lost with the alkali metal nitrates when they are removed from circulation. It follows that the need for additional manganese nitrate for make-up, together with the quality of the ore and economic factors, will determine whether a certain proportion of the reaction of manganese oxide VI with nitric acid is to be carried out with nitric acid produced by introducing a controlled amount of pure oxygen into the leaching system.

Loužicí systém podle vynálezu, spočívající na výše uvedených parametrech, zahrnuje:The leaching system according to the invention, based on the above parameters, includes:

,a) zavedení kysličníku dusičitého a vodní páry z jakéhokoliv zdroje nebo z rozkladu roztoku dusičnanu manganatého do vodného loužicího prostředí, obsahujícího s výhodou dusičnan manganatý, takovým způsobem, že se vzniklá kyselina dusitá rychle rozptýlí v kapalném prostředí, aby se zabránlo vzniku vysokých koncentračních gradientů,,a) introducing nitrogen dioxide and water vapor from any source or from the decomposition of a manganese nitrate solution into an aqueous leaching medium, preferably containing manganese nitrate, in such a way that the resulting nitrous acid is rapidly dispersed in the liquid medium to prevent the formation of high concentration gradients,

b) ihned potom se roztok ze stupně a) uvede ve styk s rudou, čímž se jím z rudy vytouží obsažený kyslík manganičitý, přičemž se udržuje dostatečný nadbytek rudy (dostatek plochy povrchu rudy vzhledem k dynamice systému) k udržení dostatečně nízké koncentrace kyseliny dusité tak, aby se rovnovážný parciální tlak kysličníku dusnatého· udržoval v rozmezí od asi 2,7 kPa do· asi 26,6 kPa, přičemž prakticky horní mez součtu parciálního tlaku kysličníku dusnatého a tlaku vodních par nad touženou suspenzí je menší než 101,3 kPa, tj. iržší než atmosférický tlak,b) immediately thereafter, the solution from step a) is brought into contact with the ore, thereby extracting the manganese dioxide contained therein from the ore, while maintaining a sufficient excess of ore (sufficient surface area of the ore relative to the dynamics of the system) to maintain a sufficiently low concentration of nitrous acid so that the equilibrium partial pressure of nitric oxide is maintained in the range of about 2.7 kPa to about 26.6 kPa, with the practical upper limit of the sum of the partial pressure of nitric oxide and the water vapor pressure above the extracting suspension being less than 101.3 kPa, i.e. higher than atmospheric pressure,

c) přičemž se teplota toužení suspenze udržuje pod asi 80 °C, s výhodou v rozmezí asi 30 .až 55 °C, a pH v rozmezí od asi 0,5 do· asi 1,5, s horní hranicí výhodně asi 3,0 ac) wherein the temperature of the slurry is maintained below about 80°C, preferably in the range of about 30 to 55°C, and the pH is maintained in the range of about 0.5 to about 1.5, with an upper limit preferably of about 3.0, and

d) hmotnostní koncentrace dusičnanu manganatého· ve vodném loužicím systému se výhodně udržuje v rozmezí od asi 2i5 do asi 35 °/o, obvykle do· asi 50 %.d) the weight concentration of manganese nitrate in the aqueous leaching system is preferably maintained in the range of from about 2.5 to about 35%, usually up to about 50%.

Atmosféra nad povrchem kapaliny má při toužení být uzavřena tak, aby byl znemožněn přístup vzduchu a/nebo ztráta .kysličníku dusnatého nebo kysličníku dusičitého. Z konstrukčního· hlediska pro· praxi nemusí být tento uzavřený prostor konstruován jako· tlakový, ačkoliv je teoreticky možno· .použít tlakového systému. Kdyby se použilo tlakového prostoru, bylo· by možno vhodně revidovat omezení součtu parciálního tlaku kysličníku dusnatého· a tlaku vodní páry, který, jak j;ž bylo výše uvedeno, nemá přesáhnout atmosférický tlak, jakož i omezení horní teploty a bylo by možno· příslušně zvýšit tlak.The atmosphere above the liquid surface should be closed so as to prevent the entry of air and/or the loss of nitric oxide or nitrogen dioxide. From a design point of view, for practical purposes, this closed space need not be designed as a pressurized space, although a pressurized system is theoretically possible. If a pressurized space were used, the limitations on the sum of the partial pressure of nitric oxide and the water vapor pressure, which, as mentioned above, should not exceed atmospheric pressure, as well as the upper temperature limitations, could be appropriately revised and the pressure could be increased accordingly.

Obecně se veškerá regulace provozních parametrů dá provádět běžným zařízením. Pro ovládání teploty vyhovují chladicí hady nebo výměník tepla; k udržováni hodnoty pH je možno použít pH metru spolu s čerpadlem kyseliny; pokud jde o ostatní regulační zařízení, jde o zcela běžná zařízení.In general, all control of operating parameters can be carried out by conventional equipment. Cooling coils or a heat exchanger are suitable for temperature control; a pH meter can be used together with an acid pump to maintain the pH value; as for other control equipment, these are completely conventional devices.

Mechanická zařízení ke splnění požadavků uvedených v odstavci aj a b) však vyžadují podrobnější rozbor. Z požadavku na stupeň aj, aby kyselina dusitá z .reakce kysličníku dusičitého s vodou se ihned rozptýlila ve vodném loužicím prostředí, jasně vyplývá použití některého typu míchaného' systému jako nejběžnějšího zařízení pro dispergování. Bude-li se uvažovat tank s míchadlem, zbývá stále ještě problém zavádění kysličníku dusičitého a vodní páry do míchané kapalné suspenze v tanku. Je třeba brát v úvahu, že jakákoliv plocha zařízeni přivádějícího· plyn, která slouží jako· kondenzační chladič se studenými stěnám’, způsobuje nadměrnou tvorbu kysličníku dusnatého. Používá-li se zkrápění, je třeba stěny zkrápěcího zařízení izolovat proti přestupu tepla, nebo· musí neizolovaná zkrápěcí trubka procházet postranní stěnou tanku. V obou případech vyžaduje zavádění plynů pod hladinou kapaliny, aby plyny byly vyráběny pod tlakem nebo přiváděny pomocí dmychadla. Rovněž při odtahování suspenze' sacím účinkem kondenzování par kysličníku dusičitého· a vody se vyskytují problémy. Všechny tyto aspekty jsou z konstrukčního hlediska nepříjemné. Mnohem vhodnějším řešením je použití kontaktního· kondenzačního chladiče jakožto· zařízení k uvádění plynů do· styku, s kapalným prostředím loužicího systému. Jestliže se kapalné loužicí prostředí recykluje konstantním kondenzačním chladičem vysokou průtokovu rychlostí, lze koncentrační a teplotní gradienty uvnitř kontaktního· kondenzačního chladiče udržovat velmi nízké a jestliže kondenzační chladič ústí bezprostředně do míchaného· tanku je časový interval, než dojde k úplnému rozptýlení kondenzátu v míchaném tanku, zanedbatelný. Kontaktní kondenzační chladič odstraňuje problémy s kondenzačním chladičem se studenými stěnami, jakož i problémy související s tlakem. Všechna potrubí, kudy se vede kysličník dusičitý a vodní pára, mají být izolována, aby se zabránilo· kondenzaci na stěnách.. Další výhodou použití kontaktního kondenzačního· chladiče při zavádění kysličníku dusičitého a vodní páry do vodného loužicího systému je, že do· .recyklovaného· proudu, procházejícího kontaktním kondenzačním chladičem, lze vestavět zařízení pro· výměnu tepla pro řízení teploty loužicího systému.However, the mechanical devices to meet the requirements of paragraphs aj and b) require more detailed analysis. The requirement for stage aj that the nitrous acid from the 'reaction of nitrogen dioxide with water is immediately dispersed in the aqueous leaching medium clearly indicates the use of some type of stirred system as the most common dispersing device. If a stirred tank is considered, there still remains the problem of introducing the nitrogen dioxide and water vapor into the stirred liquid suspension in the tank. It should be noted that any area of the gas supply equipment which serves as a 'cold-wall condenser' will cause excessive nitric oxide formation. If spraying is used, the walls of the spraying device must be insulated against heat transfer, or the uninsulated spray pipe must pass through the side wall of the tank. In both cases, the introduction of gases below the liquid level requires that the gases be produced under pressure or supplied by a blower. Problems also arise when withdrawing the suspension by the suction effect of condensation of nitrogen dioxide and water vapor. All of these aspects are inconvenient from a design point of view. A much more suitable solution is to use a contact condenser as a device for bringing the gases into contact with the liquid medium of the leaching system. If the liquid leaching medium is recycled through a constant condenser at a high flow rate, the concentration and temperature gradients within the contact condenser can be kept very low and if the condenser opens directly into the stirred tank, the time interval before the condensate in the stirred tank is completely dispersed is negligible. The contact condenser eliminates the problems of the cold-wall condenser as well as the pressure-related problems. All pipes carrying nitrogen dioxide and water vapor should be insulated to prevent condensation on the walls. Another advantage of using a contact condenser to introduce nitrogen dioxide and water vapor into an aqueous leaching system is that heat exchange equipment can be incorporated into the recycled stream passing through the contact condenser to control the temperature of the leaching system.

