KR20170035898A - 망간 광석 가공 공정 - Google Patents
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Abstract
탄산칼슘 및 탄산마그네슘을 제거하도록 산으로 광석을 침출하는 단계를 포함하는 망간 광석의 신광을 위한 공정이 개시된다. 광석은 먼저 종래 수단들에 의해 필요한 입자 크기로 파괴된다. 산화칼슘 및 탄산마그네슘의 선택적 침출이 발생하고 높은 망간 함량을 갖는 광석을 남긴다.
Description
본 발명은 망간 광석의 가공에 사용되는 공정들에 관한 것이다.
광석 내의 망간 함량을 업그레이드하고 이에 의해 그것의 품질과 가치를 향상시키기 위하여 과거에 다양한 방법들이 사용되어왔다.
이러한 방법들은 분쇄(crushing), 세척(washing) 및 중액 선별(dense media separation)를 포함한다. 이러한 공정들로부터 생산되는 제품은 정상적으로 미세하고 이러한 미세 입자들은 수중 아크 로(arc furnace)들에서 사용될 때 망간 합금들의 생산에 도움을 주도록 더 거친 제품을 형성하기 위하여, 일반적으로 소결에 의해, 응집될 필요가 있다.
망간 가공의 또 다른 공정은 망간 광석의 밀링(milling), 그 뒤에 가마(kiln)에서의 환원, 및 이후에 황산으로의 침출(leaching)과 전기도금(electroplating)을 포함한다. 이러한 공정은 성공적으로 수행되었으며 고 망간 품질, 일반적으로 98% 망간인 망간 금속 제품을 생산한다. 이러한 침출 공정의 목적은 수요가 많은 광물, 즉 본 발명의 경우에 망간을 표적화하고, 이를 침출시키며 이를 농축된 포맷으로 회수하도록 이를 처리하는 것이다.
이러한 공정의 단점은 주로 탄광 지역으로부터의 광석의 수송에 집중된다. 수송은 중량 및/또는 크기에 의해 부과되고 일반적으로 망간 가공 공정은 탄광에서 발생하지 않고, 구매자의 전제로 발생한다. 결과는 저급 망간 광석이 철로에 의해 수송되고 그것의 최종 목적지에 발송되어야만 한다는 것이다.
그러나 이 출원에서, 산화칼슘(CaO) 및 산화마그네슘(MgO) (탄산칼슘 및 망간칼슘의 형태)에 의해, 광석의 두 가지 주요 불순물은 선택적으로 침출되고, 광석 내의 망간의 높은 농도로 남기는 공정이 설명된다. 세계 망간 자원의 50-60%가 높은 CaO/MgO(탄산염 형태) 함량을 갖기 때문에, 제안되는 공정은 상당한 장점들을 갖는다.
이 출원에서, 광석의 CaO/MgO 함량은 수송 이전에 상당히 감소되며, 수송되는 광석의 질량과 체적의 상당한 감소 및 수반되는 비용 감소를 야기한다.
이러한 적용에서 CaO 및 MgO 함량이 참조될 때, 이러한 성분들을 포함하는 실제 광물들은 CaOCO2 또는 MgOCO2 또는 CaMg(CO2)2 또는 쿠트나호라이트(Kutnahorite) 또는 그것들의 조합이다.
본 발명의 제 1 양상에 따르면 망간 광석의 가공을 위한 공정이 제공되며, 공정은 CaCO3(탄산칼슘) 및 MGCO3(탄산마그네슘)을 제거하도록 산으로 광석을 침출하는 단계를 포함한다.
광석은 분쇄, 밀링, 세척 및/또는 중액 선별을 포함하나 이에 한정되지 않는 다양한 적절한 수단들에 의해 쪼개질 수 있다. 그리고 나서 침출된 광석 제품이 생산된다. 광석 제품은 광석으로부터 CaO/MgO의 효과적인 침출에 적합한 다양한 크기일 수 있다. 광석 제품은 지름이 100㎜m 이하의 입자 크기를 포함할 수 있다.
침출은 배트(VAT) 침출, CSTR(연속 교반 탱크 반응기) 및/또는 퇴적(heap) 침출을 포함하는 다양한 방법으로 발생할 수 있다. 이러한 침출 공정들은 배치 공정 또는 연속 공정에서 발생할 수 있다.
