RU2172296C2 - Способ получения сульфида марганца - Google Patents
Способ получения сульфида марганцаInfo
- Publication number
- RU2172296C2 RU2172296C2 RU98107315A RU98107315A RU2172296C2 RU 2172296 C2 RU2172296 C2 RU 2172296C2 RU 98107315 A RU98107315 A RU 98107315A RU 98107315 A RU98107315 A RU 98107315A RU 2172296 C2 RU2172296 C2 RU 2172296C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carried out
- manganese sulfate
- reducing agent
- mns
- manganese
- Prior art date
Links
- VCTOKJRTAUILIH-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);sulfide Chemical compound [S-2].[Mn+2] VCTOKJRTAUILIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 9
- 229940099596 manganese sulfate Drugs 0.000 claims abstract description 21
- 235000007079 manganese sulphate Nutrition 0.000 claims abstract description 21
- 239000011702 manganese sulphate Substances 0.000 claims abstract description 21
- ISPYRSDWRDQNSW-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate monohydrate Chemical compound O.[Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O ISPYRSDWRDQNSW-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 21
- 239000003638 reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 7
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- ZSKCOFJBFXSEDP-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;molecular hydrogen Chemical compound [H][H].O=C ZSKCOFJBFXSEDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003077 lignite Substances 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N manganese(II) oxide Inorganic materials [Mn]=O VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 4
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 15
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 4
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYSA-N carbon bisulphide Chemical compound S=C=S QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 aluminum peroxide Chemical class 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium(0) Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 235000012970 cakes Nutrition 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010960 commercial process Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IRXRGVFLQOSHOH-UHFFFAOYSA-L dipotassium;oxalate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C(=O)C([O-])=O IRXRGVFLQOSHOH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002697 manganese compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- WAEMQWOKJMHJLA-UHFFFAOYSA-N mn2+ Chemical compound [Mn+2] WAEMQWOKJMHJLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при получении добавок для механической обработки спеченных деталей. Сульфат марганца в виде частиц или агломерата смешивают с восстановителем - каменным углем, древесным углем, лигнитом. Нагревают до температуры не менее 700oС. В качестве восстановителя можно использовать газообразный водород и/или моноокись углерода. Восстановление проводят в шахтной печи сухим способом. В смесь сульфата марганца и восстановителя можно вводить воду. Полученную суспензию нагревают в течение времени, достаточного для полного восстановления сульфата марганца. Восстановление осуществляют в туннельной печи при 1100 - 1180oC в атмосфере моноокиси углерода и водорода. Сульфид марганца, полученный в соответствии с данным способом, может содержать до 25 мас.% MnO, до 2 мас. % С и других примесей. Показатели обрабатываемости MnS не ниже, чем у MnS, полученного известным способом. 9 з.п.ф-лы.
Description
Изобретение относится к способу получения сульфида марганца. Более конкретно, настоящее изобретение относится к восстановительному процессу получения сульфида марганца из сульфата марганца в высокотемпературных условиях.
В такой области промышленности, как порошковая металлургия, сульфид марганца (MnS) находит все большее применение в качестве добавки для улучшения механической обработки спеченных деталей. В связи с расширением рынка продуктов порошковой металлургии весьма очевидна потребность в промышленно применимых, рентабельных и экологически приемлемых способах получения этих продуктов.
Патент США 4676970 раскрывает способ получения MnS плавлением марганца и серы. Более конкретно этот патент раскрывает способ, по которому водный раствор сульфата марганца подвергают электролизу для получения металлического марганца, который в форме частиц смешивают с микрочастицами серы. В полученной смеси химическую реакцию инициируют добавлением, например, пероксида алюминия и бария. При использовании исходных материалов высокой чистоты получают очень чистый продукт MnS. Кроме того, патент указывает на невозможность получения MnS в больших количествах для коммерческих целей из-за серного загрязнения и низкой чистоты.
Патентная заявка Японии 62-288116 раскрывает способ получения MnS, по которому соединение марганца, например MnSO4, нагревают до температуры в пределах от 350 до 700oC в атмосфере H2S. Другой способ получения MnS, раскрываемый в этой заявке, включает сжигание окиси марганца или металлического марганца в атмосфере дисульфида углерода. Японская патентная заявка также раскрывает способ, по которому избыточное количество водного раствора аммиака при кипении добавляют к водному раствору марганца (II), содержащему оксалат калия и газообразный сероводород.