Z hlediska zařízení a obecných požadavků postupu lze požadavkům reakce III a rovnovážným podmínkám reakce IVIn terms of equipment and general process requirements, the requirements of reaction III and the equilibrium conditions of reaction IV can be

HNO2^H++ NOf 2 NO + HZO vyhovět současně. Tyto· požadavky zahrnují praktický činitel, o· kterém nebyla zmínka jako o jednom z kritických chemických parametrů postupu, totiž že roztok, obsažený v loužicím systému, který obsahuje regenerovaný roztok dusičnanu manganatého, se musí odvádět do dalších stupňů zpracování, an;ž by došlo· ke znatelnější ztrátě nevyloužené rudy. O výhodných řešeních tohoto problému bude pojednáno jednotlivě u různých kategorií s přihlédnutím k fyzikálnímu charakteru a ceně použité surové rudy. Nejjedncdušší je řešení v případě velmi levné suroviny, která je přirozeně jemně prášková. Výhodné loužicí zařízení sestává z velkého tanku, opatřeného zařízením pro· míchání suspenze, který je spojen s alespoň jedním kontaktním kondenzačním chladičem, ústícím přímo do tanku. Loužení se s výhodou provádí nepřetrž:tě. Je-li tank dostatečně velký, může obsahovat dostatečný nadbytek rudy k udrženi vhodné reakční rychlosti v přítomnosti poměrně malého množství nezreagované rudy v objemové jednotce. Ztráty rudy, jak se loužená suspenze odvádí do dalšího stupně zpracování, jsou proto minimální. Při konkrétním pokusu s prováděním způsobu podle vynálezu s rudou o hmotnostním obsahu 76 % kysličníku manganičitého· a s částicemi o velikosti do 74 μτη bylo· dosaženo vyloužení 2270 kilogramů kysličníku manganičitého jakožto produktu za den v loužicím tanku o objemu 9500 litrů, neboli 0,24 .kg kysličníku manganičitého jakožto· produktu na 1 litr toužené suspenze za den, při koncentraci nezreagované rudy odpovídající 0,0198 kg kysličníku manganičitého na 1 litr. Protože hmotnostní koncentrace dusičnanu manganatého v toužené suspenzi je 30 °/o, což odpovídá 0,19 kg kysličníku manganičitého· jakožto produktu na 1 litr, činí ztráta v podobě nezreagovaného zbytku z loužicího tanku pouze 10,4 % z přiváděné rudy. Tato· ztráta není nadměrná v případě rudy velmi nízké ceny. Další kritické faktory, které byly dodržovány při zkoušce, byly: teplota 45 °C a pH v rozmezí cd asi 1,0 do asi 1,3. Účinnost toužení, vztaženo na kysličník dusičitý, je vyšší než 99,8 °/o.HNO 2 ^H + + NOf 2 NO + H Z O be satisfied simultaneously. These requirements include a practical factor which has not been mentioned as one of the critical chemical parameters of the process, namely that the solution contained in the leaching system, which contains the regenerated manganese nitrate solution, must be discharged to further processing stages , otherwise there would be a more appreciable loss of unleached ore. The preferred solutions to this problem will be discussed individually for the various categories, taking into account the physical character and cost of the raw ore used. The simplest solution is in the case of very cheap raw material which is naturally finely powdered. The preferred leaching plant consists of a large tank provided with a device for stirring the suspension, which is connected to at least one contact condenser, which flows directly into the tank. The leaching is preferably carried out continuously . If the tank is large enough, it can contain a sufficient excess of ore to maintain a suitable reaction rate in the presence of a relatively small amount of unreacted ore per unit volume. Losses of ore as the leached slurry is carried to the next stage of processing are therefore minimal. In a specific experiment with the process of the invention with ore containing 76% by weight manganese dioxide and with particles up to 74 μm in size, 2270 kilograms of manganese dioxide as product per day were obtained in a 9500 liter leaching tank, or 0.24 kg of manganese dioxide as product per liter of desired slurry per day, with an unreacted ore concentration corresponding to 0.0198 kg of manganese dioxide per liter. Since the mass concentration of manganese nitrate in the aspirated suspension is 30%, which corresponds to 0.19 kg of manganese dioxide as product per liter, the loss in the form of unreacted residue from the leaching tank is only 10.4% of the ore fed. This loss is not excessive in the case of very low-priced ore. Other critical factors observed in the test were: a temperature of 45°C and a pH in the range cd about 1.0 to about 1.3. The aspirating efficiency, based on nitrogen dioxide, is greater than 99.8%.

V případě, že surová ruda je v přírodním stavu jemně prášková, ale dostatečně hodnotná, takže 10 až 12%ní ztráta se považuje za nepřijatelnou, doporučuje se jiný loužicí systém. V takovém případě loužicí systém sestává ze dvou až tří míchaných tanků, z nichž každý je opatřen kontaktním kondenzačním chladičem, jak výše popsáno. Tanky mají mít nominální velikost a vsázka se v .nich zpracovává postupně, nikoliv protiproudně. Proud plynů vzniklých při roz217953 kladu se má rozdělit, přičemž větší podíl těchto· plynů se vede do tanku, který je naplněn čerstvou rudou. Druhý tank nebo· další dva tanky se potom „proplachují“ zmenšujícím se podílem celkového proudu rozkladem vzniklých plynů, až se dosáhne vhodné koncentrace zbývajícího kysličníku manganičitého. Tímto způsobem je možno dosáhnout účinnosti loužení nejméně 97%ní. ' Pokud surovina není v přírodním stavu jemně prášková, představuje mletí na jemné zrnění nežádoucí výlohy. Naproti tomu je drcení rudy na nejvyšší velikost asi 1,5 až 1,3 mm poměrně málo· nákladným postupem. I pro· použití takto rozdrcené rudy jako suroviny byl navržen loužicí systém, aniž bylo nutno obětovat dodržování kritických chemických parametrů. Loužicí soustava v tomto· případě, podobně jako· v prvním případě, sestává z jediného míchaného· tanku, opatřeného alespoň jedním kontaktními kondenzačním chladičem. Loužení se provádí rovněž nepřetržitě. Vnitřní zařízení tanku však není běžného typu a vyžaduje podrobnější popis.In the case where the raw ore is in its natural state finely powdered but sufficiently valuable that a loss of 10 to 12% is considered unacceptable, a different leaching system is recommended. In such a case the leaching system consists of two to three stirred tanks, each equipped with a contact condenser as described above. The tanks should be of nominal size and the charge should be treated in series, not countercurrently. The stream of gases produced during the decomposition should be split, with the larger portion of these gases being passed to the tank which is filled with fresh ore. The second tank or two tanks are then "flushed" with a decreasing portion of the total stream of gases produced by the decomposition until a suitable concentration of the remaining manganese dioxide is reached. In this way a leaching efficiency of at least 97% can be achieved. ' If the raw material is not finely powdered in its natural state, grinding to a fine grain size is an undesirable expense. In contrast, crushing the ore to a maximum size of about 1.5 to 1.3 mm is a relatively inexpensive procedure. A leaching system has also been designed for the use of ore crushed in this way as a raw material, without having to sacrifice compliance with critical chemical parameters. The leaching system in this case, similar to the first case, consists of a single stirred tank, equipped with at least one contact condenser. Leaching is also carried out continuously. However, the internal equipment of the tank is not of the usual type and requires a more detailed description.

V tomto případě se totiž vyskytují dva základní problémy, které je třeba vyřeš:t vhodnou úpravou zařízení. Jedním z nich je, že částice rudy o velikosti 1,5 až 1,3 mm jsou velmi abrazivní a mohou způsobit měrné opotřebení výměníku tepla nebo i chladicích hadů. Druhý problém se týká poměru malé plochy povrchu k hmotnosti hrubých částic. Velikost nadbytku rudy, nutného· k udržení účinné rychlosti reakce III, závisí ve skutečnosti spíše na ploše povrchu rudy než na jejím hmotnostním množství. V případě hrubší rudy musí proto být hmotnostní množství rudy, obsažené v loužicím tanku, 'mnohonásobně větší než v případě jemně práškové rudy, má-li se udržet stejná reakční rychlost. Dále potom následkem malé plochy povrchu mají větší částice přiváděné rudy snahu se hromadit v loužicím tanku, takže nadbytek rudy v loužicím tanku bude obsahovat částice hrubší velikosti ve srovnání s přiváděným materiálem. Tank o konstrukci, která by vyhovovala uvedeným požadavkům, zahrnuje klidovou usazovací zónu nebo klidové oddělení, z něhož jde proud dc· recyklačního zařízení, do výměníku tepla a do· kontaktního· kondenzátoru. Loužicí roztok, postupující do dalšího· stupně, se rovněž odvádí z této klidové zóny. Tím jsou hrubé, nezreagované a abrasivní částice rudy donuceny k tomu, aby zůstaly v míchané zóně loužmkého systému. Kromě klidové zóny lze konstrukci doplnit ještě úpravou tvaru tanku a míchadla, aby se získala zóna intenzívně míchaná poblíž dna tanku a poměrně klidná zóna poblíž jeho stropu. Tato· úprava musí rovněž zahrnovat trubku, která umožňuje, aby se kondenzát z kontaktního kondenzátoru vedl přímo do· zóny intenzivního míchání. Tento systém loužení tedy pracuje takto·:In this case, there are two basic problems that need to be solved by suitable equipment design. One of them is that ore particles of 1.5 to 1.3 mm are very abrasive and can cause moderate wear of the heat exchanger or even the cooling coils. The second problem concerns the small surface area to weight ratio of the coarse particles. The amount of excess ore required to maintain an effective reaction rate III depends in fact on the surface area of the ore rather than on its mass. In the case of coarser ore, the mass of ore contained in the leaching tank must therefore be many times greater than in the case of finely powdered ore if the same reaction rate is to be maintained. Furthermore, due to the small surface area, the larger particles of the fed ore tend to accumulate in the leaching tank, so that the excess ore in the leaching tank will contain particles of a coarser size compared to the fed material. A tank of design to meet the above requirements includes a still settling zone or still compartment from which the stream of the recycler flows to the heat exchanger and to the contact condenser. The leach solution, proceeding to the next stage, is also removed from this still zone. This forces the coarse, unreacted and abrasive ore particles to remain in the agitated zone of the leaching system. In addition to the still zone, the design can be supplemented by modifying the shape of the tank and the agitator to obtain an intensively agitated zone near the bottom of the tank and a relatively quiescent zone near its top. This modification must also include a pipe which allows the condensate from the contact condenser to be led directly to the intensively agitated zone. This leaching system therefore operates as follows:

