Скачать презентацию Технологічна мінералогія манганових руд Манган Скачать презентацию Технологічна мінералогія манганових руд Манган

Applied_mineralogy_10.ppt

  • Количество слайдов: 71

Технологічна мінералогія манганових руд Технологічна мінералогія манганових руд

Манган • • густина 7, 3 кг/см 3 температура плавлення 1244° С температура кипіння Манган • • густина 7, 3 кг/см 3 температура плавлення 1244° С температура кипіння 2095° С в рідкому стані залізо й манган повністю взаємно розчинні

Застосування • Головний споживач – чорна металургія (8 -9 кг Mn на 1 т Застосування • Головний споживач – чорна металургія (8 -9 кг Mn на 1 т сталі) • Для введення Mn в сталь використовують частіше сплави з залізом – фероманган (70 -80 % Mn, 0, 5 -0, 7 % С, решта Fe й домішки) • Висококарбоновий фероманган розкислює сталь та вилучє з неї сірку • Середньо- й малокарбоновий фероманган легує сталь

Легування − введення у склад металевих сплавів легуючих елементів для надання їм певних фізичних, Легування − введення у склад металевих сплавів легуючих елементів для надання їм певних фізичних, хімічних або механічних властивостей Легуючі елементи v до 2, 5 % - низьколегована сталь v 2, 5 – 10 % - середньолегована сталь v >10 % - високолегована сталь

Головні легуючі елементи • В сталі й чавуні – Cr, Ni, Mn, Si, Mo, Головні легуючі елементи • В сталі й чавуні – Cr, Ni, Mn, Si, Mo, W, V, Ti, Zr, Be, Nb, Co, Al, Cu, B, Mg • В алюмінієвих сплавах – Si, Cu, Mg, Zn, Mn, Ti, Zr • В мідних сплавах– Zn, Sn, Pb, Al, Mn, Fe, Ni, Be • В магнієвих сплавах – Al, Zn, Mn, Zr • В свинцевих – Sn, Zn, Sb

Лігатура − допоміжні сплави, які застосовують для введення у рідкий метал легуючих елементів − Лігатура − допоміжні сплави, які застосовують для введення у рідкий метал легуючих елементів − метали, які вводять у дорогоцінні метали (золото, срібло) для надання їм потрібних властивостей, здешевлювання виробів v Феросплави використовують не лише для легування, але й для розкислення металів

Константан − мідно-нікелевий сплав, який характеризується слабкою залежністю електричного опору від температури v 39 Константан − мідно-нікелевий сплав, який характеризується слабкою залежністю електричного опору від температури v 39 -41 % Ni, v 1 -2 % Mn, v решта Cu

Градація родовищ за масштабом • • Дуже великі – більше 150 млн. т Великі Градація родовищ за масштабом • • Дуже великі – більше 150 млн. т Великі – 150 -75 млн. т Середні – 75 -25 млн. т Дрібні – менше 25 млн. т

Промислові мінерали • Оксиди: піролюзит, псиломелан, криптомелан, манганіт, гаусманіт, брауніт, голандит, коронадит, біксбіїт, нсутит Промислові мінерали • Оксиди: піролюзит, псиломелан, криптомелан, манганіт, гаусманіт, брауніт, голандит, коронадит, біксбіїт, нсутит (гідратизований різновид Mn. O 2), тодорокіт, бернесит Na 4 Mn 14 O 27· 9 H 2 O • Карбонатні руди: кальцієвий родохрозит, манганокальцит, кутнагорит та інші • Силікатні переважно кварц-родонітбустамітові та спесартинові руди механічно важко збагачуються. Більше значення мають їх окиснені різновиди

Піролюзит Mn. O 2 Піролюзит Mn. O 2

Манганит Mn. O(OH) Манганит Mn. O(OH)

Псиломелан m. Mn. O·Mn. O 2·n. H 2 O Псиломелан m. Mn. O·Mn. O 2·n. H 2 O

Романешит (Ba, H 2 O)2 Mn 5 O 10 Романешит (Ba, H 2 O)2 Mn 5 O 10

Гроутит Mn 3+O(OH) (чорні пластинчасті сильнорозщеплені кристали розміром до 1 см), романешит (коричневий, землистий), Гроутит Mn 3+O(OH) (чорні пластинчасті сильнорозщеплені кристали розміром до 1 см), романешит (коричневий, землистий), кальцит. Завалівське р-ще графиту, Побужжя