침출 동안에 광석 제품에 산이 첨가될 수 있다. 이러한 산은 광석으로부터 CaO/MgO의 침출에 도움을 줄 어떤 적절한 산일 수 있다. 산은 염산, 질산 등을 포함하는 어떠한 하나 이상의 그룹일 수 있다. 산들의 농도는 광석으로부터 CaO/MgO의 적절한 침출을 보장하도록 다양할 수 있고, 각각의 산은 0.1% 및 100% 사이의 농도를 가질 수 있다.
발생을 위한 광석의 침출에 걸리는 시간은 침출 과정이 수행되는 온도, 침출 공정에서 사용되는 산들의 농도, 침출 공정에서 사용되는 광석 대 산의 비율, 침출 공정 동안에 광석 및 액체의 교반, 및 침출 공정 동안에 사용되는 광석 크기를 포함하는 어떠한 하나 이상의 그룹을 포함하는 다양한 인자들에 의존하여, 다양할 수 있다.
침출된 광석 제품은 광석 내의 CaO/MgO와 관련하여 다양한 비율의 망간을 포함할 수 있다. CaO 및 MgO는 광석 제품 중에서 선택적으로 침출되고 광석에 높은 망간 농도를 제공한다.
침출 공정에서 사용되는 산은 다양한 수단들에 의해 재생될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면 망간 광석의 가공을 위한 공정이 제공되며, 공정은:
탄산칼슘/탄산마그네슘(CaCO3/MgCO3)이 풍부한 망간 광석을 1㎜ 및 100㎜ 사이의 지름을 갖는 미세한 광석 제품으로 파괴하는 단계(breaking); 및
산으로 광석을 침출하여 CaCO3 및 MgCO3를 제거하는 단계;를 포함한다.
이 출원에서, 산화칼슘(CaO) 및 산화마그네슘(MgO) (탄산칼슘 및 망간칼슘의 형태)에 의해, 광석의 두 가지 주요 불순물은 선택적으로 침출되고, 광석 내의 망간의 높은 농도로 남기는 공정이 설명된다. 세계 망간 자원의 50-60%가 높은 CaO/MgO(탄산염 형태) 함량을 갖기 때문에, 제안되는 공정은 상당한 장점들을 갖는다.
이 출원에서, 광석의 CaO/MgO 함량은 수송 이전에 상당히 감소되며, 수송되는 광석의 질량과 체적의 상당한 감소 및 수반되는 비용 감소를 야기한다.
본 발명은 이제 아래의 비-제한적 실시 예 및 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 비록 미세한 광석 입자들에 한정되지 않더라도, 미세한 망간 광석 입자들의 침출을 위하여 여기에 설명되는 예 및 본 발명의 실시 예와 함께 공정을 도시한다.
도 2는 거친 광석 입자들에 한정되지 않더라도, 거친 망간 광석 입자들이 퇴적 침출로 침출될 수 있는 공정을 도시한다.
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도 2는 거친 광석 입자들에 한정되지 않더라도, 거친 망간 광석 입자들이 퇴적 침출로 침출될 수 있는 공정을 도시한다.
망간 광석(10)의 가공을 위한 공정은 탄산칼슘(CaCO3)과 탄산마그네슘(MgCO3)이 풍부한 망간 광석을 제공하는 단계를 포함한다. 공정의 사용의 일례를 설명하는, 도 1에 도시된 본 발명의 실시 예에서, 30-40% 망간 함량 및 12-22% CaO 함량을 포함하는 망간 광석(입자 당 약 100㎜의 광석 제품 크기)이 분쇄된다. 이러한 제품은 CaO 및 MgO 농도가 높다.
광석 제품의 분쇄는 그리고 나서 침출되는 미세한 광석 제품을 제공한다.
침출 동안에 산이 미세 광석 제품에 첨가된다. 침출은 배트 침출 및/또는 CSTR 침출 및/또는 퇴적 침출의 수단들에 의해 발생하고, 이러한 공정들은 배치 공정으로서 또는 연속 공정으로서 존재할 수 있다. 이러한 공정에 사용되는 산은 다양할 수 있으나, 염산 및/또는 질산일 수 있다. 사용되는 산은 다른 농도들에서 두 가지 이상의 산의 조합일 수 있다.