drcená ruda o· velikosti částic nejméně 1,5 milimetrů se přivádí dc· loužicího tanku; hrubší částice klesají z klidové zóny v horní části tanku, ale zůstávají v míchané suspenzi v zóně u dna. U dna tanku se mícháním stále udržuje poměrně velký nadbytek rudy, takže přiváděním proudu z kontaktního· kondenzátoru do styku s rudou se rychle sníží koncentrace kyseliny dusité téměř na rovnovážnou hodnotu. Jemné frakce z přiváděné rudy mají snahu zůstávat v suspenzi v horní části tanku, ale vzhledem k jejich velké ploše povrchu reagují rychle s kyselinou dusitou, zbývající po proběhnutí hlavní reakce u dna tanku, takže horní část tanku je v podstatě prosta suspendovaných částio rudy obsahujících kysličník manganičitý. Horní část tanku však obsahuje v suspenzi veškerou hlušinu, protože tyto· tuhé částice jsou velmi jemné.Crushed ore with a particle size of at least 1.5 millimeters is fed to the leaching tank; the coarser particles fall from the still zone at the top of the tank, but remain in a stirred suspension in the zone at the bottom. A relatively large excess of ore is still maintained at the bottom of the tank by stirring, so that by bringing the current from the contact condenser into contact with the ore, the concentration of nitrous acid is rapidly reduced to almost the equilibrium value. The fine fractions of the ore fed tend to remain in suspension at the top of the tank, but due to their large surface area they react rapidly with the nitrous acid remaining after the main reaction at the bottom of the tank, so that the top of the tank is essentially free of suspended ore particles containing manganese dioxide. However, the top of the tank contains all the tailings in suspension, since these solid particles are very fine.

Proudy, odváděné do· výměníku tepla a do kontaktního· kondenzátoru, se odebírají z horní části tanku, takže zde nedochází k žádným závadám, které by byly způsobeny abrasivními částicemi, popřípadě částicemi jež by mohly ucpávat potrubí. Regenerovaný roztok dusičnanu manganatého, odváděný do· dalšího zpracování, se rovněž odebírá z horní části loužicího tanku, vhodně jednoduchým případem; neunáší s sebou prakticky žádné čásťce nezreagovaného kysličníku manganičitého·.The streams discharged to the heat exchanger and to the contact condenser are taken from the top of the tank, so that there are no defects caused by abrasive particles or particles that could clog the pipes. The regenerated manganese nitrate solution discharged to further processing is also taken from the top of the leaching tank, in a suitably simple case; it carries with it practically no particles of unreacted manganese dioxide.

Kromě výše popsaných systémů jsou možné i četné fyzikální obměny loužicího systému. Tak například je možno použít kombinace tanku opatřeného míchacím zařízením, kontaktního kondenzačního· zařízení a výměníku tepla ve spojení s kolonami hrubě drcené rudy. Míchaný loužicí roztok je poté možno· recyklovat z tanku kolonou rudy. Avšak bez ohledu na to·, jakého· zařízení se použije, je nutno aplikovat výše popsané chemické regulace, má-li loužicí postup dosáhnout účinnosti, nutné pro praktické využití.In addition to the systems described above, numerous physical variations of the leaching system are possible. For example, a combination of a tank equipped with agitating equipment, a contact condenser and a heat exchanger in conjunction with columns of coarsely crushed ore can be used. The agitated leach solution can then be recycled from the tank through the ore column. However, regardless of the equipment used, the chemical controls described above must be applied if the leaching process is to achieve the efficiency required for practical use.

K přiměřenému definování loužicího postupu vhodného pro praxi je nutné se ještě zmínit o případném malém zpětném vypíracím okruhu. Tento· okruh slouží jako· soustava pro vypuzování plynu. Je žádoucí udržovat v horní části tanku v hlavním loužicím postupu mírný podtlak, přibližně 2'50 Pa aby případnou netěsností kolem těsnění hřídele míchadla nebo jiných těsnění nemohly unikat kysličníky dusíku do ovzduší. Jakákoliv závada u různých těsnění tedy způsobí, že d-o systému se dostane malé množství vzduchu. Jiným zdrojem vzduchu je přiváděná surová ruda; i když se ruda do· loužicího· systému přivádí popřípadě přes kapalinový uzávěr, může se přesto do loužicího systému dostávat vzduch, uzavřený v mezerách mezi částicemi rudy. Vzhledem k těmto různým zdrojům vzduchu dochází v malé míře k vypuzování kysličníku dusnatého z loužicího· systému. Toto malé množství kysličníku dusnatého je možno účinně odstranit z inertního plynu, jímž je unášen, ve zvláště konstruovaném vyplracím okruhu. Tento vypírací okruh s vypuzováním plynu, má-li být: účinný, musí pracovat za odlišných chemických parametrů než hlavní loužicí okruh, zahrnujících velkou plochu povrchu kapaliny pro styk s plynem, jako· například v propírací věži, velký nadbytek jemně práškovaného kysličníku manganičitého s intenzívním mícháním, hodnotu pIT nižší než asi 0,5, poměrně nízkou koncentraci dusičnanu manganatého, ' mírné teploty v rozmezí od asi 25 do asi 35 °C.In order to adequately define a leaching process suitable for practice, it is also necessary to mention a possible small backwash circuit. This circuit serves as a gas expulsion system. It is desirable to maintain a slight negative pressure in the upper part of the tank in the main leaching process, approximately 2.50 Pa, so that nitrogen oxides cannot escape into the atmosphere through any leaks around the agitator shaft seal or other seals. Any defect in the various seals will therefore cause a small amount of air to enter the system. Another source of air is the raw ore being fed; even if the ore is fed into the leaching system via a liquid seal, air can still enter the leaching system, trapped in the gaps between the ore particles. Due to these various sources of air, there is a small amount of nitrogen oxide being expelled from the leaching system. This small amount of nitric oxide can be effectively removed from the inert gas in which it is carried in a specially designed scrubbing circuit. This scrubbing circuit with gas expulsion, to be effective, must operate under different chemical parameters than the main leaching circuit, including a large surface area of the liquid in contact with the gas, such as in a scrubbing tower, a large excess of finely divided manganese dioxide with vigorous agitation, a pIT value of less than about 0.5, a relatively low concentration of manganese nitrate, and moderate temperatures in the range of about 25 to about 35°C.

Za takových podmínek bude koncentrace kyseliny dusité v každém okamžiku prakticky nulová a kysličník dusnatý se bude snadno absorbovat. Průběh chemických dějů ve propíracím zařízení lze nejlépe vyjádřit rovnicíUnder such conditions, the concentration of nitrous acid will be practically zero at any time and nitric oxide will be easily absorbed. The course of chemical processes in the scrubber can best be expressed by the equation

NO + 2 HNO2+ 2 Mn02 (H2ONO + 2 HNO 2 + 2 Mn0 2 (H 2 O

Μη(Ν03)ζ Mn(N0 3 ) ζ

Roztok dusičnanu manganatého, odcházející z loužicího systému s propíráním, se samozřejmě může vracet do· hlavního loužicího systému, aby se zabránilo ztrátám manganu nebo dusíku.The manganese nitrate solution leaving the leaching system with washing can of course be returned to the main leaching system to avoid losses of manganese or nitrogen.

Bylo zjištěno·, že k získání vysoce čistého, krystalického kysličníku manganičitého jakožto produktu v podobě prášku z roztoku dusičnanu manganatého·, získaného toužením rudy, je nutné odstranit některé nečistoty rozpustné v kyselinách, které nepřízvhodně zpracov přívodní roztok nivě ovlivňují růst krystalů kysličníku manganičitého.It has been found that in order to obtain highly pure, crystalline manganese dioxide as a powder product from a manganese nitrate solution obtained by ore distillation, it is necessary to remove certain acid-soluble impurities which adversely affect the growth of manganese dioxide crystals.