Гаусманіт Mn 2+(Mn 3+)2 O 4 Гаусманіт Mn 2+(Mn 3+)2 O 4

Криптомелан K(Mn 4+, Mn 2+)8 O 16 Криптомелан K(Mn 4+, Mn 2+)8 O 16

Голандит Mn. Ba. Mn 6 O 14 Голандит Mn. Ba. Mn 6 O 14

4+Mn 2+O Коронадит Pb. Mn 2 6 16 Коронадит на бариті 4+Mn 2+O Коронадит Pb. Mn 2 6 16 Коронадит на бариті

Біксбіїт (Mn 3+, Fe 3+)2 O 3 Біксбіїт (Mn 3+, Fe 3+)2 O 3

Тодорокіт (Mn, Mg, Ca, Ba, K, Na)2 Mn 3 O 12· 3 H 2 Тодорокіт (Mn, Mg, Ca, Ba, K, Na)2 Mn 3 O 12· 3 H 2 O

За генезисом виділяють родовища: • • • Осадові Вулканогенно-осадові Вулканогенні Метаморфізовані Кори звітрювання Скупчення За генезисом виділяють родовища: • • • Осадові Вулканогенно-осадові Вулканогенні Метаморфізовані Кори звітрювання Скупчення залізо-манганових конкрецій, які складають крупні ресурси

Нікопольске родовище манганових руд Запаси родовища 1 млрд. т, світові запаси - 3 млрд. Нікопольске родовище манганових руд Запаси родовища 1 млрд. т, світові запаси - 3 млрд. т

Нікопольске родовище манганових руд • 80 % піролюзит, • а решта — карбонатні руди Нікопольске родовище манганових руд • 80 % піролюзит, • а решта — карбонатні руди • вміст Mn у залежності від шару, ділянки змінюється від 23 до 31 %, • в средньому по басейну вміст Mn складає 27 -28 % • вміст Р в рудах 0, 151 %

Нікопольске родовище • За хімічним складом манганвмісних мінералів руди розділяють на три типи: окисні, Нікопольске родовище • За хімічним складом манганвмісних мінералів руди розділяють на три типи: окисні, карбонатні та змішані • Окрім мінералів Мn, в рудному шарі є нерудні глинисті мінерали, теригенний матеріал алевритової та піщаної розмірності, головним чином зерна кварцу й польових шпатів, аутигенні гідроксиди, силікати заліза та ін.

За текстурними особливостями виділяють руди • Кускові • Пізолітові (величиной 2 -10 мм) • За текстурними особливостями виділяють руди • Кускові • Пізолітові (величиной 2 -10 мм) • Конкреційні (крупні концентрично-шкарлупчасті й концентрично-шкарлупуваті стяжіння) • Землисті (тонкодисперсні гідроксиди мангану з піщаним або глинистим матеріалом – глинисті, піщані) • Зцементовані (зцементовані кальцитом різновиди кускових, пізолітових і конкреційних руд, місцева назва - «присухи» ) • Цементаційні (утворені в результаті цементації піщаного кварцового материалу мангановими мінералами) • Суцільні (прошарки потужністю від 1 -2 дм до 1 -1, 5 м )

Комбіновані способи збагачення манганових руд • Для окисних руд передбачено гравітаційне, гравітаційно-магнітне збагачення митої Комбіновані способи збагачення манганових руд • Для окисних руд передбачено гравітаційне, гравітаційно-магнітне збагачення митої руди • Флотація шламів Виділяються такі операції: • дроблення вихідної руди до 16 -50 мм, грохотіння, промивка • дроблення митої руди до 16 -25 мм, грохотіння дробленої руди на вузькі класи з наступним збагаченням класів крупніше 3 мм • відсадка або по магнітно-гравітаційній схемі

Відсадка • метод збагачення корисних копалин, при якому розділення суміші мінеральних зерен здійснюють за Відсадка • метод збагачення корисних копалин, при якому розділення суміші мінеральних зерен здійснюють за різницею швидкостей їхнього руху у вертикальному потоці води

