RU2365546C2 - Способ получения пористого стекломатериала с низким содержанием марганца из бедных и высокофосфористых марганцевых руд - Google Patents

Способ получения пористого стекломатериала с низким содержанием марганца из бедных и высокофосфористых марганцевых руд Download PDF

Info

Publication number
RU2365546C2
RU2365546C2 RU2007138655/03A RU2007138655A RU2365546C2 RU 2365546 C2 RU2365546 C2 RU 2365546C2 RU 2007138655/03 A RU2007138655/03 A RU 2007138655/03A RU 2007138655 A RU2007138655 A RU 2007138655A RU 2365546 C2 RU2365546 C2 RU 2365546C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
manganese
melt
glass material
cao
sio
Prior art date
Application number
RU2007138655/03A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2007138655A (ru
Inventor
Игорь Вячеславович Павлов (RU)
Игорь Вячеславович Павлов
Василий Филиппович Шабанов (RU)
Василий Филиппович Шабанов
Борис Николаевич Нефедов (RU)
Борис Николаевич Нефедов
Вячеслав Фролович Павлов (RU)
Вячеслав Фролович Павлов
Original Assignee
СПЕЦИАЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ БЮРО "НАУКА" КРАСНОЯРСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (СКТБ "Наука" КНЦ СО РАН)
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 СПЕЦИАЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ БЮРО "НАУКА" КРАСНОЯРСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (СКТБ "Наука" КНЦ СО РАН) filed Critical СПЕЦИАЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ БЮРО "НАУКА" КРАСНОЯРСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (СКТБ "Наука" КНЦ СО РАН)
Priority to RU2007138655/03A priority Critical patent/RU2365546C2/ru
Publication of RU2007138655A publication Critical patent/RU2007138655A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2365546C2 publication Critical patent/RU2365546C2/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/062Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

Изобретение относится к переработке марганецсодержащих материалов с целью получения пористого стекломатериала. Технический результат изобретения заключается в получении пористого стекломатериала с низким содержанием марганца из марганцевых руд. Плавят шихту следующего состава, мас.%: SiO2 - 32,5; CaO - 6,86; Аl2O3 - 10,75; MgO - 2,52; Fе2O3 - 21,16; МnО - 22,4; P2O5 - 0,9; K2O - 1,0; TiO2 - 0,38; ZnO - 0,57; BaO - 0,62; Сr2O3 - 0,15; СоО - 0,06; NiO - 0,13, при содержании углерода до 0,5 мас.% сверх 100% в слабо восстановительной среде, при соотношении SiO2/CaO=4,74 и температуре 1300°С. Происходит разделение расплава и удаление металлической высокофосфористой части расплава на основе железа. В оставшемся расплаве доводят содержание углерода до 12 мас.% сверх 100% углем для создания сильно восстановительной среды и соотношение SiO2/CaO до 0,6 известняком. Повышают температуру до 1600°С, плавят до образования карбида кремния и разделения расплава на металлическую и силикатную части. Удаляют низкофосфористый ферромарганец и охлаждают силикатную часть расплава термоударом для получения стекломатериала.