Bylo zjištěno·, že jednou z běžných nečistot přítomných v manganové rudě je hliník, který může při loužení přejít do roztoku, a pokud není v dostatečné míře odstraněn vhodným zpracováním, může znemožnit růst dobře definovaných krystalů kysličníku manganičitého při následném rozkladu roztoku dusičnanu manganatého. Vliv znečištění hliníkem na rozkladnou operaci v systému s mícháním lze shrnout takto:It has been found that one of the common impurities present in manganese ore is aluminum, which can pass into solution during leaching and, if not sufficiently removed by suitable treatment, can prevent the growth of well-defined manganese dioxide crystals during the subsequent decomposition of the manganese nitrate solution. The effect of aluminum contamination on the decomposition operation in a stirred system can be summarized as follows:

ý nevhodně zpracovaný přívodní roztok teplota při rozkladuý improperly processed feed solution temperature during decomposition

139 až 146 °C (v závislosti na «Wrychlosti rozkladu]. Stabilní podmínky v uvedeném rozmezí, hladký nepřetržitý rozklad.139 to 146 °C (depending on «Wdecomposition rate]. Stable conditions within the specified range, smooth continuous decomposition.

produktproduct

Vhodnost pro technické využitíSuitability for technical use

Dobře definované krystaly · podobné krystalům cukru, z 80 % o velikosti alespoň 74 pm. Velmi snadno se izolují z koncentrovaného matečného louhu.Well-defined crystals · similar to sugar crystals, 80% at least 74 pm in size. Very easy to isolate from concentrated mother liquor.

anoYes

145 až 158 °C. Nestabilní podmínky. Rozklad začne za vysoké teploty, potom teplota začne klesat; jakmile se přiblíží k dolní hranici, rozklad ustane, a postup se bude opakovat.145 to 158 °C. Unstable conditions. Decomposition begins at high temperature, then the temperature begins to decrease; as it approaches the lower limit, decomposition ceases, and the process repeats.

Velmi jemné částice, nízký stupeň krystalinlty. Více než 95 % o velikosti pod 46 μηι. Velmi obtížně se izolují z matečného louhu.Very fine particles, low degree of crystallinity. More than 95% below 46 μm. Very difficult to isolate from mother liquor.

neNo

Nejvyšší přípustný obsah rozpuštěného hliníku v roztoku dusičnanu manganatého je asi 606 ppm a při praktickém provádění se tento· obsah má udržovat pod 220 ppm. Bylo· zjištěno·, že pH regenerovaného· roztoku dusičnanu manganatého se musí upravit na hodnotu v rozmezí 4,0 až 5,5, má-li se vhodně regulovat množství rozpustného hliníku. S výhodou se hodnota pH upraví do· rozmezí od asi 4,5 do· asi 5,0, čímž se v podstatně odstraní znečišťující hliník.The maximum allowable dissolved aluminum content in a manganese nitrate solution is about 606 ppm and in practical operation this content should be kept below 220 ppm. It has been found that the pH of the regenerated manganese nitrate solution must be adjusted to a value in the range of 4.0 to 5.5 in order to properly control the amount of soluble aluminum. Preferably, the pH is adjusted to a value in the range of about 4.5 to about 5.0, thereby substantially removing the contaminating aluminum.

Protože hliník a jiné nečistoty, obsažené v regenerovaném roztoku dusičnanu manganatého, se musí odstranit v tuhé podobě filtrací, je důležité, aby sraženiny koloidní povahy, jako je hydroxid hlinitý a hydroxid železitý, byly ve vhodné fyzikální podobě. Bylo zjištěno, že pro· přípravu suspenze k filtraci je důležité teplo a úprava pH. Účelem zahřátí je vločkování vzniklých sraženin koloidního typu. Teplotní rozsah od asi 76 do asi 105 °C je vyhovující, a teplota od asi 90 do· asi 100 °C je výhodná v kombinaci s uvedenou hodnotou pH k uspokojivému Odstranění nečistot včetně hliníku ze znečištěného· roztoku dusičnanu manganatého.Since the aluminum and other impurities contained in the regenerated manganese nitrate solution must be removed in solid form by filtration, it is important that the colloidal precipitates, such as aluminum hydroxide and ferric hydroxide, are in a suitable physical form. It has been found that heat and pH adjustment are important in preparing the suspension for filtration. The purpose of the heating is to flocculate the colloidal precipitates formed. A temperature range of about 76 to about 105°C is suitable, and a temperature of about 90 to about 100°C is advantageous in combination with the pH value indicated for satisfactory removal of impurities including aluminum from the contaminated manganese nitrate solution.

Při způsobu podle vynálezu se rozklad roztoku dusičnanu manganatého řídí tak, žeIn the process according to the invention, the decomposition of the manganese nitrate solution is controlled so that

a) jakožto· produkt získávaný kysličník manganičitý vzniká v podobě volně sypných krystalů typu pyrolusitu, v jakosti „chemicky čistý“, o· velikosti částic v rozmezí od asi 46 yni do asi 256 μπι, přičemž asi 80· °/o částic je v rozmezí velikosti 74 μπι, až 177 μΐη,a) as a product, the manganese dioxide obtained is produced in the form of free-flowing crystals of the pyrolusite type, in "chemically pure" quality, with particle sizes ranging from about 46 μm to about 256 μm, with about 80% of the particles being in the size range of 74 μm to 177 μm,

b] nedochází k tvorbě usazenin, šupin nebo· hrudek produktu rozkladu, •c] rozpustné nečistoty z rudy se vhodně odstraní s průběžným odváděním části matečného louhu,b] no deposits, scales or lumps of decomposition product are formed, •c] soluble impurities from the ore are suitably removed with continuous removal of part of the mother liquor,

d) plyny vzniklé rozkladem se odvádějí v loužicím okruhu bez nebezpečí úniku nebo znečištění vzduchu,d) gases resulting from decomposition are discharged in a leaching circuit without the risk of leakage or air pollution,

e) rozklad je nepřetržitý a velmi úč’nný, pokud jde o· materiálové ztráty a o zachování tepla,e) decomposition is continuous and very efficient in terms of material losses and heat conservation,

f) zařízení je jednoduché, běžné 'a prakticky nevyžadující údržbu.f) the device is simple, common and practically maintenance-free.

Podmínky způsobu podle vynálezu, uvedené pro· rozklad dusičnanu manganatého, se zakládají na jednoduché a logické úvaze, že se rozkladná reakce má provádět za podmínek co· nejbližších rovnovážnému stavu. Zobecněné podmínky, které podporují dosaženíní rovnovážného stavu ve dvoufázovém systému tohoto typu, jsou dobře známy a lze je shrnout takto:The conditions of the process according to the invention, given for the decomposition of manganese nitrate, are based on the simple and logical consideration that the decomposition reaction should be carried out under conditions as close as possible to the equilibrium state. The generalized conditions which promote the achievement of the equilibrium state in a two-phase system of this type are well known and can be summarized as follows:

A. dobré míchání, aby se zabránilo· vysokým koncentračním a teplotním gradientům,A. good mixing to avoid high concentration and temperature gradients,

B. velká plocha rozhraní mezi tuhou a kapalnou fází,B. large interface area between the solid and liquid phases,

C. řízená rovnoměrná rychlost výměny tepla,C. controlled uniform heat exchange rate,

D. při požadavku nepřetržitého· postupu stálé a rovnoměrné přiváděči suroviny a odvádění produktu.D. when a continuous process of constant and uniform feed of raw material and product discharge is required.

Charakteristické rysy rozkladu roztoku dusičnanu manganatého byly pečlivě studovány, přičemž bylo· zjištěno, že existují některé povrchní podrobnosti s běžnou krystalizační soustavou. Obzvláště zajímavým jevem je zde jev podobný přesycení. V provozních krystalizačních zařízeních se s výhodou využívá přesycení s tím, že se může dosáhnout řízeného stupně přesycení v jednotkovém objemu roztoku, když je krátce vystaven působení ploch výměny tepla, aniž by došlo· k bezprostřední krystalizaci na samotných plochách výměny tepla. Přesycený roztok potom pomalu přechází do rovnovážného stavu uvnitř krystalizačního zařízení, přičemž krystaly rostou za podmínek blízkých rovnovážnému stavu.The characteristic features of the decomposition of manganese nitrate solution have been carefully studied, and it has been found that there are some superficial details with the conventional crystallization system. Of particular interest here is a phenomenon similar to supersaturation. In commercial crystallization plants, supersaturation is advantageously used, since a controlled degree of supersaturation can be achieved in a unit volume of solution when briefly exposed to heat exchange surfaces without immediate crystallization occurring on the heat exchange surfaces themselves. The supersaturated solution then slowly reaches an equilibrium state inside the crystallization plant, with crystals growing under conditions close to equilibrium.

Oproti vysokým rozkladným teplotám, uváděným v literatuře, probíhá rozklad v systému v rovnovážném stavu při teplotě přibližně 137 °C a hladkého rozkladu, probíhajícího vhodnou provozní rychlostí, lze dosáhnout při teplotě v rozmezí 138 až 142 °C, což naznačuje malý, ale významný stupeň přesycení. V nepřítomnosti tuhé fáze v rovnováze, tvořené volně sypnými pyrolusitovými krystaly s aktivním povrchem čistých krystalů, může dojít k tomu, že rozklad začne probíhat až za teploty v rozmezí 158 až 160 °C. Jakmile začne probíhat rozklad a vzniká fáze tuhého· kysličníku manganičitého, je systém schopen rychle přejít zpět na běžnou rozkladnou teplotu.In contrast to the high decomposition temperatures reported in the literature, decomposition in the system occurs at equilibrium at approximately 137 °C and smooth decomposition, occurring at a suitable operating rate, can be achieved at a temperature in the range of 138 to 142 °C, indicating a small but significant degree of supersaturation. In the absence of an equilibrium solid phase, formed by free-flowing pyrolusite crystals with an active surface of pure crystals, decomposition may not begin until temperatures in the range of 158 to 160 °C. Once decomposition begins and the solid manganese dioxide phase is formed, the system is able to quickly return to the normal decomposition temperature.