침출은 높은 망간 농도를 갖는 광석을 얻을 수 있는 온도 및 시간 동안 행해진다.
침출 동안에 미세 광석 제품에 첨가된 산은 미세 광석 제품으로부터 CaO 및 MgO를 침출하고 망간이 남도록 할 것이다.
도 1에 구현된 실시 예에서, 침출된 미세 광석 제품은 40-52%의 망간 함량 및 1-10%의 CaO 함량을 포함한다. 이는 광석 내의 충분히 감소된 CaO 함량 및 고품질 망간 함량을 갖는 광석 제품을 나타낸다.
본 발명은 따라서 망간의 가공을 위한 신규 공정을 제공한다.
테스트 결과들
본 발명은 아래의 비-제한적 테스트들과 예들에 의해 도해되고 예시된다.
세 가지 형태의 테스트들, 즉 실험실 스케일, 미니-플랜트 배트 침출 및 1미터 칼럼 침출이 퇴적 침출 성능을 측정하기 위해 수행되었다.
테스트 1 - 실험실 스케일
방법을 설명하기 위하여 실험실 스케일 테스트 작업은 1×9㎜ 마마트완 파인(Mamatwan fine)들에서 수행되었다. 테스트된 변수들은 공정 시간, 농도 및 고체 대 액체 비율을 포함하였다.
마마트완 광석은 마마트완 광산에서 구입된, 높은 탄산칼슘 및 탄산마그네슘 광석을 대표한다.
CaO는 17%부터 2% 이하까지 감소한다. 그래프 상의 %는 2.5%부터 32% 범위까지 염산을 달성하도록 사용되는 % 산 농도와 관련된다.
획득된 결과들은 테스트된 변수들과 관련하여 아래에 도시되었다.
시간 - 일정 농도에서 침출(업그레이딩)은 2시간 이내에 완료하였다.
농도 - 농도는 2.5%부터 32%까지 다양하였고 35.5%부터 52%까지 망간 함량의 상당한 향상을 가졌다. 이는 20% 염산으로 달성되었다. CaO 함량은 17%부터 1%까지 낮게 감소되었다.
고체/액체 비율 - (적색 삼각형) 일정 농도에서 1:1>의 위의 어떠한 고체:액체 비율은 동일한 업그레이딩을 생산한다. 모든 이후 테스트는 1:2의 고체:액체 비율에서 수행되었다.
테스트 2 - 미니-플랜트 스케일 상의 배트 침출
테스트 2a) - 1×15㎜ 마마트완 형태 광석
원소 분석(제1열에 나타낸 것과 같이)으로 각각 36.5% 및 16.8%의 망간 및 CaO 함량을 갖는 마마트완 형태 광석(1×15㎜ 크기 분획) 상에 몇몇 테스트들이 수행되었다. 섭씨 20도에서 작동하는 배트 형태 침출 반응기가 약 400리터의 산으로 200㎏ 배치 크기들을 위하여 사용되었다.
표의 결과들은 특히 1×15㎜ 크기 분획을 언급한다.
HCl(염산)으로의 상이한 캠페인 동안에 다음의 변수들을 테스트하였다.
1. 시간(열 2+3) - 결론은 대부분의 업그레이드가 5% HCl 농도의 산에 광석을 도입하는(침출) 2시간 이내에 수행된다는 것이다. 망간은 36.5%부터 40.5%까지 증가하며 83-84%의 질량 회수 및 93%의 망간 회수를 갖는다. CaO는 16.8%부터 13%까지 감소되었다.
2. 교반(열 4) - 교반은 망간 회수 및 침출된 제품의 질량 회수를 향상시키지 않았다. 이러한 스케일(200㎏/배치)에서 교반은 CaOCO3와 함께 망간의 침출을 향상시키는 것 같다.
3. 온도(열 5) - 초기 온도는 20℃부터 44℃까지 증가하였으나, 망간 또는 질량 회수와 관련하여 어떠한 실제 향상도 관찰되지 않았다.