В соответствии с настоящим изобретением в отличие от вышеприведенной заявки неожиданно было обнаружено, что продукт MnS, обладающий требуемыми характеристиками улучшенной механической обрабатываемости, можно получать путем термического восстановления сульфата марганца способом, подходящим для крупномасштабного коммерческого производства. С промышленной точки зрения этот способ предлагает важные преимущества, включающие возможность использования недорогих исходных материалов и имеющегося оборудования. Кроме того, стадия электролиза, являющаяся необходимой в известных способах, исключается. Чистота получаемого продукта является достаточной для промышленных целей и можно получать очень чистый продукт даже без высокочистых исходных материалов, как того требуют известные способы.
Глубокое и тщательное изучение способа показало, что термическое восстановление можно осуществлять как способом сухого, так и мокрого восстановления, и удовлетворительные результаты можно получить различными путями. Так, восстановитель можно выбирать из широкого ряда известных восстановителей. Предпочтительно восстановитель выбирают из группы, включающей каменный уголь, древесный уголь, лигнит, газообразный водород, окись углерода, поскольку впоследствии в качестве побочных продуктов получают экологически приемлемые продукты: двуокись углерода и воду. Когда в качестве восстановителя используют твердое углеродистое соединение, восстановление предпочтительно осуществляют в восстановительной атмосфере. Путем оптимизации реакционных параметров получают небольшое и экологически приемлемое количество побочных продуктов, содержащих загрязняющие серные соединения.
Раскрывается способ получения сульфида марганца, включающий нагревание сульфата марганца, отличающийся тем, что используют сульфат марганца в виде частиц или агломерата и нагревание ведут до температуры по меньшей мере 700oC, предпочтительно по меньшей мере 750oC, в присутствии по меньшей мере одного восстановителя. Предпочтительно восстановителем является газообразный водород и/или моноокись углерода. Этот способ предпочтительно осуществляют в псевдоожиженном слое, в котором сульфат марганца находится в форме агломерированных частиц с размером менее 10 мм. Если это коммерческий процесс, его предпочтительно осуществлять в шахтной печи, и в целях повышения выхода сульфида марганца можно добавлять двуокись серы. Другой сухой способ включает смешивание частиц сульфата марганца с частицами углерода, который может быть, например, в форме каменного или древесного угля, при температуре по меньшей мере 700oC, предпочтительно по меньшей мере 750oC, и более предпочтительно по меньшей мере 800oC, при этом размер частиц сульфата марганца должен предпочтительно быть меньше 1 мм и размер углеродных частиц должен предпочтительно быть меньше около 5 мм.
Мокрое восстановление осуществляют смешиванием частиц сульфата марганца, частиц каменного угля со средним размером частиц менее около 5 мм и воды, нагреванием полученной суспензии до температуры по меньшей мере 700oC в течение времени, достаточного в основном для полного восстановления сульфата марганца до сульфида марганца. Предпочтительно восстановитель является твердым, имеющим форму частиц углеродистым соединением, которое смешивают с имеющим форму частиц сульфатом марганца и водой, и полученную суспензию нагревают в течение времени, достаточного для полного восстановления сульфата. Предпочтительно этот способ также осуществляют в восстановительной атмосфере, такой как атмосфера, содержащая окись углерода.
Способ по изобретению обеспечивает привлекательную с промышленной точки зрения возможность, поскольку исходные материалы являются недорогими и легкодоступными. Сульфат марганца широко используют в качестве удобрения, а восстановители являются также широко используемыми и недорогими материалами, что способствует низкой стоимости способа. Дополнительным преимуществом является то, что способ можно осуществлять на обычном оборудовании, например, используя печи, такие как конвейерные печи и туннельные печи, необязательно одновременно с другими процессами, которые обычно осуществляют в таком оборудовании.