Промивання манганових руд і концентратів Нікопольського родовища слабкими розчинами соляної та азотної кислот – Промивання манганових руд і концентратів Нікопольського родовища слабкими розчинами соляної та азотної кислот – ефективний засіб чищення манганвмісної сировини від домішок лужноземельних елементів

Збагачення карбонатної манганової руди • крупний клас (15 -3 мм) митої карбонатної руди підлягає Збагачення карбонатної манганової руди • крупний клас (15 -3 мм) митої карбонатної руди підлягає концентруванню в важкому середовищі в гідроциклонах • Проміжні продукти подрібнюють і класифікують за розміром зерен (до 0, 16 мм) • Електромагнітна сепарація • відсадка магнітної фракції • Шлами (клас 0, 16 мм) збагачують методом селективної флотації

Одержані концентрати руд Mn Ø Розрізняють за сортами в залежності від вмісту Mn (висші Одержані концентрати руд Mn Ø Розрізняють за сортами в залежності від вмісту Mn (висші сорти містять 4549% Mn) Методи вилучення фосфору ü В електричних пічках силікатермічним способом ü Хімічний ü Гідрометалургічний ü Бактеріальний

Руду Нікопольського родовища • збагачують промиванням і постачають у вигляді концентратів п’яти сортів і Руду Нікопольського родовища • збагачують промиванням і постачають у вигляді концентратів п’яти сортів і в вигляді шламів • концентрати – зернистий матеріал з розміром зерен від 0 до 100 мм, з переважанням матеріалу більш дрібних фракцій

Хімічне збагачення • З метою хімічного збагачення манганових руд застосовують метод вилучення мангану з Хімічне збагачення • З метою хімічного збагачення манганових руд застосовують метод вилучення мангану з концентратів Нікопольського родовища солями амонію

Чіатурське родовище, Грузія • друге після Нікопольського по значенню та запасам (180 млн. т) Чіатурське родовище, Грузія • друге після Нікопольського по значенню та запасам (180 млн. т) • руда двох мінералогічних типів: суміші піролюзиту з псиломеланом і карбонатних руд • вміст Mn коливається від 25 до 47 %, Р від 0, 18 до 0, 2 % • Низький вміст Fе дає можливість виплавляти багатий сорт феромангану • Головна частина руди збагачується промивкою та магнітною сепарацією

Вилучення цінних компонентів з морських конкрецій • Родовища мінералів у вигляді конкрецій на морському Вилучення цінних компонентів з морських конкрецій • Родовища мінералів у вигляді конкрецій на морському дні – значне джерело Mn, Ni, Co, Cu • Конкреції розташовані на глибині 100 -7000 м в Атлантичному й Тихому океанах, на дні озера Мічіган • Родовища промислового значення складені конкреціями у формі картоплин діаметром 4 -8 см, і містять 19 тис. т конкрецій на 1 км 2 дна

Вилучення цінних компонентів з морських конкрецій Залізо-манганова конкреція з дна Тихого океану (5 см) Вилучення цінних компонентів з морських конкрецій Залізо-манганова конкреція з дна Тихого океану (5 см)

Вміст елементів в конкреціях, % • • • Mn 8 -40 Ni 0, 2 Вміст елементів в конкреціях, % • • • Mn 8 -40 Ni 0, 2 -2 Co 0, 01 -2, 3 Cu 0, 3 -3 Mo Zn

Переробляють конкреції двох типів Силікатні Карбонатні 25 % Mn 1 % Ni 0, 5 Переробляють конкреції двох типів Силікатні Карбонатні 25 % Mn 1 % Ni 0, 5 % Cu 0, 1 % Co 17 % Mn 0, 6 % Ni 0, 3 % Co 0, 1 % Cu Вилуговування соляною кислотою Вилуговування слабким розчином карбонату амонію

Вилучення цінних компонентів з морських конкрецій • Мінерали в силікатних конкреціях представлені дрібними зернами, Вилучення цінних компонентів з морських конкрецій • Мінерали в силікатних конкреціях представлені дрібними зернами, тому механічне збагачення неможливе • Пірометалургійні методи невигідні через складність матеріалу • Тому обробляють сірчаною кислотою