4. 산 농도(열 6)가 관찰되었다. 이러한 스케일(200㎏/배치) 및 10%의 산 농도에서, 결과로서 생긴 제품의 망간 함량의 상당한 향상이 관찰되었으며, 비록 질량 회수가 단지 73%이고 88%의 망간 회수이나, 36.5%부터 43.9%까지 증가하였다.
테스트들은 또한 상이한 산, 즉 HNO3(질산)으로 수행되었다.
- 테스트들은 5% HNO3 및 10% HNO3로 수행되었다. 질량 회수는 동일한 농도들에서 HCl 테스트들과 유사하나 망간은 5% 및 10% 산에 대하여 각각 93% 및 88%에 비해 88% 및 83%로 낮았다.
테스트 2b) -미세 마마트완 광석 및 저등급 마마트완 폐기 광석
배트 타입 반응기에서, 제1열과 같이, 원소 분석으로 각각 35.5% 및 17.4%의 망간 및 CaO 함량을 갖는 미세 마마트완 형태 광석에 대하여 몇몇 테스트들이 수행되었다. 아래의 테이블은 특히 0×6㎜ 크기 분획을 언급한다.
HCl(염산)으로 상이한 캠페인들 동안에 아래의 변수들이 테스트되었다:
1. 시간 (열 2+3) - 결론은 대부분의 업그레이트가 5% HCl 농도에서 광석의 산으로의 도입(침출) 2시간 내에 수행된다는 것이다. 망간은 36,5%부터 38-39%까지 증가하였고 80%의 질량 회수 및 86%의 망간 회수를 가졌다. CaO는 17.4%부터 14.2%까지 감소되었다.
2. 교반(열 4) - 교반은 침출된 제품의 망간 회수 및 질량 회수를 향상시키지 않았다. 이러한 스케일(200㎏/배치)에서 이는 교반이 CaOCO3와 함께 망간의 침출을 향상시키는 것으로 보인다.
3. 산 농도(열 5) - 농도는 5%부터 10%까지 증가되었고 비록 질량 회수가 단지 75%이고 망간 회수가 83%이나, 결과로서 생긴 망간 함량의 작은 향상을 가졌다. CaO는 결과로서 생긴 광석에서 17.4%부터 12.9%까지 감소되었다.
테스트들은 또한 제6행 및 제8행에서 알 수 있는 것과 같이 두 가지 상이한 망간 등급을 갖는 DMS 시설로부터 두 가지 폐기 제품으로 수행되었다. 1×15㎜의 크기를 갖는 광석이 배트 형태 반응기 내에서 10% HCl로 처리되었다.
1. 31.5% 망간 폐기 광석(열 6+7) - 10% 산에서 2시간 동안 테스트들이 수행되었고 망간은 31.5%부터 40.95%까지 감소하였으나, CaO 함량은 22.3%부터 13.6%까지 감소하였다. 이는 66%의 질량 회수 및 86%의 망간 회수를 나타내었다.
2. 망간 폐기 광석(열 8+9) - 10% 산에서 2시간 동안 테스트들이 수행되었고 망간은 29.7%부터 35.6%까지 감소하였으나, CaO 함량은 23.7%부터 17.4%까지 감소하였다. 이는 68%의 질량 회수 및 81%의 망간 회수를 나타내었다.
테스트 2c) -마마트완 덩어리 형태 광석
마마트완 형태로부터 덩어리 광석이 또한 HCl 테스트 처리 시간 및 산의 농도로 배트 형태 반응기 내에서 침출되었다.
결과들이 달성되었고 아래에 제시된다:
1. 시간(열 1-5) - 시간은 2시간 내지 24시간으로 다양하였고 혼합된 결과들을 가졌다. 평균적으로 망간은 36.7%부터 39%까지 감소하였고, CaO는 15.3%부터 13.5%까지 감소하였다. 질량 회수는 79%이었고 망간 회수는 84%이었다.
2. 농도(열 6) - 농도는 5%부터 10%까지 증가하였으나, 망간만이 36.7부터 39%까지 증가하였고, CaO는 15.3%부터 13.5%까지 감소하였다. 질량 회수는 79%이었고 망간 회수는 84%이었다.
퇴적 침출을 테스트하기 위하여 저등급 마마트완 광석이 선택되었다. 망간 함량의 성공적인 업그레이드로 시간 및 농도가 테스트되었다. 300㎜ 지름을 갖는 1미터 높이 칼럼이 사용되었다.