Продукт MnS, который получают по способу настоящего изобретения, может включать до 25мас.% MnO. Совершенно неожиданно было обнаружено, и это достаточно документировано, что такой относительно высокий процент MnO не оказывает негативного влияния на характеристики улучшенной механической обрабатываемости. В действительности было обнаружено, что в некоторых случаях содержание MnO может улучшить способность продукта к механической обработке в сравнении с чистым MnS продуктом, например продукт, содержащий 1мас.% или менее примесей/побочных продуктов. Кроме MnO, продукт по изобретению может включать до 2мас. % C, и предпочтительно от 0,5 до 1,5мас.% C. С использованием стехиометрического избыточного количества восстановителя можно снизить количество MnO и, как видно из нижеследующих примеров, можно получить высокочистый (98%) продукт MnS даже без высокоочищенных исходных материалов.
Изобретение далее поясняется следующими примерами.
Пример 1
Сульфат марганца (MnSO4 1 H2O), полученный от SVERA АВ, Sweden, смешивали с 15% древесного угля в форме частиц (размер частиц около 1 мм) и запаковывали в цилиндрические SiC-капсулы с коксом в середине, а вокруг помещали смесь. Каждая капсула вмещала 26 кг смеси, и 9 капсул одновременно помещали в туннельную печь. Капсулы нагревали в течение 36 минут при максимальной температуре 1150-1180oC. Полученные пористые лепешки дробили, измельчали и просеивали через сито с размером пор 45 мкм (325 меш), в результате оставался материал, состоящий из MnS с чистотой 98%. Возможна дальнейшая очистка путем измельчения и сушки.
Сульфат марганца (MnSO4 1 H2O), полученный от SVERA АВ, Sweden, смешивали с 15% древесного угля в форме частиц (размер частиц около 1 мм) и запаковывали в цилиндрические SiC-капсулы с коксом в середине, а вокруг помещали смесь. Каждая капсула вмещала 26 кг смеси, и 9 капсул одновременно помещали в туннельную печь. Капсулы нагревали в течение 36 минут при максимальной температуре 1150-1180oC. Полученные пористые лепешки дробили, измельчали и просеивали через сито с размером пор 45 мкм (325 меш), в результате оставался материал, состоящий из MnS с чистотой 98%. Возможна дальнейшая очистка путем измельчения и сушки.
Пример 2
Следующие эксперименты выполняли сухим способом с температурой восстановления между 700 и 900oC.
Следующие эксперименты выполняли сухим способом с температурой восстановления между 700 и 900oC.
a. MnSO4 + 2S ---> MnS + 2SO2
b. MnSO4 + 2C ---> MnS + 2CO2.
b. MnSO4 + 2C ---> MnS + 2CO2.
c. MnSO4 + 4H2 ---> MnS + 4H2O
Углерод добавляли в различных формах, таких как древесный уголь, кокс или каменный уголь. Получаемое соотношение MnS/MnO находилось в строгой зависимости от выбранного типа углеродного материала. Эксперименты, проводимые при 850oC, показали, что древесный уголь дает самое высокое содержание MnS.
Углерод добавляли в различных формах, таких как древесный уголь, кокс или каменный уголь. Получаемое соотношение MnS/MnO находилось в строгой зависимости от выбранного типа углеродного материала. Эксперименты, проводимые при 850oC, показали, что древесный уголь дает самое высокое содержание MnS.
Восстановитель - Отношение MnS/MnO
Древесный уголь - - 90/10
Каменный уголь - 72/28
Кокс - 32/68
Эксперименты проводили без избыточного количества восстановителя.
Древесный уголь - - 90/10
Каменный уголь - 72/28
Кокс - 32/68
Эксперименты проводили без избыточного количества восстановителя.
Все эксперименты проводили с предварительным нагревом в течение 5 минут нагреванием до температуры восстановления в течение 15 минут, поддерживая температуру восстановления в течение 60 минут.
Пример 3
Смешиванием 340 кг сульфата марганца в форме частиц, 80 кг углеродных частиц в форме лигнита и 80 кг воды получали суспензию. Суспензию нагнетали в капсулы, как указано в примере 1, и капсулы помещали в туннельную печь с атмосферой, в основном состоящей из окиси углерода и двуокиси углерода. Температура печи составляла 1150 - 1180oC.