Метод переробки силікатних конкрецій • Базується на використанні різниці в фізико-хімічних властивостях розчинних сполук Метод переробки силікатних конкрецій • Базується на використанні різниці в фізико-хімічних властивостях розчинних сполук металів, що розділяють, зокрема при нагріванні та під тиском • Принцип методу переробки продуктів: вилуговування - осадження • Недоліком методу є багатостадійність

Вилуговування • При атмосферному тискові розчиненим в воді SO 2 • При високій температурі Вилуговування • При атмосферному тискові розчиненим в воді SO 2 • При високій температурі з використанням SO 2 і розбавленої сірчаної кислоти дозволяє швидко вилучити в розчин Mn, Ni, Co, Cu, Fe • При витраті SO 2 640 кг/т руди вилучення Mn, Ni, Co, Cu складало 97 %, Fe 72 %

Силікатні морські конкреції Дроблення, роздрібнювання Схема переробки силікатних конкрецій Вилуговування Промивання хвостів Цементація міді Силікатні морські конкреції Дроблення, роздрібнювання Схема переробки силікатних конкрецій Вилуговування Промивання хвостів Цементація міді Мідь на рафінування Осадження сульфідів Розчинення сульфідів Кристалізація Випалювання та спікання Вилучення SO 2 Осадження заліза й міді Мангановий продукт Екстракція цинку Розчин на вилучення нікелю й кобальту Промивка осадка Zn. SO 4

Біохімічне збагачення манганових шламів • Біохімічне збагачення корисних копалин – це процес хімічного методу Біохімічне збагачення манганових шламів • Біохімічне збагачення корисних копалин – це процес хімічного методу наземного і підземного вилуговування в присутності інтенсифікатора процесу - бактерій

Мікроорганізми • Автотрофні здатні синтезувати для їхнього існування живлячі речовини хемо- або фотосинтезом в Мікроорганізми • Автотрофні здатні синтезувати для їхнього існування живлячі речовини хемо- або фотосинтезом в присутності води, діоксиду вуглецю, неорганічних солей та відповідного джерела енергії • Гетеротрофні живляться готовими органічними речовинами та еволюціонували з автотрофних

Вилуговування мангану з манганових шламів • Пришвидшується в 20 разів в результаті біокаталітичної дії Вилуговування мангану з манганових шламів • Пришвидшується в 20 разів в результаті біокаталітичної дії мікроорганізмів культури Achromobacter delikatulus, манган-відновлюючих бактерій Circulars • Важливим є приготування для бактерій живлячого середовища

Металевий манган виробляють електротермічним способом в три перобки • витоплювання високоманганового безфосфорного шлаку; • Металевий манган виробляють електротермічним способом в три перобки • витоплювання високоманганового безфосфорного шлаку; • витоплювання висококремнистого силікамангану; • витоплювання металевого мангану

Низькофосфористий карбоновий фероманган • Виробляють двостадійним безперервним процесом з багатого низькофосфористого шлаку • Застосування Низькофосфористий карбоновий фероманган • Виробляють двостадійним безперервним процесом з багатого низькофосфористого шлаку • Застосування в якості флюса доломиту дозволяє одержати сплав з вмістом P 0, 03 -0, 04 % і Si 0, 4 -0, 8 %

Сплави з кремнієм • Mn 2 Si (20, 3% Si) з температурою плавлення 1320° Сплави з кремнієм • Mn 2 Si (20, 3% Si) з температурою плавлення 1320° С • Mn. Si (33, 8% Si) – 1260° С • Mn 2 Si 3 (43, 4% Si) – 1170° С • Найбільш міцний з них Mn. Si

• • Mn. Si. O 3 + ЗC = Mn. Si + 3 • • Mn. Si. O 3 + ЗC = Mn. Si + 3 CO; Mn. Si. O 3 + 4 C = Si. C + 3 CO + Mn; 4 Mn. Si. O 3 + 5 C = 4 Si. O 2 + Mn 4 C + 4 CO; 4 Mn. Si. O 3 + 4 Cа. О + 5 C = Mn 4 C + 4 Ca. Si. O 3 + 4 CO