테스트 3 - 32% 마마트완 형태 동어리 광석으로 1미터 칼럼에서의 퇴적 침출 테스트들
300㎜ 지름의 1미터 칼럼 디자인에서 3가지 퇴적 침출 테스트가 수행되었다. 크기 분획은 6×75㎜이었다.
HL2 - 테스트는 5% HCl로 수행되었고 2.75일 동안 산을 순환시켰다.
HL3 - 테스트는 10% HCl로 수행되었고 4.25일 동안 산을 순환시켰다.
HL4 - 테스트는 10% HCl로 수행되었고 11일 동안 산을 순환시켰다.
HL1은 어떠한 침출도 적용되지 않은 원광을 말한다.
이러한 퇴적 침출의 결과들이 아래의 표에 도시된다.
HL2 - 망간은 32%부터 34.3%까지 업그레이드되었고 CaO는 19.4%부터 16.4%까지 감소되었다. 질량 회수는 85%이었고 망간 회수는 91%이었다.
HL3 - 망간은 32%부터 33.6%까지 업그레이드되었고 CaO는 19.4%부터 16.0%까지 감소되었다. 질량 회수는 72%이었고 망간 회수는 75%이었다.
HL4 - 망간은 32%부터 40%까지 업그레이드되었고 CaO는 19.4%부터 10.7%까지 감소되었다. 질량 회수는 69%이었고 망간 회수는 86%이었다.
Claims (19)
- 망간 광석을 산으로 침출하여 CaCO3(탄산칼슘) 및 MgCO3(탄산마그네슘)을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 망간 광석의 가공 공정.
- 제1항에 있어서, 상기 광석은 먼저 분쇄, 밀링, 세척 및 중액 선별를 포함하는 한 가지 이상의 공정에 의해 파괴되는 것을 특징으로 하는, 망간 광석의 가공 공정.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광석은 지름이 100㎜ 이하의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는, 망간 광석의 가공 공정.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 배트(VAT) 침출에 의해 침출이 행해지는 것을 특징으로 하는, 망간 광석의 가공 공정.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 연속 교반 탱크 반응기 침출에 의해 침출이 행해지는 것을 특징으로 하는, 망간 광석의 가공 공정.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 퇴적 침출에 의해 침출이 행해지는 것을 특징으로 하는, 망간 광석의 가공 공정.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 침출 공정은 배치 공정인 것을 특징으로 하는, 망간 광석의 가공 공정.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 침출 공정은 연속 공정인 것을 특징으로 하는, 망간 광석의 가공 공정.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정은 상기 산 및 상기 광석의 교반을 포함하는 것을 특징으로 하는, 망간 광석의 가공 공정.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산은 염산을 포함하는 것을 특징으로 하는, 망간 광석의 가공 공정.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산은 질산을 포함하는 것을 특징으로 하는, 망간 광석의 가공 공정.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산은 염산 및 질산의 하나 이상의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는, 망간 광석의 가공 공정.
- 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산 농도는 0.1% 내지 100% 범위 내에 존재하는 것을 특징으로 하는, 망간 광석의 가공 공정.
- 제13항에 있어서, 상기 산 농도는 1% 내지 35% 범위 내에 존재하는 것을 특징으로 하는, 망간 광석의 가공 공정.
- 제14항에 있어서, 상기 산 농도는 2.5% 내지 32% 범위 내에 존재하는 것을 특징으로 하는, 망간 광석의 가공 공정.
- 제11항에 있어서, 상기 질산 농도는 5% 내지 10% 범위 내에 존재하는 것을 특징으로 하는, 망간 광석의 가공 공정.
- 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정의 대상이 되는 상기 광석의 상기 망간 함량은 5% 및 30% 사이에서 증가하는 것을 특징으로 하는, 망간 광석의 가공 공정.
- 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산화칼슘 함량은 절대 항목으로 16%까지 및 상대 항목으로 94%까지 감소되는 것을 특징으로 하는, 망간 광석의 가공 공정.
- 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산화망간 함량은 절대 항목으로 2.1%까지 및 상대 항목으로 72%까지 감소되는 것을 특징으로 하는, 망간 광석의 가공 공정.
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