Переработка железомарганцевых конкреций Балтийского моря на соединения марганца

• Автор: Бабкин, Виталий Станиславович
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 180 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Анализ состояния вопроса

1.2 Особенности состава и свойства основных минералов, слагающих железомарганцевые конкреции балтийского бассейна
1.3 Особенности геохимического формирования и строения железомарганцевых конкреций и корок
1.4. Сравнительная характеристика существующих методов химической переработки бедных марганцевых руд
1.5 Переработка марганцевых руд с использованием операции восстановительно сульфатизирующего обжига
1.6 Возможности термодинамического метода исследования систем, образующихся при переработке марганцевых руд
1.7 Требования к марганецсодержащим концентратам получаемым из руд балтийского бассейна

1.8 Цель и постановка задач исследования

ГЛАВА II ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ХИМИЧЕСКИХ СИСТЕМ
2.1 Термодинамическая постановка задачи
2.2. Методология расчета фазовохимических превращений
2.2.1. Проблематика вопроса и основные аспекты решения
2.2.2. Природа фазовохимических равновесий и проблема эффективности методов их расчета
2.2.3. Общая стратегия и основные процедуры расчета фазовохимического состава
2.3 Структура и требования к качеству термодинамического описания
2.3.1. Аппарат термодинамического описания
2.3.2. Структура и критерии качества информации
2.4 Моделирование и расчет фазовохимического состава на основе комплекса АБТЮБ
ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ПО ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ФАЗ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ В СИСТЕМАХ РУДАВОССТАНОВИТЕЛЬ ПРИ ОБЖИГЕ ЖМК
3.1 Применение термодинамического подхода к исследованию процессов выщелачивания и прокалки ЖМК
3.2. Фазовые переходы в системе Мп Ее
3.3 Химические взаимодействия в системе Мп БеБ в атмосфере воздуха в замкнутом объеме
3.4 Фазовые переходы в системе Мп ГсГеОНзГеР2Н воздух
3.5 Химические взаимодействия в системе Мп ГеБ2 БеОНз ГеР0.г2Н воздух
3.6 Фазовые переходы в системе Мп Б
3.7 Химические взаимодействия в системе М1Ю2 Б в атмосфере воздуха в замкнутом объеме
3.8 Фазовые переходы в системе Мп Б ГеОНз ГеР2Н воздух
3.9 Химические взаимодействия в системе Мп Б ГеОНзГеР,2Н в атмосфере воздуха
3. Фазовые переходы в системе Мп ЫН
3. Химические взаимодействия в системе Мп воздух
3. Фазовые переходы в системе Мп МН4Ге0НзГеР2Н воздух
3. Химические взаимодействия в системе Мп ЫЩБСЬ
РеОНз ЕеР2Н С в атмосфере воздуха
3. Влияние количества воздуха на протекание превращений в системах диоксид марганца пирит сера, сульфат аммония
Фазовые переходы в системе Мп Ее в зависимости от количества воздуха
Фазовые переходы в системе Мп 8 в зависимости от количества воздуха
Фазовые переходы в системе Мп МН4 в зависимости от количества воздуха
Выводы по главе
ГЛАВА IV ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ РАСТВОРЕНИЯ ЖЕЛЕЗОМАРГАНЦЕВЫХ КОНКРЕЦИЙ В РАСТВОРАХ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ В ПРИСУТСТВИИ ВОССТАНОВИТЕЛЯ
ГЛАВА V. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОМАРГАНЦЕВЫХ КОНКРЕЦИЙ ФИНСКОГО ЗАЛИВА ПРИ ВЫЩЕЛАЧИВАНИИ ИСХОДНОЙ РУДЫ И РУДЫ ПОСЛЕ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ОБЖИГА
5.1 Методика проведения экспериментов и описание схемы экспериментальной установки выщелачивания и прокалки
4.1 Применение термодинамического подхода к исследованию процессов выщелачивания ЖМК
4.2 Результаты по выщелачиванию непрокаленных конкреций в
среде серной кислоты с сульфитбисульфигным раствором аммо
4.3 Результаты по выщелачиванию огарков, образующихся после прокалки конкреций с твердофазными восстановителями в среде 2 серной кислоты
Выводы по главе
5.2 Степень извлечения марганца из непрокаленной руды
5.3 Извлечение марганца из прокаленной руды без восстановителя
5.4 Прокалка ЖМК с пиритом
5.4.1 Восстановление марганца при прокалке ЖМК с пиритом
5.4.2 Выщелачивание огарков, полученных после прокалки 7 руды с пиритом
5.5 Прокалка ЖМК с серой
5.5.1 Восстановление марганца при прокалке ЖМК с серой
5.5.2 Выщелачивание огарков, полученных после прокалки 7 руды с серой
5.6 Прокалка ЖМК с сульфатом аммония
5.6.1 Восстановление марганца при прокалке ЖМК с сульфа 9 том аммония
5.6.2 Выщелачивание огарков, полученных после прокалки 5 руды с сульфатом аммония
5.7 Содержание примесей в растворах выщелачивания
