линия получения электролитического диоксида марганца

Формула изобретения

Линия получения электролитического диоксида марганца, включающая установленные по ходу технологического процесса и связанные между собой транспортными средствами модуль выщелачивания марганецсодержащего сырья, модуль отделения жидкой фазы от твердой и модуль электросинтеза диоксида марганца, отличающаяся тем, что выщелачивающий модуль выполнен в виде по крайней мере двух устройств электрохимического выщелачивания высших оксидов марганца, соединенных между собой в замкнутый контур трубопроводами противоточной транспортировки марганецсодержащего сырья и выщелачивающего раствора, причем модуль электросинтеза диоксида марганца соединен с хвостовым устройством электрохимического выщелачивания трубопроводом транспортировки отработанного электролита.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к оборудованию для получения соединений марганца, и может быть использовано в производстве электролитического диоксида марганца.

Известна технологическая линия получения электролитического диоксида марганца из марганцевой руды (пиролюзита), включающая установленные по ходу технологического процесса и связанные между собой транспортного средства модуль рудоподготовки, модуль восстановления пиролюзита до оксида марганца, модуль сернокислого выщелачивания, модуль отделения твердой фазы от жидкой, модуль электролитического осаждения диоксида марганца и отделитель осадка.

В известной линии пиролюзит дробится и измельчается до частиц размером минус 0,15 мм. Измельченный продукт восстанавливается твердым углеродистым восстановителем при 600-800^oC до оксида (закиси) марганца. Техническая закись марганца подвергается сернокислому выщелачиванию с получением раствора сульфата марганца и сульфатов металлов-примесей, в частности, железа.

Для перевода двухвалентного железа в трехвалентное и его осаждения в виде гидроксида в полученный раствор вводят окислитель - диоксид марганца, а затем гидроксид кальция. Выпавшая в осадок твердая фаза отделяется от жидкой. Полученный раствор сульфата марганца подвергается электролизу при 25^oC и плотности тока 500 А/м² с осаждением диоксида марганца на свинцовых анодах.

Осадок диоксида марганца отделяется от анодов и подвергается дальнейшей обработке, а отработанный электролит подается в цикл сернокислого выщелачивания.

Известная линия обеспечивает получение электролитического диоксида марганца с содержанием 91,6% - MnO₂.

К недостаткам известной линии относится сложность, а также высокая трудо- и материалоемкость процесса приготовления электролита для электросинтеза диоксида марганца.

Это связано с необходимостью предварительного восстановительного обжига до закиси марганца и ее сернокислотного выщелачивания.

Задачей изобретения является снижение расхода электроэнергии, материало- и трудоемкости процесса и капитальных затрат.

Указанный технический результат достигается тем, что в линии получения электролитического диоксида марганца, включающей установленные по ходу технологического процесса и связанные между собой транспортными средствами модуль выщелачивания марганецсодержащего сырья, модуль отделения жидкой фазы от твердой и модуль электросинтеза диоксида марганца, согласно изобретению, выщелачивающий модуль выполнен в виде, по крайней мере, двух устройств электрохимического выщелачивания высших оксидов марганца, соединенных между собой трубопроводами противоточной транспортировки марганецсодержащего сырья и выщелачивающего раствора, причем модуль электросинтеза диоксида марганца соединен с хвостовым устройством электрохимического выщелачивания трубопроводом транспортировки отработанного электролита.

Преимущество предлагаемой линии заключается в том, что введением в линию взамен модулей восстановительного обжига пиролюзита и сернокислотного выщелачивания огарка выщелачивающего модуля в виде двух противоточных устройств электрохимического выщелачивания высших оксидов марганца обеспечивается возможность последовательного выщелачивания при пропускании электрического тока через пульпу сначала исходного сырья, а затем кеков его выщелачивания с подачей выщелачивающего раствора в оборот со второй стадии выщелачивания на первую.

В результате чего достигается концентрирование сульфата марганца в выщелачивающем растворе до содержания 150 г/л, необходимого для электросинтеза диоксида марганца, а также снижение расхода реагентов, электроэнергии и капитальных затрат.

Кроме того, снижается трудоемкость приготовления раствора сульфата марганца (MnSO₄) и металлоемкость линии.

На чертеже схематично изображен общий вид линии.

Линия получения электролитического диоксида марганца по схеме электровыщелачивания высших оксидов марганца с последующим отделением сульфатного марганецсодержащего раствора от осадков металлов-примесей и электросинтеза диоксида марганца содержит установленные по ходу технологического процесса и связанные между собой транспортными средствами модуль 1 выщелачивания марганецсодержащего сырья, модуль 2 отделения жидкой фазы от твердой и модуль 3 электросинтеза диоксида марганца.