Рафінований малокарбоновий і середньокарбоновий фероманган • одержують відновленням оксидів руди мангану й безфосфористого шлаку Рафінований малокарбоновий і середньокарбоновий фероманган • одержують відновленням оксидів руди мангану й безфосфористого шлаку кремнієм силікамангану в присутності вапна, який зв’язує кремнезем у силікати • 2 Mn. O + Mn. Si + 2 Са. O = 3 Mn + 2 Ca. Si. O 3 • 3 Mn. O + Mn. Si + Са. O = ЗMn + 2 Mn. Si. O 3+ Ca. Si. O 3 • 2(Mn. O-Si. O 2) + Mn. Si + 6 Са. О = 3 Mn + 6 Ca. Si. O 3

Електролітичний манган • Виробляють електролізом сірчанокислих солей мангану • Спосіб дозволяє навіть з бідних Електролітичний манган • Виробляють електролізом сірчанокислих солей мангану • Спосіб дозволяє навіть з бідних руд одержати дуже чистий металевий манган • В якості вихідного матеріалу використовують як оксидні, так і карбонатні руди • Під час електролізу манган осаджують на катоді у вигляді тонкого блискучого та крихкого шару, його знімають з катоду • Одержані луски переплавляють в індукційній пічці й розливають в форми • Метал містить приблизно 99, 77% Mn, 0, 04% С і 0, 014% S

Алюмотермія • Одержують менш чистий манган 3 Mn 3 O 4 + 8 Al Алюмотермія • Одержують менш чистий манган 3 Mn 3 O 4 + 8 Al = 9 Mn + 4 Al 2 O 3

Технологічна мінералогія хромових руд Технологічна мінералогія хромових руд

Cr • Атомна маса 51, 996 • Температура плавлення ~1875°C, залежить від його чистоти, Cr • Атомна маса 51, 996 • Температура плавлення ~1875°C, залежить від його чистоти, від 1513 до 1920°C • Температура кипіння 2199°C • Густина хрому менше, ніж заліза; = 7, 19 г/см 3 • Стійкий до дії кислот і оксигену

Використання хрому • Металургія (2/3 всього хрому) Сталь, легована хромом, володіє підвищеною міцністю, стійкістю Використання хрому • Металургія (2/3 всього хрому) Сталь, легована хромом, володіє підвищеною міцністю, стійкістю проти корозії в агресивних та окисних середовищах • Хімічна промисловість • Виробництво вогнетривів

Промислові мінерали • Магнезіохроміт (Mg. Cr 2 O 4) • Хроміт (Fe. Cr 2 Промислові мінерали • Магнезіохроміт (Mg. Cr 2 O 4) • Хроміт (Fe. Cr 2 O 4) • Алюмохроміт (Fe, Mg)(Cr, Al)2 O 4

Хромові руди • Багаті хромові руди з вмістом Cr 2 O 3 більше 45% Хромові руди • Багаті хромові руди з вмістом Cr 2 O 3 більше 45% і менше 5% пустої породі підлягають лише подрібленню та сортуванню • Бідні руди поступають на збагачення ü Багаті хромові руди використовують для виробництва феросплавів та вогнетривів

Родовища високохромових руд залягають в дуніт-гарцбургітових комплексах альпінотипних ультрамафітів • Під альпінотипними ультрамафітами розуміють Родовища високохромових руд залягають в дуніт-гарцбургітових комплексах альпінотипних ультрамафітів • Під альпінотипними ультрамафітами розуміють дуніт-гарцбургіт-лерцолітові серії, які є головною складовою частиною верхньою мантії Землі та виведені геологічними процесами на її поверхню (Thayer, 1960)

Методи збагачення • • • Рудорозборка Промивання Гравітаційне збагачення Магнітна сепарація Флотація Методи збагачення • • • Рудорозборка Промивання Гравітаційне збагачення Магнітна сепарація Флотація

Одержання ферохрому відновленням за допомогою коксу в електропічках Fe. Cr 2 O 4 + Одержання ферохрому відновленням за допомогою коксу в електропічках Fe. Cr 2 O 4 + 4 С = Fe + 2 Cr +4 CO ü Ферохром застосовують для виробництва легованої сталі