Description

Изобретение относится к комплексной переработке марганецсодержащих материалов, в том числе бедных и высокофосфористых карбонатных марганцевых руд, с исключением стадии обогащения, получением пористого теплоизоляционного стекломатериала (пеносиликата) с низким содержанием марганца и дополнительных продуктов - малофосфористого ферромарганца и сплава на основе железа.
Известно, что большинство российских марганцевых руд относится к бедным и фосфористым. Они требуют сложных методов обогащения, а наличие высокого содержания фосфора существенно ограничивают сферу их потребления. Это связано с жесткими требованиями, предъявляемыми к качеству как марганцевых ферросплавов по этому показателю (характеризующемуся удельным содержанием фосфора (%) на 1% марганца в концентрате), так и пеносиликата (наличие в составе окрашивающих окислов марганца), получаемого из силикатной части расплава, для использования, в частности при получении на его основе оптически прозрачных ситаллов.
Весь опыт разделительной плавки марганецсодержащих руд, как в электрометаллургии, так и в доменном производстве, касается распределения марганца и фосфора между металлом и шлаком (процессов обогащения марганцем и обесфосфоривания) ([1] А.В.Красномовец Сб. Восстановительно-тепловая обработка железорудного и марганцевого сырья // изд. «Наука», М., 1974 - с.61-66; [2] Н.Г.Тагиров Сб. Состояние марганцево-рудной базы России и вопросы обеспечения промышленности марганцем // Тр. Первой научно-технической конференции, 12-14 мая 1999 г. - г. Екатеринбург). Силикатная составляющая не используется и уходит в отвалы.
В известном способе получения пористых стекломатериалов из металлургических шлаков ([3] RU №2114797 C1) шихта, включающая MnO, SiO2, CaO, Аl2О3, MgO, Fе2O3, SO3, Na2O, K2O, TiO2, плавилась в восстановительной среде с последующим охлаждением силикатной части расплава в режиме термоудара в водном растворе солей цинка и получением пеносиликата. Марганец распределяется между металлической и силикатной частями расплава. При этом получаемый пеносиликат содержит марганец и имеет окраску, что мешает использованию его для получения оптически прозрачных ситаллов.
В известном способе получения пористых стекломатериалов из мартеновских шлаков ([4] RU №2132306 C1) шихта, дополнительно содержащая MnO и P2O5, плавится с разделением расплава в восстановительной среде при величине массового соотношения SiO2/СaО в интервале (1-2) и содержании углерода до 3 мас.%. Пеносиликат, получаемый при этом, имеет окраску, поскольку содержит марганец. Это также мешает использованию его для получения оптически прозрачных ситаллов. Данный способ выбран в качестве прототипа по максимальному совпадению существенных признаков.
В основу заявляемого изобретения положена задача получения пористого стекломатериала (пеносиликата) с низким содержанием марганца из бедных и высокофосфористых марганцевых руд, чтобы расширить возможности использования его для получения прозрачных ситаллов, а также дополнительного извлечения низкофосфористого ферромарганца и сплава на основе железа.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения пористого стекломатериала с низким содержанием марганца из бедных и высокофосфористых марганцевых руд, заключающемся в том, что в руде следующего состава, мас.%: SiO2 - 32,5; CaO - 6,86; Аl2О3 - 10,75; MgO - 2,52; Fе2O3 - 21,16; MnO - 22,4; Р2O5 - 0,9; K2O - 1,0; TiO2 - 0,38; ZnO - 0,57; BaO - 0,62; Cr2O3 - 0,15; CoO - 0,06; NiO - 0,13; при соотношении SiO2/CaO=4,74, доводится содержание углерода до 0,5 мас.% сверх 100% бурым углем, шихта плавится с разделением расплава при температуре 1300°С сначала в слабо восстановительной среде, достигаемой добавкой углерода до 0,5 мас.% сверх 100% шихты. При этом частично восстановленное железо (попутный металл), содержащее значительное количество фосфора, сливается в изложницы. Затем в оставшемся расплаве с низким содержанием фосфора доводится: - известняком - соотношение содержаний (массовых %) SiO2/CaO до 0,6; - углем содержание углерода до 12 мас.% сверх 100%, т.е. создается сильно восстановительная среда, повышается температура до 1600°С и плавится при этих условиях до образования карбида кремния и разделения расплава. Затем силикатная часть расплава, содержащая карбид кремния, охлаждается в режиме термоудара отливом в воду с получением пеносиликата с низким содержанием марганца. Металлическая часть расплава (ферромарганец), с низким содержанием фосфора, сливается в изложницы.