Модуль 1 предназначен для электрохимического выщелачивания марганецсодержащего сырья, в частности высших оксидов марганца, и отделения сульфатного марганецсодержащего раствора от кеков выщелачивания и представляет собой, по крайней мере два, установленных каскадом электролизера 4-4", выполненных, например, в виде цилиндрического корпуса 5 с коническим днищем 6, патрубками подачи 7 выщелачивающего раствора, ввода 8 и вывода 9 пульпы, кольцевым анодом 10 и катодом 11, перемешивателем 12 и крышкой 13 с токоподводом 14 к аноду и катоду, каждый из которых через патрубок ввода 8 пульпы связан трубопроводом с чаном 15-15" распульповки выщелачиваемого материала, а через патрубки подачи 7 выщелачивающего раствора и вывода 9 пульпы - с мерником 16-16" и ленточным фильтром 17-17" соответственно, и соединен с другим в замкнутый контур трубопроводами противоточной транспортировки пульпы и выщелачивающего раствора.

Модуль 1 через ленточный фильтр 17 соединен трубопроводом транспортировки сульфатного марганецсодержащего раствора с реактором 18 модуля 2.

Модуль 2 предназначен для осаждения и отделения металлов-примесей от раствора сульфата марганца и представляет собой соединенные трубопроводом реактор 18 для осаждения примесей и вакуум-фильтр 19 для отделения твердой фазы от раствора.

Модуль 2 через вакуум-фильтр 19 соединен трубопроводом с реактором 20 модуля 3.

Модуль 3 предназначен для электролитического окисления ионов Mn²⁺ до Mn⁴⁺ и их гидролиза с осаждением диоксида марганца из раствора и представляет собой соединенные трубопроводом реактор 20 для подкисления раствора сульфата марганца, проточный бездиафрагменный электролизер 21 и бак-сборник 22 отработанного электролита.

Электролизер 21 выполнен в виде прямоугольного корпуса 23 со штуцерами ввода 24 и вывода 25 электролита, разгрузочным патрубком 26, пластинчатыми анодами 27 и катодами 28 и крышкой 29 с токоподводом 30 к катодам и анодам.

Модуль 3 через бак-сборник 22 отработанного электролита соединен трубопроводом с мерником 16" модуля 1.

Линия работает следующим образом.

Из чана 15 в корпус 5 электролизера 4 через патрубок 8 подается при Ж : Т = 1 : 1 пульпа пиролюзитового концентрата крупностью 95% класса минус 0,5 мм.

Одновременно в электролизер из мерника 16 подается выщелачивающий раствор и затем при пропускании через пульпу электрического тока плотностью 60 А/м² и ее перемешивании перемешивателем 12 осуществляется первая стадия электрохимического выщелачивания марганца в раствор из исходной пульпы.

Из электролизера 4 пульпа при Ж : Е = 5 : 1 поступает через патрубок 9 на ленточный фильтр 17, где кеки выщелачивания отфильтровываются от сульфатного марганецсодержащего раствора и затем подаются на распульповку в чан 15". Полученная пульпа из чана 15" поступает в электролизер 4", куда одновременно из мерника 16" подается исходящий выщелачивающий раствор сернокислого сульфата железа (II). В электролизере 4" при перемешивании пульпы и пропускании через нее электрического тока плотностью 60 А/м² осуществляется вторая стадия электрохимического выщелачивания марганца в раствор.

Из электролизера 4" пульпа при Ж : Е = 5 : 1 подается на ленточный фильтр 17", где сульфатный марганецсодержащий раствор отфильтровывается от кеков выщелачивания.

Кеки выщелачивания с ленточного фильтра 17" сбрасываются в отвал, а полученный раствор подается через мерник 16 в электролизер 4, на первую стадию выщелачивания, где донасыщается марганцем.

Сульфатный марганецсодержащий раствор с ленточного фильтра 17 первой стадии выщелачивания, концентрацией сульфата марганца 150-160 г/л подается в реактор 18 модуля 2, где нейтрализуется известковым молоком.

Выпавший осадок металлов-примесей Fe, Cu, Ni, Co отделяется от раствора в вакуум-фильтре 19.

Полученный раствор сульфата марганца подается в реактор 20 модуля 3, где подкисляется до концентрации серной кислоты 20 г/л и затем транспортируется на электросинтез диоксида марганца в электролизер 21.

В электролизере 21 электролит - сернокислый раствор сульфата марганца - поступает в корпус 23 через штуцер 24, проходит между пластинчатыми анодами 27 и катодами 28 и обезметаленный выводится через штуцер 25 в бак-сборник 22.

Электрохимическое окисление ионов Mn²⁺ на анодах 27 ведется на истощение раствора до остаточной концентрации сульфата марганца - 50 г/л.

Осадок электролитического диоксида марганца осыпается с анодных пластин 27 на дно корпуса 23 электролизера 21, откуда периодически выгружается и подается на дальнейшую обработку. Отработанный электролит из сборника 22 подается на мерник 16" модуля 1.

Предлагаемая линия, согласно изобретению, обеспечивая электрохимическое выщелачивание марганцевого концентрата с концентрированием сульфата марганца в выщелачивающем растворе, способствует снижению трудоемкости и материалоемкости процесса, а также снижению расхода электроэнергии, металлоемкости линий и капитальных затрат.