Одержання чистого хрому 1. 4 Fe. Cr 2 O 4 + 8 Na 2 Одержання чистого хрому 1. 4 Fe. Cr 2 O 4 + 8 Na 2 CO 3 + 7 O 2 = 8 Na 2 Cr. O 4 + 2 Fe 2 O 3 + 8 CO 2 2. Розчиняють Na 2 Cr. O 4 та відокрелюють його від оксиду заліза 3. Переводять хромат в дихромат 4. Одержують чистий оксид хрому відновленням дихромату натрію вугіллям Na 2 Cr 2 O 7 + 2 C = Cr 2 O 3 + Na 2 CO 3 + CO 5. Cr 2 O 3 +2 Al = Al 2 O 3 +2 Cr

Технологічна мінералогія руд олова Технологічна мінералогія руд олова

Каситерит Sn. O 2 78, 8 % Sn Каситерит Sn. O 2 78, 8 % Sn

Дерев’янисте олово Дерев’янисте олово

Розсипища • Вміст Sn 0, 01 -0, 04 % • простіше розробляти алювіальні відклади Розсипища • Вміст Sn 0, 01 -0, 04 % • простіше розробляти алювіальні відклади • каситерит (густина 6, 040 -7, 120 г/см 3) добре збагачується гравітаційними методами (відсадка, концентрація на столах, збагачення у важких суспензіях, на шлюзах і гвинтових сепараторах • родовища містять тонкозернисті піски • Головні методи розробки – драгування та видобуток пісковими насосами

Корінні родовища • Вміст Sn 0, 2 -1 % • видобувають відкритим або підземним Корінні родовища • Вміст Sn 0, 2 -1 % • видобувають відкритим або підземним способом • Щекові дробилки та млини подрібнюють незбагачену руду до крупності піску • Методи подальшого концентрування залежать від характеру руди

Методи концентрування • Відокремлюють породні хвости, пірит методами гравітаційного й флотаційного збагачення • Деякі Методи концентрування • Відокремлюють породні хвости, пірит методами гравітаційного й флотаційного збагачення • Деякі комплексні сульфідні руди випалюють та вилуговують в два етапи для вловлювання срібла, золота, міді й свинцю • Після випалювання може проводитись магнитне відділення олова від заліза й вольфраму • Гравітаційне збагачення відходів • Концентрати корінних родовищ бідніші, ніж концентрати розсипищ. Вміст олова в типових болівійських концентратах складає 18– 60%

Відновлення • каситерит виплавляють з карбонмісними материалами (дерев’яне вугілля або кам’яне вугілля) • одержують Відновлення • каситерит виплавляють з карбонмісними материалами (дерев’яне вугілля або кам’яне вугілля) • одержують шлаки, збагачені оловом (до 25%) • шлаки підлягають доробці переплавкою при значно більш високій температурі з додаванням нових кількостей відновника • в результаті одержують чорнове олово з високим вмістом заліза – так звана залізиста пічна охолодь

Термічне рафінування олова • Чорнове олово (97– 99% Sn) рафінують від домішок в сталевх Термічне рафінування олова • Чорнове олово (97– 99% Sn) рафінують від домішок в сталевх напівсферичних котлах при Т 300° С • Fe і Cu видаляють додаванням в розплав вугілля й сірки • As і Sb відділяють у вигляді сполук і сплавів з алюмінієм, • Pb – дією Sn. Cl 2 • Ві – у вигляді сполук з кальцієм і магнієм • Рафінований метал містить 99, 75– 99, 95% Sn

ОЛОВО розливають в спеціальні форми ОЛОВО розливають в спеціальні форми

Електролітичне рафінування олова • Метод розроблено для болівійських руд, які відрізняються високим ступенем забруднення Електролітичне рафінування олова • Метод розроблено для болівійських руд, які відрізняються високим ступенем забруднення • Електроліт містить 8% сірчаної кислоти, 4% крезол- і фенолсульфокислоти, 3% двовалентного олова Sn 2+ • Робоча температура 35° С • Чистота електролітичного олова (>99, 98%) вище, ніж термічно рафінованного • Додатковою чисткою методом зонного плавлення одержують особливо чисте олово для напівпровідникової техніки (99, 995% Sn)