5.8 Получение опытного образца марганцевого концентрата при 9 переработке ЖМК с использованием операции восстановительного обжига
5.9 Предлагаемые технические решения
5.9.1 Материальный баланс производства 1т марганцевого концентрата по предложенной технологической схеме с исполь
зованием серы в качестве восстановителя
5.9.2 Сравнительный расчет экономических затрат на производство 1т марганцевого концентрата при гидрометаллургической 3 переработке ЖМК
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Обломочный нерудный материал в окаймлении аутигенных алюмосиликатов каолинит обычно содержится в центральных частях ядрах конкреций и является подложкой для последующего отложения рудного вещества ЖМК. Суммарное содержание нерудных минералов , из которых около приходится на кварц и силикаты 4. Оксидные и гидроксидные минералы марганца и железа, находящиеся в ЖМК геохимически взаимосвязаны , они также являются материнскими фазами для множества микрооэлементов 1, Си, 2п, Со, Р которые в этих условиях не образуют собственных минералов. В также отмечается резко выраженные адсорбционные свойства у гелей гидроксидов марганца, что приводит к сорбции ими близких по ионному радиусу катионов. Ни фероксигидов, ни гетитов, ни других железных минералов, кроме ферригидрита и лепидокрокита, в конкрециях Финского залива исследователями 4, рентгенографическим методом, обнаружено не было. ЖМК представляет значительную трудность. Они неустойчивы, плохо окристаллизованы, имеют глубокое взаимное прорастание с другими фазами. Данный факт затрудняет их исследование обычными минералогическими и химическими способами 4,. Обычно конкреции содержат ядро, сложенное какимлибо инородным телом, которое окружено оболочкой БеМпоксидов. По форме конкреции очень разнообразны это сферические, эллипсоидальные, уплощенные, и др. Основными металлами в океанских конкрециях являются Мп среднее содержание ,5, 1 1 1,, Си 1, и Со 0,, имеются также Мо, РЬ, редкоземельные элементы . В работе для конкреций Балтийского моря был проведен анализ коэффициентов корреляции, из которого авторы делают следующие выводы Бе3 образует устойчивую ассоциацию с Р и Сорг что свидельствует о роли элемснтоорганических соединений Бе и Р, а также наличия фазы фосфатов железа Мп4 прочно связан с катионами Мп2, Бе2 и что примечательно с СО2. СО2 образуется при окислении органического углерода во время разложения металлоорганических соединений марганца в процессе образования его гидроксидов. Карбонаты в ЖМК но образуются внутри конкреций, в результате локального восстановления гидроксидов Мп и Бе при разложении органики. Наиболее вероятным способом образования подводных конкреций является транспорт растворенного марганца речными водами в форме коллоидных растворов, стабилизированных органическими соединениями гуминовыми кислотами . Достигая моря, речная вода, содержащая коллоиды, попадает в богатую минеральными солями среду. Соли, действующие как электролиты, вызывают нейтрализацию коллоидных растворов, а вслед за этим свертывание и осаждение гелей. К, i, , , , i, , реже , , и др. Известная роль в концентрации химических соединений в растворах, стекающих с суши, приписывается биохимическим факторам, т. Также на роль микроорганизмов в формировании осадочных месторождений указывают работы ,,. В работе Страхова показано, как происходит накопление металлов в благоприятных условиях при высоком содержании растворенного кислорода и низкой скорости седиментации глубоководных пелагических областей морского дна, где и формируется наибольшее количество конкреций. При попытке объяснить образование железомарганцевых конкреций, исследователи , столкнулись с проблемой объяснения скорости их роста. Согласно результатам датирования конкреций традиционными радиометрическими методами , скорость их роста оценивается миллиметрами за миллион лет, т. По другим данным, в частности, по возрасту органических остатков и по изотопному составу гелия конкреции растут в сотни и тысячи раз быстрее и могут, как предполагают, оказаться моложе подстилающих осадков. Конкреции всех водоемов залегают или на поверхности осадка или в самом верхнем несколько сантиметров слое или в погребенных не глубже нескольких метров горизонтах . Ввиду быстрого роста конкреций и небольшой глубины их залегания целесообразно добывать их со дна морей драгированием и аэлифтным подъемом, с последующей промывкой их от морских солей и ила на судне, с возвратом вмещающих пород на дно . При этом нецелесообразно извлекать мелкие конкреции, так как они являются основой для регенерации месторождения.