Сущность заявляемого способа заключается в том, что условия первоначального плавления (операция 1): - слабо восстановительная среда (при содержании углерода до 0,5 мас.%); - температура до 1300°С, не способствуют восстановлению окиси марганца, поскольку, по термодинамическим данным, равновесие реакции:
Figure 00000001
при температуре 1300°С сдвинуто влево (константа равновесия - Kp(Mn)=0,26, а энергия Гиббса имеет положительную величину ΔG1300C=17.45 кДж). Окись фосфора в этих условиях практически полностью восстанавливается по реакции:
Figure 00000002
,
поскольку равновесие этой реакции практически нацело сдвинуто вправо (Kp(P)=9,145, а энергия Гиббса имеет отрицательную большую величину ΔG1300C=-450.548 кДж). Часть окислов железа также восстанавливается до металлического железа при температуре 1300°С, образуя фосфорсодержащий попутный металл на основе железа, сливаемый в изложницы.
Повышение температуры оставшейся части расплава до 1600°С, доведение соотношения содержаний, мас.%, SiO2/CaO до 0,6, а количества углерода до 12 мас.% (операция 2), в условиях формирования и удаления металла на основе железа, приводит к интенсивному образованию карбида кремния (SiC) по реакции:
Figure 00000003
Карбид кремния участвует в дальнейшем в транспортных реакциях довосстановления как остаточного железа:
Figure 00000004
(Kp(Fe)=1,65·1010, ΔG1600=-366,3 кДж),
так и марганца:
Figure 00000005
(Kp(Mn)=1,4·102, ΔG1600=-77,0 кДж). О ведущей транспортной роли кремния в процессе восстановления марганца свидетельствует также резкий рост скорости восстановления марганца при добавке карбида кремния (SiC) в расплав.
Повышение температуры до 1600°С, доведение соотношения содержаний, мас.% SiO2/CaO до 0,6, обуславливающее наличие в расплаве SiC, а содержание углерода до 12 мас.%, приводит к интенсификации процессов восстановления с разделением расплава, как в результате сдвига вправо равновесия реакции восстановления марганца по реакции 1 (Kp(Mn)=0,9, энергия Гиббса при этой температуре имеет отрицательную величину ΔG1600=-34,236 кДж), так и с участием транспортной реакции (5), а также к довосстановлению остаточного железа по реакции 4 с образованием низкофосфористого ферромарганца, сливаемого в изложницы.
Наличие карбида кремния в оставшейся силикатной части расплава состава, мас.%: SiO2 - 31,51; СаО - 50,41; Аl2О3 - 11,0; MgO - 3,78; Fе2O3 - 0,05; MnO - 0,08; P2O5 - 0,12; K2O - 0,06; TiO2 - 0,16; Cr2O3 - 1,95; BaO - 0,88; при охлаждении ее в воде в режиме термоудара приводит к взаимодействию паров воды с SiC с образованием газообразных продуктов (CO, H2), поризующих силикатную часть расплава с образованием пеносиликата с низким содержанием марганца. Таким образом, совокупность операций 1 и 2 позволяет получить как пористый стекломатериал (пеносиликат) с низким содержанием марганца из бедных и высокофосфористых марганцевых руд, так и низкофосфористый ферромарганец.
Ниже предлагаемый способ получения пористого стекломатериала с низким содержанием марганца из бедных и высокофосфористых марганцевых руд поясняется конкретным примером его осуществления.
Пример. В 500 г руды Мазульского месторождения следующего состава, мас.%: SiO2 - 32,5; СаО - 6,86; Аl2O3 - 10,75; MgO - 2,52; Fе2O3 - 21,16; MnO - 22,4; P2O5 - 0,9; K2O - 1,0; TiO2 - 0,38; ZnO - 0,57; BaO - 0,62; Cr2O3 - 0,15; СоО - 0,06; NiO - 0,13, доводят бурым углем содержание углерода до 0,5 мас.% сверх 100%, плавят шихту с разделением расплава в слабо восстановительной среде до температуры 1300°С, выдерживают при этой температуре 1 час и сливают высокофосфористый сплав на основе железа в изложницы. В оставшемся расплаве доводят содержание углерода до 12 мас.%, соотношение содержаний (мас.%) SiO2/CaO до 0,6 известняком, повышают температуру до 1600°С и плавят с разделением расплава 2,5 часа. Ферромарганец сливают в изложницы. Силикатную часть расплава охлаждают в режиме термоудара отливом в воду с получением пористого стекломатериала (пеносиликата).
Остаточное содержание в пеносиликате окислов железа и марганца, мас.%: Fе2О3 - 0,05; MnO - 0,08.
Состав ферромарганца, мас.%: Mn 84,93; Fe 5,84; Si 5,67; Al 0,69; P 0,12; Ca 0,15; Ti 0,48; Cr 2,12.
Состав высокофосфористого металла на основе железа, мас.%: Fe 93,15; Mn 3,27; P 2,41; Аl 0,08; Cr 0,08; Co 0,34; N 10,67.

