Классификация ферросплавных процессов. Физико-химические основы получения ферросплавов. Производство силикокальция силикотермическим процессом. Производство углеродистого феррохрома, страница 15

Ø Мn₄ С + 4Si = 4MnSi + Cграфит

С кислородом марганец образует 4 оксида Mn0₂, Mn₂0₃, Mn₃0₄ и MnO. Наиболее прочным оксидом MnO диссоциирует при – 1800 ^оС.

Наиболее прочными соединениями в системе Mn – P является Mn₃P₂, а в системе Mn – S –

У марганца высокое сродство к азоту, эти жлементы взаимодействуют с образованием нитридов типа Mn4N, Mn₅N₂, Mn₂N и Mn₃N₂. содержанием азота в сплавах с марганцем может достигать 9,22%.

Ø Высшие оксиды марганца имеют сравнительно низкую прочность и диссоциируют по реакциям:

Ø 2Мn0₂ = Мn₂0₃ + 1/20₂,

Ø Температуры диссоциации: Мn0₂ — 480°С

Ø ЗМn₂0₃= 2Мn₃0₄ + 1/20₂,

Ø Температура диссоциации - 777°С.

Ø  Мn₃0₄ = ЗМnО + 1/20₂.

Ø  температура диссоциации — 950 °С .

Марганцевые руды и их подготовка к плавке

Марганец входит в состав большого числа минералов, но руды промышленного значения образуют лишь немногие минералы, важнейшими из которых являются:

браунит (Мn2О3, 60 – 69 % Мn);

●  гаусманит (Мn304, 72,1 % Мn);

●  пиролюзит (МnО2, 60 – 63 % Мn);

●  манганит (МnО·ОН, 62,4 % Мn);

●  псиломелан (МnО·kMnО2·nH2O, 45 – 60 % Мn);

●  родохрозит (МnСО3, 47,8 % Мn);

●  олигонит ((Mn,Fe)CO3).

Руды представлены преимущественно пиролюзитом, псиломеланом, реже магнитом, а также карбонатными разновидностями, содержащими повышенное количество железа, фосфора и серы.

Ценные вторичные руды, содержащие до 60% Mn, образуются при выветривании метаморфизованных руд (Индия, ЮАР);

Месторождения коры выветривания образовались из бедных первичных руд различного происхождения (Гана, Марокко, Бразилия и др.).

Перспективными месторождениями марганца могут стать железомарганцевые концентрации дна океана, имеющие следующий примерный состав, %: Мn 24,2; Fe 6,5; Ni 1,17; Со 0,25; Си 1,43; Si02 13,4; СаО 2,0; MgO 1,35; Аl2О3 4,45; п.п.п. 25,2.

Россия располагает крупнейшими запасами марганцевых руд

Среди них наиболее распространены:

●  карбонатные и смешанные руды (70,3 %);

●  оксидных руд 28,3 %;

●  окисленных 1,1 %;

●  силикатных и железомарганцевых – 0,3 %.

♦  Никопольское месторождение

Среднее содержанием марганца 29% и фосфора 0,2%.

Требования к качеству марганцевых концентратов

Mn, %, не менее 43; SiO2 не более 12 – 18%; P 0,135 – 0,245%; влаги не более 16%.

Обогащение марганцевых руд

Процессы химического обогащения можно разделить на две разновидности:

1)  Оксиды марганца не растворяются. В раствор переходят лишь вредные примеси, в основном оксиды фосфора, а в некоторых случаях и кремнезем: подобные способы не требуют расхода большого количества реагентов. Однако качество концентратов обычно таково, что их можно использовать лишь для массовых сплавов.

2)  Весь марганец переводится в раствор, а все вредные примеси остаются в хвостах.

При этом возможно получение концентрата химического обогащения (КХО) с низким содержанием SiO₂, Fe₂O₃, P и S.

Недостаток этих способов – большой расход регентов.

§  Гаусманитовый способ

Суть гаусманитового способа связана с тем, что гаусманит Mn₃O₄ слабо растворим в разбавленных кислотах.

При обработке 5 – 10% раствором азотной кислоты руды, предварительно обожженной при 1273 К в окислительной атмосфере, в раствор переходят основания, вместе с которыми растворяется и фосфор по реакции:

Са3(РO4)2 + 6HNO3 = 3Ca(NO3)2 + 2H3PO4

Недостаток способа:

·  Является то, что удаляется лишь фосфор, а соотношение (Mn)p/(SiO2) не меняется;

·  Другим недостатком является то, что концентрат не пригоден для производства металлического и низкофосфористого ферромарганца.

Достоинства способа:

·  Однако при этом способе невысок расход реагентов (250 кг 100% азотной кислоты на 1 тонну концентратов);

·  С другой стороны, марганец из руды почти не теряется.

Содовый способ

Сущность содового способа заключается в том, что в процессе спекания бедной оксидной руды с содой по реакции:

Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + СO2;

3Na2CO3 + Ca3(PO4)2 =  2Na3PO4 + 3СаО + 3СО2