Z provozního hlediska je zřejmé, že přehřátí roztoku dusičnanu manganatého přibližně za jeho· rovnovážné rozkladné teploty se podobá přesycení v běžné krystalizační soustavě a snaha provádět rozklad za podmínek blízkých rovnovážnému stavu vede k témuž typu provozních opatření. Může tedy dojít k určitému stupni přehřátí v jednotkovém objemu roztoku dusičnanu manganatého, je-li krátce vystaven působení ploch výměny tepla, bez bezprostředního rozkladu na plochách výměny tepla, a lze dosáhnout, aby rozklad pak probíhal uvnitř míchané hmoty za podmínek blízkých rovnovážným podmínkám.From an operational point of view, it is clear that superheating a manganese nitrate solution to approximately its equilibrium decomposition temperature is similar to supersaturation in a conventional crystallization system, and the attempt to effect decomposition under conditions close to equilibrium leads to the same type of operational measures. Thus, a certain degree of superheating can occur in a unit volume of manganese nitrate solution when briefly exposed to heat exchange surfaces, without immediate decomposition on the heat exchange surfaces, and the decomposition can then be achieved within the stirred mass under conditions close to equilibrium conditions.

K ustavení takového· systému je nutné aj udržovat suspenzi krystalů kysličníku mangan'čitého v rozkladu rozkládajícího se dusičnanu manganatého,To establish such a system, it is necessary to maintain a suspension of manganese dioxide crystals in the decomposition of decomposing manganese nitrate,

b) udržovat suspenzi v čilém pohybu kolem ploch výměny tepla a cj regulovat rychlost přívodu tepla tak, že se stupeň přehřátí udržuje v metastabilním teplotním rozmezí od asi 138 do· asi 160 °C.b) maintaining the suspension in active motion around the heat exchange surfaces and c) regulating the rate of heat input so that the degree of superheat is maintained within a metastable temperature range of about 138 to about 160°C.

Kromě výše uvedených podmínek jsou zde ještě dvě zvláštní omezení, která jsou důsledkem zvláštní charakteristiky soustavy dusičnan manganatý/kysllčník manganičitý. Jedním z těchto důležitých omezení je, že plochy výměny tepla musí být neustále pod hladinou kapaliny. Pokud tyto· plochy budou vyčnívat nad hladinu suspenze, dojde ke značné tvorbě usazenin ve výši hladiny a nad ní. Druhé omezení se týká procentového podílu tuhého kysličníku manganičitého·, obsaženého· v rozkládající se suspenzí. Bylo zjištěno, že vysoká koncentrace tuhých podílů způsobuje nadměrný vznik jemných částí třením jedné části o· druhou. Z tohoto důvodu je žádoucí udržovat podíl tuhých látek pod asi 25 °/o.In addition to the above conditions, there are two special limitations which result from the special characteristics of the manganese nitrate/manganese dioxide system. One of these important limitations is that the heat exchange surfaces must be kept below the liquid level at all times. If these surfaces are allowed to protrude above the suspension level, significant deposits will form at and above the level. The second limitation concerns the percentage of solid manganese dioxide contained in the decomposing suspension. It has been found that a high concentration of solids causes excessive formation of fines by friction of one part against another. For this reason it is desirable to keep the solids below about 25%.

Zařízení pro rozklad, vyhovující uvedeným omezením, zahrnuje jednoduchou nádobu s dmychadlem a topným pláštěm nebo topnými hady. Musí samozřejmě být nahoře uzavřena, aby vzniklý kysličník dusičitý nemohl unikat, a plochy výměny tepla musí být pod obvyklou hladinou kapalné suspenze. Musí být upraveno zařízení pro přidávání nového roztoku dusičnanu manganatého a rovněž zařízení k odstraňování produktu a k odvádění plynů do vypíracíhc· okruhu. Aby se dosáhlo· rovnoměrného a rychlého proudění podél plochy výměny tepla, je výhodnější použít tanku s topným· pláštěm než s topnými hady.A decomposition apparatus meeting the above limitations consists of a simple vessel with a blower and a heating jacket or heating coils. It must of course be closed at the top to prevent the escape of the nitrogen dioxide produced, and the heat exchange surfaces must be below the usual level of the liquid suspension. Arrangements must be made for adding fresh manganese nitrate solution, as well as for removing the product and for discharging the gases into a scrubbing circuit. In order to obtain a uniform and rapid flow along the heat exchange surface, it is preferable to use a tank with a heating jacket rather than with heating coils.

Regulování obsahu nečistot v rozkladném stupni způsobu podle vynálezu vyžaduje bližší objasnění, protože souvisí s celkovým zušlechtěním surové rudy. Bylo již uvedeno·, že nečistoty obsažené v surové rudě se odstraňují po loužení úpravou pH, zahříváním a filtrací. Ačkoliv se v tomto stupni odstraní hlavní podíl nečistot z rudy, jako jsou kysličník křemičitý, hlinitý, fosfor, těžké kovy, železo· apod., zůstanou v rozkladu dusičnanu manganatého v podobě rozpustných dusičnanů veškeré podíly kysličníků alkalických kovů a kovů alkalických zemin, které byly obsaženy v rudě. V obvyklých, hojně se vyskytujících chudých rudách (obsah man217953 ganu 35 až 45 %) je podíl rozpustných nečistot poměrně nízký, a jde téměř výlučně 6 kysličník draselný. Nejvyšší hmotnostní poměr iontů draslíku k iontům manganu v takových rudách je přibližně 1:20. Bylo zjištěno, že poměrně vysoký procentový obsah dusičnanu draselného není na závadu rozkladu dusičnanu manganatého· ani v rozporu s čistotou kysličníku manganičitého, získávaného jako produkt, který je označen jako chemicky čistý. Hmotnostní poměr iontů draslíku k iontům manganu v kapalné fázi rozkladného· systému smí dosáhnout až 1 :1, kdy teprve viskozlta roztoku začne být na závadu unikání plynného kysličníku dusičitého· a vodní páry. Při normálním provozování způsobu podle vynálezu se obsah draslíku v kapalné fázi rozkladného systému bude udržovat tak, aby přibližně 1 díl draslíku připadal ina 1 až 3 díly manganu, jednoduše odtahováním části kapalné fáze rozkládané suspenze. Je zřejmé, že za těchto podmínek se odstraní v odtahovaném podílu i mangan v množství, rovnajícím se přibližně 10 % z množství manganu, přiváděného v rudě. Je třeba také poznamenat, že odtahovaný podíl lze zhodnotit několika známými postupy a lze jej popřípadě použít přímo· jako hnojivá.The control of the impurity content in the decomposition stage of the process according to the invention requires further explanation, since it is related to the overall upgrading of the raw ore. It has already been mentioned that the impurities contained in the raw ore are removed after leaching by pH adjustment, heating and filtration. Although the main proportion of impurities from the ore, such as silica, alumina, phosphorus, heavy metals, iron, etc., are removed in this stage, all the proportions of alkali metal oxides and alkaline earth metals contained in the ore remain in the decomposition of manganese nitrate in the form of soluble nitrates. In the usual, abundantly occurring poor ores (manganese content 35 to 45%) the proportion of soluble impurities is relatively low, and is almost exclusively potassium oxide. The highest weight ratio of potassium ions to manganese ions in such ores is approximately 1:20. It has been found that the relatively high percentage of potassium nitrate does not interfere with the decomposition of manganese nitrate nor with the purity of manganese dioxide obtained as a product which is designated as chemically pure. The weight ratio of potassium ions to manganese ions in the liquid phase of the decomposition system may reach up to 1:1, at which point the viscosity of the solution begins to interfere with the escape of gaseous nitrogen dioxide and water vapor. In normal operation of the process according to the invention, the potassium content in the liquid phase of the decomposition system will be maintained so that approximately 1 part potassium accounts for 1 to 3 parts manganese, simply by withdrawing a portion of the liquid phase of the decomposition suspension. It is clear that under these conditions manganese is also removed in the withdrawn portion in an amount equal to approximately 10% of the amount of manganese fed in the ore. It should also be noted that the extracted portion can be evaluated by several known processes and can optionally be used directly as fertilizer.

'Bylo již uvedeno, že získaný produkt je „chemicky čistý“; výsledky chemických analýz jsou uvedeny v příkladu 3. Výjimečná jakost produktu zřejmě vyplývá z téměř rovnovážných podmínek, za nichž produkt vzniká. Dobře definované, volně sypné stejnoměrné krystaly kysličníku manganičitého bez vměstků, které se získají jako konečný produkt, mají pyrolusltovou strukturu a vyznačují se nejen mimořádnou čistotou, ale i značně usnadňují mechanické oddělování, tj. filtraci produktu a jeho promývání od matečné kapaliny.It has already been stated that the product obtained is "chemically pure"; the results of the chemical analyses are given in Example 3. The exceptional quality of the product apparently results from the almost equilibrium conditions under which the product is formed. The well-defined, free-flowing, uniform crystals of manganese dioxide, free from inclusions, which are obtained as the final product, have a pyrolusite structure and are characterized not only by their exceptional purity, but also greatly facilitate mechanical separation, i.e. filtration of the product and its washing from the mother liquor.

Dále uvedené příklady vynález blíže objasňují.The following examples illustrate the invention in more detail.

Příklad 1Example 1

Parametry pro loužení byly vyhodnoceny v experimentálním poloprovozním zařízení, pracujícím nepřetržitě po doibu několika měsíců při produkci přibližně 2250 kg kysličníku manganičitého za den.The leaching parameters were evaluated in an experimental pilot plant operating continuously after several months of operation at a production of approximately 2250 kg of manganese dioxide per day.

