Leaching of Hydrogen Pre-Reduced Mn ore to Produce MnO2

Abstract

HAlMan project team har som mål å utvikle en bærekraftig metode for produksjon av mangandioksid (MnO2). De jobber også med produksjon av manganholdige legeringer for stål og aluminium i tillegg til å utforske ekstraksjon av Critical Raw Materials. Blant prosjektteamets mange mål fokuserer denne studien på produksjon av mangandioksid fra hydrogenredusert manganmalm ved bruk av hydrometallurgiske metoder. Ulike tilsetningsstoffers ble brukt på 10 ulike tester for å rengjøre prøven for urenheter og for å oppnå felling av mangandioksid og produkter som kan brukes for produksjon av mangandioksid. Alle 10 prøvene ble løst opp i svovelsyre. De fleste prøvene ble løst opp over 2 timer, mens tester ved 60 og 30 minutter også ble gjennomført. Løsningene ble deretter renset med tilsetningsstoffene kalsiumoksid (CaO) og kalsiumkarbonat (CaCO3). Løsningene etter felling av urenheter ble deretter brukt for utfelling av manganoksider ved tilsetning av natriumpermanganat (KMnO4), magnesiumoksid (MgO), magnesiumkarbonat (MgCO3) og natriumhydroksid (NaOH). Faste stoffer som ikke ble løst opp eller felt ut underveis ble analysert ved bruk at XRF, XRD og SEM, mens løsningene før og etter hvert steg ble analysert ved bruk av ICP-MS. Denne studien oppdaget at 80% av mangan fra redusert manganmalm ble oppløst, som var markant bedre enn resultatene for ikke behandlet malm. Dette utbytte er likevel ikke optimalt og endringer i temperatur, pH og forhold malm/syre kan gjøres for å oppnå høyere utbytte. Felling ved bruk av natriumpermanganat hadde et utbytte på 20-27%, ved bruk av magnesiumkarbonat var utbytte omtrent 40%, addisjon av natriumhydroksid og magnesiumoksid var mislykket i dette forsøket med lavt utbytte og renhet. Studien har kommet fram til ulike handlinger som kan tas for å oppnå økt utbytte og renhet for produktene hvor størst forbedring kan gjøres ved utfelling av urenheter. Studiet har hatt fokus på at prosessen skal være bærekraftig og utforsket ulike måter å redusere avfallsstoffer.

The HAlMan project team aimed to develop a sustainable process for producing manganese dioxide (MnO2). They also work on production of alloys, with additional objectives of producing Mn-containing commercial steels and aluminum alloys and exploring the extraction of Critical Raw Materials. Among all the goals of HAlman project, this particular study focused on producing manganese dioxide from pre-reduced manganese ore via hydrometallurgical methods. Various purifying and precipitating agents across ten (10) different samples under varying parameters was tested. All 10 samples were leached with sulphuric acid as the leaching agent. Most of the samples were held for 2 hours whereas some were given 30 and 60 minutes of leaching period. The leachate was then purified with purifying agents such as lime (CaO) and calcium carbonate (CaCO3). The purified solutions were then treated with precipitating agents, Potassium permanganate (KMnO4), magnesium oxide (MgO), Magnesium carbonate (MgCO3) and Sodium hydroxide (NaOH) for the recovery of manganese oxides. All the solid residue after filtration from each step were analyzed using XRF, XRD, and SEM while produced solution was analyzed with ICP-MS. The study found that leaching manganese from pre-reduced ore had a yield of around 80%, which was much greater than leaching of raw ore. This yield is still slightly low and improvements in temperature, pH, and S/L ratio could be explored to get a greater yield. Precipitation using potassium permanganate had a yield of 20-27%, while precipitation using magnesium carbonate had a yield of 40% and purity ranging from 47-62%. However, precipitation using magnesium oxide and sodium hydroxide were not successful, with low yields and purity. The study suggests potential adjustments to increase yield and purity for each precipitation method. Overall, the study demonstrates a commitment to sustainable production and finding innovative ways to reduce waste.