Получение марганцевых окатышей из марганецсодержащих техногенных отходов

Аннотация

Переработка богатых марганцем промышленных отходов представляет собой серьезную технологическую и экологическую проблему в горнодобывающих регионах, поскольку она снижает долгосрочное накопление отходов и обеспечивает ценное дополнительное сырье для производства ферросплавов. В данном исследовании был проведен тщательный анализ мелкозернистого марганцевого шлама с месторождения Ушкатын-3 (АО «Жайремский ГОК») с использованием гранулометрического анализа, рентгенофлуоресцентной спектроскопии, рентгеновской дифракции, ИСП-АЭС и дифференциального термического анализа. Практически весь исходный техногенный материал, содержащий 15.0-18.3% Mn, состоял из барита, кварца, биксбиита, кальцита и браунита. На основе выявленных гранулометрических и минералогических свойств была разработана технологическая схема гравитационно-магнитного обогащения. Последовательная обработка с использованием отсадочных машин, концентрационных столов и высокоинтенсивной магнитной сепарации позволила получить мелкодисперсный марганцевый концентрат с содержанием Mn 34.9-35.2% и выходом примерно 61%. Из полученного концентрата были изготовлены гранулированные смеси, содержащие оксид кальция, природный железосодержащий диатомит и, в некоторых составах, кокс. Исследовано образование зеленых гранул в процессе гранулирования в смесителе-грануляторе Eirich в зависимости от содержания связующего и гранулометрического состава. Термическое поведение композитной смеси было изучено с помощью ТГА-ДТА/ДСК и квадрупольной масс-спектрометрии, которые выявили дегидратацию, разрушение карбонатов и полиморфные превращения марганцевых фаз в диапазоне температур 200-1160°C. Поскольку процесс спекания обеспечивает адекватную консолидацию фаз без частичного плавления, было доказано, что оптимальной температурой обжига является 1170°C. Рентгенодифракционный анализ обожженных гранул подтвердил образование ферробустамита (CaFe₂Si₂O₄), гаусманнита (Mn₃O₄) и якобсита (MnFe₂O₄). Это фаза, связывающая ферросилиций и кальций, которая укрепляет структурную целостность агломератов. Высокая механическая прочность спеченных гранул (до 33.8 кг на гранулу), кажущаяся плотность 1.45-1.91 г/см³ и открытая пористость 27-35% свидетельствуют об их пригодности в качестве сырья для производства ферромарганцевых сплавов. Разработанный метод обогащения и агломерации представляет собой эффективный способ преобразования низкосортного марганцевого шлама в полезное металлургическое сырье. Предлагаемая технология снижает воздействие хвостохранилищ на окружающую среду и открывает перспективный путь к устойчивому использованию промышленных отходов, содержащих марганец.