Chudá, neredukovaná manganová ruda v podobě částic o velikosti do 74 um se přivádí do uzavřeného tanku o objemu 10 800 litrů, opatřeného míchadlem, jehož hřídel prochází ucpávkou s těsněním ve víku nádoby a turbinové lopatky míchadla jsou upraveny v blízkosti dna tanku. Ruda se přivádí přívodními otvory ve víku nádoby, opatřenými kapalinovými uzávěry, regulovatelnou rychlostí. Otvorem ve víku se do tanku přivádí vodný roztok dusičnanu manganatého, obsahující rozpuštěný a dispergovaný kysličník dusičitý a vodu, do suspenze rudy v blízkosti zóny s ne jintenzívnějším mícháním v množství, propočteném k výrobě '22150' kg kysličníku manganičitého· za den po rozkladu dusičnanu manganatého·, získaného kontaktním loužením rudy. Zdrojem dusičnanového loužicího roztoku, obsahujícího rozpuštěný a ďspergovaný kysličník dusičitý, je kontaktní kondenzační chladič pro· kapaliny, mající kotoučovou, a toroidální kontaktní komoru, kterou se recykluje roztok dusičnanu manganatého a do níž se přivádí kysličník dusičitý a vodní pára, získané z rozkladu zpracovávaného' roztoku dusičnanu manganatého. Roztok dusičnanu manganatého, získaný loužením jemně práškové rudy při dynamickém styku s vodným roztokem dusičnanu obsahujícím kysličník dusičitý, se udržuje na hmotnostní koncentraci asi 30 % dusičnanu manganatého přidáváním vody a odebíráním roztoku z tanku. Roztok dusičnanu, získaný loužením, se odvádí z tanku z uvnitř umístěné klidové skříně v horní části tanku jakožto· přepadový proud, vznikající přiváděním rudy a vodného roztoku dusičnanu obsahující dispergovaný kysličník dusičitý. Množství asi 760· 1/ /min přepadovaného· roztoku se vede do výměníku tepla a potom komorou kondenzátoru pro styk a kondenzování horkého kysličníku dusičitého a vodní páry, přiváděných do kondenzátoru v rozkladu zpracovávaného roztoku dusičnanu manganatého. Zbytek roztoku dusičnanu z přepadu se vede do u‘pravovacího· tanku k odstranění nečistot a k následnému rozkladu. Doplňkové množství kyseliny dusičné, kterého je třeba pro reakci a k převedení nečistot tvořených kysličhíky kovů obsaženými v rudě, do· roztoku, a dále k udržení rovnovážných reakčních podmínek, se přidává do přepadového proudu vedeného do kondenzátoru. Kondenzátor je opatřen odvětrávacím potrubím, spojeným s propíracím a odvodním zařízením, vytvořeným tak, aby se pod krytem loužicího zařízení udržoval podtlak přibližně 250 Pa a aby víkem loužicího tanku procházel vzduch v množství přibližně 28 1/min následkem netěsností některých ucpávek a uzávěrů ve víku tanku.Lean, unreduced manganese ore in the form of particles up to 74 µm in size is fed into a closed tank of 10,800 liters, equipped with a stirrer, the shaft of which passes through a gland with a seal in the lid of the container and the turbine blades of the stirrer are arranged near the bottom of the tank. The ore is fed through inlet openings in the lid of the container, equipped with liquid seals, at a controllable speed. An aqueous solution of manganese nitrate, containing dissolved and dispersed nitrogen dioxide and water, is fed into the tank through the opening in the lid into the ore suspension near the zone with the least intensive mixing in an amount calculated to produce '22150' kg of manganese dioxide per day after decomposition of manganese nitrate obtained by contact leaching of the ore. The source of the nitrate leach solution containing dissolved and dispersed nitrogen dioxide is a liquid contact condenser having a disc and toroidal contact chamber through which the manganese nitrate solution is recycled and into which nitrogen dioxide and water vapor obtained from the decomposition of the manganese nitrate solution being processed are fed. The manganese nitrate solution obtained by leaching finely powdered ore in dynamic contact with an aqueous nitrate solution containing nitrogen dioxide is maintained at a mass concentration of about 30% manganese nitrate by adding water and withdrawing the solution from the tank. The nitrate solution obtained by leaching is discharged from the tank from an internally located still box at the top of the tank as an overflow stream generated by the feeding of the ore and the aqueous nitrate solution containing dispersed nitrogen dioxide. A quantity of about 760 l/min of the overflow solution is passed to a heat exchanger and then through a condenser chamber for contact and condensation of the hot nitrogen dioxide and water vapor supplied to the condenser in the decomposition of the manganese nitrate solution being processed. The remainder of the nitrate solution from the overflow is passed to a treatment tank for removal of impurities and subsequent decomposition. An additional quantity of nitric acid, which is required for the reaction and for transferring the impurities formed by the metal oxides contained in the ore into the solution, and further for maintaining the equilibrium reaction conditions, is added to the overflow stream to the condenser. The condenser is equipped with a vent pipe, connected to a washing and drainage device, designed to maintain a negative pressure of approximately 250 Pa under the cover of the leaching device and to allow air to pass through the lid of the leaching tank at a rate of approximately 28 1/min due to leaks in some of the seals and closures in the tank lid.

Konstantní rychlost přívodu kysličníku dusičitého a vodní páry z rozkladu roztoku dusičnanu manganatého·, získaného· při předchozím loužení rudy, se ustaví na výši, propočtené pro výrobu přibližně 2250 kg kysličníku manganičitého jakožto produktu za den. Hmotnostní koncentrace dusičnanu manganatého· se udržuje na přibližně 30'% dusičnanu manganatého v loužicím tanku.The constant feed rate of nitrogen dioxide and water vapor from the decomposition of the manganese nitrate solution obtained from the previous ore leaching is set at a rate calculated to produce approximately 2250 kg of manganese dioxide as product per day. The weight concentration of manganese nitrate is maintained at approximately 30% of the manganese nitrate in the leaching tank.

Výše uvedené parametry se udržují konstantní a za účelem stanovení vhodných a prakticky použitelných pracovních parametrů pro kontaktní loužení rudy se mění teplota, hodnota pH a množství rudy v nadbytku vůči kyselině dusité obsažené v suspenzi. Selhání loužicího systému je projeví ztrátou kysličníku dusičitého odcházejícího vývodem z propínací soustavy. Parciální tlak kysličníku dusnatého a vodní páry v prostoru nad hladinou suspenze v loužicím tanku se sleduje chemickou analýzou vzorků plynu, odebíraných z tanku.The above parameters are kept constant and in order to determine suitable and practically applicable operating parameters for contact leaching of ore, the temperature, pH value and the amount of ore in excess of nitrous acid contained in the suspension are varied. Failure of the leaching system is manifested by the loss of nitrogen dioxide leaving the outlet of the switching system. The partial pressure of nitric oxide and water vapor in the space above the suspension level in the leaching tank is monitored by chemical analysis of gas samples taken from the tank.

ruda ve stechiometrickém nadbytku vůči kyselině dusité obsažené v suspenziore in stoichiometric excess to the nitrous acid contained in the suspension

PH teplotaPH temperature

Provozní parametry se zjišťují tak, že se dva z parametrů udržují konstantní v rozsahu výše uvedených rozmezí, zatímco se mění jed ný parametr, Ztráta rovnovážných ruda ve stechiometrickém nadbytku vůči kyselině dusité obsažené v suspenzi pH teplotaThe operating parameters are determined by keeping two of the parameters constant within the above ranges while varying one parameter, Loss of equilibrium ores in stoichiometric excess to the nitrous acid contained in the suspension pH temperature

Bylo zjištěno, že parciální tlak kysličníku dusnatého a vodní páry je v rozmezí 6,7 až 20 kPa, když se všechny výše uvedené parametry udržují v uvedených rozmezích. Když se systém blíží k selhání, nelze zjistit přesné hodnoty parciálního' tlaku, bylo· však pozorováno, že převyšují 40 kPa.The partial pressures of nitric oxide and water vapor have been found to be in the range of 6.7 to 20 kPa when all the above parameters are maintained within the ranges indicated. When the system is approaching failure, the exact values of the partial pressures cannot be determined, but they have been observed to exceed 40 kPa.

P ř í k 1 a d 2Example 1 and 2

Tank o objemu 3800 litrů, opatřený pláštěm pro zahřívání parou a míchadlem, se naplní surovým dusičnanem manganatým, získaným v loužicím systému z příkladu 1. Suspenze se zahřeje asi na 90 °C a pH se upraví na hodnotu v rozmezí 4,8 až 5,0 pomalým přidáváním kysličníkem manganatého, získaného z redukované rudy s obsahem kysličníku manganičitého. Během zahřívání a úpravy pH se suspenze nepřetržitě míchá a asi po hodině se žfiltruje na bubnovém filtru s připravenou vrstvou, načež se sraženina promyje rozstřikováním vody.A 3800 liter tank, equipped with a steam heating jacket and a stirrer, is charged with the crude manganese nitrate obtained in the leaching system of Example 1. The suspension is heated to about 90°C and the pH is adjusted to a value in the range of 4.8 to 5.0 by slow addition of manganese dioxide obtained from reduced manganese dioxide-containing ore. During the heating and pH adjustment, the suspension is continuously stirred and after about an hour it is filtered on a prepared bed drum filter, after which the precipitate is washed with water spray.