Смешиванием 340 кг сульфата марганца в форме частиц, 80 кг углеродных частиц в форме лигнита и 80 кг воды получали суспензию. Суспензию нагнетали в капсулы, как указано в примере 1, и капсулы помещали в туннельную печь с атмосферой, в основном состоящей из окиси углерода и двуокиси углерода. Температура печи составляла 1150 - 1180oC.
Все продукты, полученные по вышеприведенным примерам, имели показатель механической обрабатываемости такой же величины, что и MnS продукт, полученный по способу патента США 4676970.
Claims (10)
1. Способ получения сульфида марганца, включающий нагревание сульфата марганца, отличающийся тем, что используют сульфат марганца в виде частиц или агломерата и нагревание ведут до температуры, по меньшей мере, 700oC, предпочтительно, по меньшей мере, до 750oC в присутствии, по меньшей мере, одного восстановителя.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановление осуществляют в присутствии восстановителя, выбранного из группы, состоящей из каменного угля, древесного угля, лигнита, газообразного водорода и моноокиси углерода.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что восстановление осуществляют сухим способом.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что восстановителем является газообразный водород и/или моноокись углерода.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что восстановление осуществляют в шахтной печи.
6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что восстановление осуществляют мокрым способом.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что восстановитель является твердым, имеющим форму частиц углеродистым соединением, которое смешивают с имеющим форму частиц сульфатом марганца и водой, и полученную суспензию нагревают в течение времени, достаточного для полного восстановления сульфата марганца.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что восстановление осуществляют при температуре, по меньшей мере, 1100oC в восстановительной атмосфере.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что восстановление осуществляют при температуре от 1100 до 1180oC в атмосфере, в основном состоящей из моноокиси углерода и двуокиси углерода.
10. Способ по любому из пп.6 - 9, отличающийся тем, что способ осуществляют в туннельной печи.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9503322-1 | 1995-09-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU98107315A RU98107315A (ru) | 2000-02-27 |
| RU2172296C2 true RU2172296C2 (ru) | 2001-08-20 |
Family
ID=
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JP 62-288116 А, Pat. Abstr. of Japan, 1988, v.12, № 181, С-499, р.83. * |
| Химическая энциклопедия./Под ред. Кнунянца И.Л. - М.: Советская энциклопедия, 1990, т.2, с.650. БРАУЭР Г. Руководство по препаративной неорганической химии, - М.: Иностранная литература, 1956, с.670. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0582324B2 (ru) | ||
| RU2001117482A (ru) | Способ производства гранул железа | |
| US4818505A (en) | Process for removing or separating pollutants from waste gases | |
| AU2015320315B9 (en) | Phosphorous pentoxide producing methods and systems with increased agglomerate compression strength | |
| NO129801B (ru) | ||
| RU2006122536A (ru) | Железный порошок, его применение в качестве добавки в пищу, пищевая добавка и способ получения железного порошка | |
| RU2172296C2 (ru) | Способ получения сульфида марганца | |
| JP3929071B2 (ja) | 硫化マンガンの製造方法 | |
| JPS6341962B2 (ru) | ||
| JP3092477B2 (ja) | 粒状活性炭及びその製造方法 | |
| US6045768A (en) | Removal of carbon from particulate mixtures | |
| JPS5910933B2 (ja) | 塩化アルミニウムの製法 | |
| CA2075466C (en) | Method of producing silicon and an electric-arc low-shaft furnace and briquette for carrying out the process | |
| JPS5935005A (ja) | セレン含有原料の焙焼方法 | |
| US3996340A (en) | Method of producing aluminum fluoride | |
| SU1130522A1 (ru) | Способ переработки фосфогипса на серосодержащие продукты и известь | |
| RU1819850C (ru) | Способ агломерации фосфатного сырь | |
| JPS62284007A (ja) | 転炉ダストの利用法 | |
| JPS645095B2 (ru) | ||
| GB1564663A (en) | Process for thermal decomposition of phosphogypsum | |
| CN1089572A (zh) | 硅合金高能复合炭及其制备工艺 | |
| JPS63128127A (ja) | 焼結鉱製造方法 | |
| SU1731846A1 (ru) | Шихта дл производства железорудных окатышей | |
| JPH01180222A (ja) | 排ガス浄化用成形体の製造方法 | |
| JPS63274722A (ja) | 還元鉄組成物及びその製造方法 |