Claims (1)

  1. Способ получения пористого стекломатериала с низким содержанием марганца из бедных и высокофосфористых марганцевых руд, включающий плавление шихты состава, мас.%: SiO2 32,5; СаО 6,86; Al2O3 10,75; MgO 2,52; Fе2O3 21,16; MnO 22,4; P2O5 0,9; K2O 1,0; TiO2 0,38; ZnO 0,57; BaO 0,62; Сr2O3 0,15; СоО 0,06; NiO 0,13, при содержании углерода до 0,5 мас.% сверх 100% в слабо восстановительной среде и при соотношении SiO2/CaO=4,74 и температуре 1300°С, разделение расплава и удаление металлической высокофосфористой части расплава на основе железа, доведение в оставшемся расплаве содержания углерода до 12 мас.% сверх 100% углем для создания сильно восстановительной среды и соотношения SiO2/CaO до 0,6 известняком, повышение температуры до 1600°С и плавление до образования карбида кремния и разделения расплава на металлическую и силикатную части, удаление низкофосфористого ферромарганца и охлаждение силикатной части расплава термоударом для получения пористого стекломатериала.
RU2007138655/03A 2007-10-17 2007-10-17 Способ получения пористого стекломатериала с низким содержанием марганца из бедных и высокофосфористых марганцевых руд RU2365546C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007138655/03A RU2365546C2 (ru) 2007-10-17 2007-10-17 Способ получения пористого стекломатериала с низким содержанием марганца из бедных и высокофосфористых марганцевых руд

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007138655/03A RU2365546C2 (ru) 2007-10-17 2007-10-17 Способ получения пористого стекломатериала с низким содержанием марганца из бедных и высокофосфористых марганцевых руд

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007138655A RU2007138655A (ru) 2009-04-27
RU2365546C2 true RU2365546C2 (ru) 2009-08-27

Family

ID=41018458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007138655/03A RU2365546C2 (ru) 2007-10-17 2007-10-17 Способ получения пористого стекломатериала с низким содержанием марганца из бедных и высокофосфористых марганцевых руд

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2365546C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2533511C1 (ru) * 2013-08-05 2014-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" Способ получения пористого стекломатериала из редкометальных руд

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2533511C1 (ru) * 2013-08-05 2014-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" Способ получения пористого стекломатериала из редкометальных руд

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007138655A (ru) 2009-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6960926B2 (ja) リチウムリッチな冶金スラグ
Percy Metallurgy: the art of extracting metals from their ores
RU2226220C2 (ru) Способ переработки шлаков от производства стали
CN101838718A (zh) 中频电炉炉内脱磷脱硫的冶炼工艺
EP3554998B1 (en) Process for the production of commercial grade silicon
Piatak et al. Metallurgical Slags
Byrne The Practical Metal-Worker's Assistant
RU2365546C2 (ru) Способ получения пористого стекломатериала с низким содержанием марганца из бедных и высокофосфористых марганцевых руд
JP2015140294A (ja) リン酸質肥料原料、リン酸質肥料およびその製造方法
Nokhrina et al. Production and use of concentrates from polymetallic manganese ore
CA1086073A (en) Electric smelting of lead sulphate residues
CN108085502A (zh) 制备铝硅合金的方法
RU2010145259A (ru) Способ получения гранулированного металлического железа
SE440918B (sv) Forfarande for utvinning av metallverdena i zinkhaltiga blyravaror
Dashevskii et al. Dephosphorization of manganese-containing oxide melts
CN101457302B (zh) 一种制备低冰镍的方法
US20200048092A1 (en) Process for recovering phosphorous from phosphoritic materials
US210020A (en) Improvement in working nickel ores and manufacture of nickel
KR20150131623A (ko) 고강도 인조석 제조용 조성물 및 그의 제조방법
GB2153389A (en) Process for treatment of nickel-and vanadium bearing residues
RU2533511C1 (ru) Способ получения пористого стекломатериала из редкометальных руд
US3556774A (en) Process for the reduction of molten iron ore
RU2086675C1 (ru) Способ получения брикетов для прямого легирования стали марганцем
RU2005803C1 (ru) Способ получения ферромарганца для сварочного производства
RU2639195C1 (ru) Способ переработки никельсодержащих сульфидных медных концентратов

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151018