Výše uvedené zpracování se provádí po vsázkách, ale stejné zpracování je možno provádět nepřetržitě použitím několika za sebou. spojených tanků.The above processing is carried out in batches, but the same processing can be carried out continuously by using several tanks connected in series.

Takto· zpracovaný roztok dusičnanu manganatého se potom před následným rozkladem zahustí na hmotnostní koncentraci asi ‘55 °/o dusičnanu manganatého, protože tato koncentrace je výhodná pro praktický a ekonomický rozklad uvedeného roztoku.The manganese nitrate solution thus treated is then concentrated to a mass concentration of about 55% manganese nitrate before subsequent decomposition, as this concentration is advantageous for practical and economical decomposition of said solution.

Průměrné výsledky chemických analýz filtrovaného roztoku dusičnanu manganatého po· uvedeném zpracování jsou:The average results of chemical analyses of the filtered manganese nitrate solution after the above treatment are:

Při provozu loužicího systému se udržují tato rozmezí uvedených provozních parametrů:During operation of the leaching system, the following ranges of the listed operating parameters are maintained:

až 50 g v 1 litru suspenze, o velikosti částic pod 74 /zm.up to 50 g in 1 liter of suspension, with a particle size below 74 /m.

Je možno použít většího množství, je to však zbytečné a z ekonomického hlediska nevýhodnéIt is possible to use a larger amount, but this is unnecessary and economically disadvantageous.

0,8 až 1,2 až 50 °C.0.8 to 1.2 to 50°C.

podmínek se projeví únikem kysličníku dusičitého z vývodu z promývacího zařízení za těchto podmínek:conditions will result in the release of nitrogen dioxide from the outlet of the washing device under the following conditions:

méně než asi 10 g/1 suspenze s rudou o velikosti částic pod 74 μΐη,less than about 10 g/l of suspension with ore with a particle size below 74 μΐη,

3,0 nebo vyšší °C nebo vyšší3.0 or higher °C or higher

Mn Mn 130,0 130.0 g/1 g/1 K To 5,5 5.5 g/1 g/1 Fe Fe 0,9 0.9 PPm PPm Cu Cu 0,8 0.8 ppm ppm Cr Cr 1,0 1.0 ppm ppm Al Al 2,0 2.0 ppm ppm Zn Zn 7,0 7.0 PPm PPm Ni None 5,6 5.6 PPm PPm Co What 13,0 13.0 PPm PPm Mg Mg 9,0 9.0 ppm ppm Příklad 3 Example 3

Údaje uvedené v tomto příkladu byly získány při nepřetržitém rozkladu dusičnanu manganatého v poloprovozním rozkladném zařízení po dobu šestí týdnů během několika měsíců provozu zařízení.The data presented in this example were obtained during continuous decomposition of manganese nitrate in a pilot scale decomposition plant for six weeks over several months of plant operation.

Při zahájení provozu se do tanku o průměru 2 m a o výšce 2,5 m, opatřeného vysokotlakým parním pláštěm do výše 1,5 m postranní stěny, vnese koncentrovaný roztok dusičnanu manganatého z příkladu 2. Plášť skýtá 9,2 m2 povrchu výměny tepla. Herní část tanku je prakticky uzavřena s výjimkou otvorů pro hřídel míchadla, pro přivádění zpracovávaného roztoku, pro odtahování plynů a pro odvádění kysličníku manganičitého', získaného jako produkt. Míchání obstarává dvojité turbinové míchadlo, poháněné motorem o výkonu 7,5 kW. Do roztoku, se přidává tuhý kysličník manganičitý, získaný jako produkt, za vzniku 6500· iltrů suspenze, ve které hmotnostní obsah tuhého kysličníku manganičitého činí přibližně 5 %. Rozkladné zpracování se pro217953 vádí nepřetržitě přiváděním roztoku dusičnanu manganatého rychlostí, která odpovídá množství 6500 -j- 760 litrů suspenze, v níž se hmotnostní obsah tuhého kysličníku manganičitého udržuje v rozmezí 5 až 20 %, vztaženo· na hmotnostní množství suspenze, během rozkladu. Nepřetržitý provoz se takto provádí řízenou rychlostí přívodu tepla tak, že se získá 1600 až asi 2600 kg kysličníku manganičitého denně. Teplota rozkladu kolísá v rozmezí 140 až asi 146 °C. Kysličník •manganičitý, získaný jako produkt, se nepřetržitě odebírá z dolní části tanku a do •rozkladného tanku se bez ředění vrací v podstatě veškerý matečný louh. Hmotnostní poměr iontů draslíku k iontům manganu v přiváděném roztoku dusičnanu manganatého je 1: 28 a v matečném louhu se udržuje v rozmezí od 1:2 do 1:3 odváděním dílčího množství matečného louhu, nutného· pro udržení tohoto poměru. Na povrchu suspenze se občas objeví nežádoucí pěna a pro snížení jejího množství se přidává prostředek silikonového typu.At the start of operation, a concentrated manganese nitrate solution from Example 2 is introduced into a tank with a diameter of 2 m and a height of 2.5 m, equipped with a high-pressure steam jacket up to a height of 1.5 m of the side wall. The jacket provides 9.2 m 2 of heat exchange surface. The inside of the tank is practically closed except for openings for the agitator shaft, for feeding the solution to be processed, for removing gases and for removing the manganese dioxide obtained as a product. Mixing is provided by a double turbine agitator driven by a 7.5 kW motor. Solid manganese dioxide obtained as a product is added to the solution, forming 6500 l of suspension in which the weight content of solid manganese dioxide is approximately 5%. The decomposition treatment is carried out continuously by feeding a manganese nitrate solution at a rate corresponding to 6500 -760 liters of suspension, in which the solid manganese dioxide content is maintained in the range of 5 to 20% by weight of the suspension during the decomposition. Continuous operation is thus carried out at a controlled rate of heat input so that 1600 to about 2600 kg of manganese dioxide are obtained per day. The decomposition temperature varies between 140 and about 146 °C. The manganese dioxide obtained as a product is continuously withdrawn from the bottom of the tank and substantially all of the mother liquor is returned to the decomposition tank without dilution. The weight ratio of potassium ions to manganese ions in the supplied manganese nitrate solution is 1:28 and is maintained in the mother liquor in the range of 1:2 to 1:3 by removing a portion of the mother liquor necessary to maintain this ratio. Occasionally, undesirable foam appears on the surface of the suspension and a silicone-type agent is added to reduce its amount.

Plynný kysličník dusičitý a vodní pára, které vznikají v horní části tanku, se vedou do kontaktního kapalinového kondenzátorového chladiče, který je opatřen kotouči a toroidální komorou, v němž se ihned zkondenzují v roztoku dusičnanu manganatého rozpuštěním a dispergováním plynu a vodní páry. Roztok dusičnanu manganatého se přivádí do kondenzátoru z klidové skříně loužicího· systému z příkladu 1. Kysličník manganičitý, získaný jako produkt, se odvádí z rozkladného tanku a suší se zahříváním na teplotu asi 110 až 150 °C. Suchý kysličník manganičitý, získaný jako produkt, tvoří velmi dobře definované a volně sypné rovnoměrné krystaly kysličníku manganičitého· o· vysoké čistotě, neobsahující vměstky, pyrolusitové struktury.The nitrogen dioxide gas and water vapor produced in the upper part of the tank are fed to a contact liquid condenser cooler, which is provided with discs and a toroidal chamber, in which they are immediately condensed into a manganese nitrate solution by dissolving and dispersing the gas and water vapor. The manganese nitrate solution is fed to the condenser from the still box of the leaching system of Example 1. The manganese dioxide obtained as a product is removed from the decomposition tank and dried by heating to a temperature of about 110 to 150 ° C. The dry manganese dioxide obtained as a product forms very well-defined and free-flowing uniform crystals of manganese dioxide of high purity, free of inclusions, pyrolusite structure.

Na důkaz vysoké čistoty kysličníku manganičitého, získaného jako produkt způsobem podle vynálezu, jsou níže pro porovnání uvedeny analýza použité výchozí rudy a průměrná chemická analýza produktu, získaného během provozu rozkladného systému v příkladu 3. Průměrná analýza koncentrace (°/o)As proof of the high purity of the manganese dioxide obtained as a product by the process according to the invention, the analysis of the starting ore used and the average chemical analysis of the product obtained during the operation of the decomposition system in Example 3 are given below for comparison. Average concentration analysis (%)

MnMn

FeFe

AlAl

ZnZn

CuCu

CrCr

NiNi

SO4 2 nerozpustný podíl CO alkalické kovy a kovy alkalických zemin (jako· sírany) NO3- méně než AsSO 4 2 insoluble fraction CO alkali and alkaline earth metals (as sulphates) NO3- less than As

P produktu, hmotnostníP product, weight

63,0 (MNO2 - 99,5) 0,03 0,007 0,0001 0,0015 0,006 0,0025 0,05 0,0263.0 (MNO2 - 99.5) 0.03 0.007 0.0001 0.0015 0.006 0.0025 0.05 0.02

0,0070.007

0,150.15

0,05.0.05.

nezjištěnonot detected

0,0040.004

Analýza použité výchozí rudy, průměrné hodnoty, hmotnostní koncentrace (%), přepočteno na sušinuAnalysis of the starting ore used, average values, mass concentration (%), converted to dry matter

Mn Mn 46,4 46.4 ,Fe ,Fe 6,3 6.3 AI2O3 AI2O3 5,9 5.9 SÍO2 SiO2 4,0 4.0 K2O K2O 2,0 2.0 As As 0,2 0.2 P P 0,08 0.08 Ni None 0,07 0.07 Zn Zn 0,06 0.06 Co What 0,00 0.00 Cu Cu 0,03 0.03 S With 0,02 0.02

Ačkoliv byl vynález popsán se zřetelem k určitým specifickým a v současné době výhodným provedením, není tím na tato provedení omezen, protože je možno v něm provést změny a úpravy, které jsou v rámci vynálezu, jak je definován v připojené definici předmětu vynálezu.Although the invention has been described with reference to certain specific and presently preferred embodiments, it is not limited to these embodiments, as changes and modifications may be made therein which are within the scope of the invention as defined in the appended claims.

