Марганец. Производство ферромарганца и чистого марганца. Извлечение марганца из шлаков и низкокачественных руд, страница 7

Выход восстановленного металла и содержание алюминия можно корректировать, используя флюсы, такие как известь или перекись бария.

Кроме того что флюсы улучшают жидкотекучесть шлака, они вытесняют также окислы марганца из шлака, так как соединения, которые флюсы образуют с глиноземом, более устойчивы, чем соединения МnО и А1₂О₃.

В случае применения флюсов большее количество окислов марганца подвергается восстановлению и выход металла увеличивается. Кроме того, использование указанных флюсов,  связано с их рафинирующим влиянием, при котором кремнезем, фосфор и сера остаются большей частью в шлаке.

Смешанную шихту вручную загружают в реакционный сосуд (контейнер), причем скорость подачи шихты устанавливают с учетом скорости процесса, кото-рая зависит от степени окисления шихты и размера частиц. Процесс проводят в больших цилиндрических сосудах, выложенных глиноземными или магнезитовыми кирпичами или имеющих набивную футеровку. По окончании процесса вся садка охлаждается до затвердевания и металлическая часть механически отделяется от шлака, а затем дробится на соответствующий размер.

При использовании химически чистой окиси марганца можно получить металл чистотой 99,5%; из марганцевой руды хорошего качества Бэрчелл получил металл следующего состава: 97—98% Мn. 0,8% Fe; 0,5% Si; 0,4—1,0% Al. ;

Производство электролитического маргапца. Впервые таким методом в электролизере с диафрагмой высадили марганец из электролита, состоящего из марганцовистого сульфата, разбавленного сульфатом аммония.  В дальнейшем также получили чистый марганец из электролита, содержащего хлориды марганца и аммония. В производственных условиях имеются трудности как в приготовлении удовлетворительного электролита из руды, так и, в самом проведении процесса электролиза. Наиболее существенные из этих трудностей:

A. Необходимость проведения восстановительного   обжига, так как марганец, содержащийся в большинстве руд, нерастворим в кислотах и поэтому должен быть переведен в двухвалентный.

Б. Поддержание на низком уровне количества примесей в электролизерной ячейке (менее 1 мг на 1 л раствора), так как марганец имеет высокое отрицательное значение электродного потенциала в ряду напряжений и почти все металлы осаждаются из водного раствора раньше его.

B. Обязательное использование электролизера с диафрагмой, поскольку мар-ганец не может быть выщелачен из его руд щелочными растворами и не может быть осажден из кислых растворов.

Г. Создание высокой концентрации буферного раствора (сульфата аммония), для того чтобы поддерживать проводимость и предотвратить осаждение двуокиси марганца в ячейке.

Д. Высокий расход энергии, превышающий расход энергии, необходимый для получения других металлов таким же способом. Он составляет для марганца 5—5,5 квт-ч на 450 г, в то время как для меди 1,5 квт-ч, для никеля 1,1, для цинка 1,6, для железа 1,2, для кадмия 0,8 и для свинца 0,04 квт-ч на 450 г.

Е. Высокая коррозионная активность электролитов, содержащих около 30 г/л свободной кислоты при 30—50°.

Ж. Быстрое повторное растворение марганца в связи с выделением водорода. Поэтому перерывы в электрическом режиме весьма нежелательны.

Весь процесс можно разбить на четыре стадии:

а) обжиг руды;

б) выщелачивание обожженной руды;

в) очистка щелочного раствора;

г) электролиз.

А. Обжиг руды. Существенная особенность процесса обжига состоит в том, что весь присутствующий в руде марганец Должен быть переведен в МnО, тогда как железо остается в виде Fe_з0₄, которая менее растворима (по сравнению с более низшими окислами железа) в разбавленной серной кислоте, используемой для выщелачивания. Для восстановления успешно используются газ, нефть и твердое топливо. Разработан процесс восстановления окислов марганца до МnО, а окисленного   железадо Fe₃O₄ окисью углерода и влажным водородом. Избирательное восстановление может быть проведено при 400—600°. Однако поскольку большая часть руд, обработанных этим способом, имела относительно малое содержание железа, их обычно обжигали при более высокой температуре, чтобы получить максимальный выход марганца при последующем электролизе по отношению к железу, количество которого может контролироваться регулированием рН кислотного выщелачивателя.