Claims (11)

předmětSubject 1. Způsob získávání manganových podílů z rud obsahujících neredukovaný mangan loužením těchto rud vodným roztokem kyseliny dusité za vzniku dusičnanu manganatého, vyznačující se tím, že se na vsázku rudy s obsahem neredukovaného manganu, která obsahuje stechiometrický nadbytek kysličníku manganičitého, vztaženo na obsah kyseliny dusité v loužicím vodném roztoku kyseliny dusité, působí při teplotě v rozmezí 30 až 80 °C a při pH v rozmezí 0,5 až 4 za nižšího rovnovážného parciálního tlaku směsi kysličníku dusnatého· a vodní páry, než je atmosférický tlak, vodným loužicím roztokem kyseliny dusité za vzniku suspenze obsahující dusičnan manganatý.A method for obtaining manganese fractions from ores containing unreduced manganese by leaching these ores with an aqueous solution of nitrous acid to form manganese nitrate, characterized in that a charge of ore containing unreduced manganese containing a stoichiometric excess of manganese dioxide based on nitric acid content in the at a temperature in the range of 30 to 80 ° C and at a pH in the range of 0.5 to 4 at a lower equilibrium partial pressure of a mixture of nitric oxide and water vapor than atmospheric pressure with an aqueous leaching solution of nitrous acid. forming a suspension containing manganese nitrate. vynalezuvynalezu 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se ruda s obsahem neredukovaného manganu uvede ve styk s vodným roztokem kyseliny dusité a louží se ve vodném prostředí zahrnujícím vodný roztok dusičnanu manganatého·.2. A process according to claim 1, wherein the ore containing non-reduced manganese is contacted with an aqueous solution of nitrous acid and is leached in an aqueous medium comprising an aqueous solution of manganese nitrate. 3. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se ruda s obsahem neredukovaného manganu uvede ve styk s vodným roztokem kyseliny dusité a louží se při pH v rozmezí 0,5 až 3,0.3. The method of claim 1, wherein the ore containing non-reduced manganese is contacted with an aqueous solution of nitrous acid and leached at a pH in the range of 0.5 to 3.0. 4. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se ruda s obsahem neredukovaného manganu uvede ve styk s vodným roztokem kyseliny dusité a louží se při teplotě v rozmezí 40 až 50 °C.4. The process of claim 1, wherein the ore containing non-reduced manganese is contacted with an aqueous solution of nitrous acid and leached at a temperature in the range of 40-50 ° C. 5. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se pH suspenze obsahující dusičnan manganatý upraví na hodnotu v rozmezí 4,0 až 5,5, tato suspenze obsahující dusičnan manganatý se zahřeje na teplotu v rozmezí 70 až 105 °C a zfiltruje k odstranění nečistot.5. The process of claim 1, wherein the pH of the manganese nitrate-containing slurry is adjusted to a value in the range of 4.0-5.5, the slurry containing manganese nitrate is heated to a temperature in the range of 70-105 ° C and filtered to removal of impurities. 6. Způsob podle bodu 5, vyznačující se tím, že se ke zfiltrované suspenzi obsahující dusičnan manganatý přidá kysličník manganičitý, vzniklá suspenze se intenzívně míchá a zahřívá řízeným přívodem tepla k rozkladu dusičnanu manganatého za vzniku volně sypných pyroluzitových krystalů kysličníku manganičitého·, kysličníku dusičitého a vodní páry.6. The method of claim 5, wherein manganese dioxide is added to the filtered manganese nitrate slurry, the resulting suspension is vigorously stirred and heated by controlled heat input to decompose manganese nitrate to form free-flowing pyroluzite crystals of manganese dioxide, nitrogen dioxide, and nitrogen dioxide. water vapor. 7. Způsob podle bodu 6, vyznačující se tím, že se kysličník manganičitý přidá k roztoku dusičnanu manganatého· v množství, postačujícím ke vzniku suspenze o hmotnostním obsahu tuhých látek v rozmezí 5 až 2i5 %.7. The process of claim 6 wherein the manganese dioxide is added to the solution of manganese nitrate in an amount sufficient to form a slurry having a solids content of from about 5% to about 25%. fi.fi. Způsob podle bodu 6, vyznačující se tím, že se zfiltrovaná suspenze obsahující dusičnan manganatý před rozkladem zahustí na hmotnostní koncentraci dusičnanu manganatého· 50 %.6. The method of claim 6, wherein the filtered manganese nitrate containing suspension is concentrated to 50 wt% manganese nitrate concentration prior to decomposition. 9. Způsob podle bodu 6, vyznačující se tím, že se rozklad dusičnanu manganatého nechá řízeně probíhat rychlostí, při níž vzniká nanejvýš 1,2 kg kysličníku manganičitého, vztaženo na 1 litr suspenze a 1 den.9. The process of claim 6, wherein the manganese nitrate decomposition is controlled in a controlled manner at a rate of at most 1.2 kg of manganese dioxide based on 1 liter of suspension per day. 10. Způsob podle bodu 6, vyznačující se tím, že se rozklad dusičnanu manganatého· nechá řízeně probíhat rychlostí, při níž vzniká 0,24 až 0,6 kg kysličníku manganičitého, vztaženo na 1 litru suspenze a 1 den.10. A process according to claim 6, wherein the manganese nitrate decomposition is controlled in a controlled manner at a rate of 0.24 to 0.6 kg of manganese dioxide, based on 1 liter of suspension and 1 day. 11. Způsob podle bodu 6, vyznačující se tím, že se kysličník dusičitý a vodní pára, vzniklé při řízeném rozkladu dusičnanu manganatého, vrací do· loužicího vodného roztoku kyseliny dusité, použitého v prvním stupni, přičemž se kysličník dusičitý a vodní pára rozptýlí a rozpustí v tomto loužicím vodném roztoku kyseliny dusité, čímž se vytvoří cyklický postup.11. The process of claim 6, wherein the nitrogen dioxide and water vapor produced by the controlled decomposition of manganese nitrate is returned to the leaching aqueous nitrous acid solution used in the first step, wherein the nitrogen dioxide and water vapor are dispersed and dissolved. in this leaching aqueous nitrous acid solution to form a cyclic process.
CS741873A 1973-10-29 1973-10-29 A method for obtaining manganese fractions from ores containing non-reduced manganese CS217953B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS741873A CS217953B2 (en) 1973-10-29 1973-10-29 A method for obtaining manganese fractions from ores containing non-reduced manganese

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS741873A CS217953B2 (en) 1973-10-29 1973-10-29 A method for obtaining manganese fractions from ores containing non-reduced manganese

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS217953B2 true CS217953B2 (en) 1983-02-25

Family

ID=5423261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS741873A CS217953B2 (en) 1973-10-29 1973-10-29 A method for obtaining manganese fractions from ores containing non-reduced manganese

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS217953B2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7596374B2 (en) Method for extracting lithium by extraction-stripping separation and purification
JP4969313B2 (en) Recovery method of rare earth elements
US20250340448A1 (en) Production of lithium chemicals and metallic lithium
US3780159A (en) Process for recovering manganese values from low grade oxidized manganese containing ores
CA2669758A1 (en) Purified molybdenum technical oxide from molybdenite
US3207571A (en) Process for preparing cesium compounds from cesium alum
US20120027643A1 (en) Process and apparatus for generating hydrogen
US4310494A (en) Manganese nitrate spray decomposition
US3932580A (en) Process for purifying technical grade molybdenum oxide
US4250149A (en) Manganese nitrate decomposition
US3780158A (en) Process for recovering high purity free flowing crystalline manganese dioxide from impure manganese nitrate solutions
US4012491A (en) Phosphate process
AU2024205225A1 (en) Process and system for lithium production
EP3205733A1 (en) Metallurgical process for tungsten mineral raw material with no pollutant discharge in entire process
CS217953B2 (en) A method for obtaining manganese fractions from ores containing non-reduced manganese
CN104388670B (en) The tungsten mineral material metallurgical system of omnidistance non-pollution discharge
US4857286A (en) Method for producing sodium tetraborate pentahydrate
CN104263971B (en) The system of APT is prepared by tungsten mineral material no pollution
US2656247A (en) Ammonium sulfate and calcium oxide manufacture
US4411875A (en) Dual alkali process for combustion gas cleaning
US3717702A (en) Process for treating phosphate ore
JPH02248327A (en) Production of manganese sulfate solution
US3330649A (en) Upgrading manganese ores using hf and hsif as leaching materials
US6475457B2 (en) Process for manufacturing potassium nitrate fertilizer and other metal nitrates
US20240240330A1 (en) Process for producing lithium hydroxide