Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС» (Россия, Москва)

К. Б. Дюсенбеков, аспирант, 20line@mail.ru
Д. В. Шехирев, доцент, канд. техн. наук, ст.н.с., shekhirev@list.ru
Ю. В. Конюхов, зав. кафедрой, докт. техн. наук, професор, ykonukhov@misis.ru
Д. В. Зиновеев, доцент, канд. техн. наук, zinoveev.dv@misis.ru
Д. С. Суворов, ассистент, suvorov.ds@misis.ru

ГНЦ РФ АО «ЦНИИчермет им. И. П. Бардина» (Россия, Москва)
А. И. Волков, канд. хим. наук

Представлены результаты экспериментального исследования комбинированной схемы обогащения железомарганцевой руды, включающей гравитационное обогащение методом отсадки, низкотемпературный магнетизирующий обжиг гравитационных концентратов в среде водорода и ступенчатую магнитную сепарацию обожженного продукта. Минеральный состав исходной руды представлен гематитом, марганцевыми минералами – гаусманитом, браунитом, родонитом, и нерудными минералами – кварцем, кальцитом, каолинитом, альбитом. Отсадка по классам крупности –2,5+1,0 мм (крупный класс) и –1,0+0,5 мм (мелкий класс) обеспечила получение гравитационных концентратов с содержанием Mn 31,81 % и 28,72 %, Fe – 20,25 % и 20,48 %, при извлечениях Mn 80,59 % и 76,37 % и Fe 90,81 % и 85,39 % соответственно. Магнетизирующий обжиг проводили в среде водорода при 350 °C в течение 30 и 60 мин, после чего обожженные продукты подвергали ступенчатой магнитной сепарации в полях с индукцией 0,1; 0,2 и 0,6 Тл. Установлено, что при продолжительности обжига от 30 до 60 мин обеспечивается получение в последующей магнитной сепарации содержания Mn в немагнитной фракции до 43,5 %–46,80 % (для крупного класса) при отношении содержаний Mn/Fe, 26,1–63,9 соответственно. Целевые технологические показатели – содержание Mn ≥ 36 % и соотношение Mn/Fe ≥ 6,5 в марганцевом концентрате, а также получение железного концентрата как самостоятельного товарного продукта достигнуты. Рентгенофазовый анализ подтвердил
селективное превращение гематита в магнетит при сохранении структуры марганцевых минералов. Замена углеродсодержащих восстановителей на водород обеспечивает существенное снижение энергопотребления и исключает прямые выбросы CO₂.

1. Olsen S. E., Tangstad M., Lindstad T. Production of Manganese Ferroalloys. – Trondheim : SINTEF and Tapir Academic Press, 2007. – 247 p.
2. Clarke C., Upson S. A global portrait of the manganese industry-a socioeconomic perspective, Neurotoxicology. 58 (2017). pp. 173–179. DOI: 10.1016/j.neuro.2016.03.013
3. Нохрина О. И., Рожихина И. Д., Голодова М. А., Израильский А. О. Изучение возможности обогащения железомарганцевых руд Кузбасса // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2020. Т. 76. № 9. С. 904–909. DOI: 10.32339/0135-5910-2020-9-904-909
4. Liu B., Zhang Y., Lu M., Su Z., Li G., Jiang T. Extraction and separation of manganese and iron from ferruginous manganese ores: A review // Minerals Engineering. 2019. Vol. 131. pp. 286–303. DOI: 10.1016/j.mineng.2018.11.016
5. Дюсенбеков К. Б., Шехирев Д. В. Марганцевые руды: объемы переработки и методы обогащения // Известия УГГУ. 2024. Вып. 3 (75). С. 124–132. DOI: 10.21440/2307-2091-2024-3-124-132

6. Самойлик В.Г., Корчевский А. Н. Обогащение руд черных металлов. – Москва, Вологда : Инфра-Инженерия, 2021. – 180 с.
7. Tangstad M. Manganese Ferroalloys Technology // Gasik M. (Ed.) Handbook of Ferroalloys: Theory and Technology. – Oxford : Butterworth-Heinemann, 2013. Ch. 7. pp. 221–266. DOI: 10.1016/B978-0-08-097753-9.00007-1
8. Kivinen V., Krogerus H., Daavittila J. Upgrading of Mn/Fe ratio of low-grade manganese ore for ferromanganese production // The Twelfth International Ferroalloys Congress (INFACON XII). Helsinki, 2010.
pp. 467–476.
9. Elliott R., Barati M. A review of the beneficiation of low-grade manganese ores by magnetic separation // Canadian Metallurgical Quarterly. 2020. Vol. 59, No. 1. pp. 1–16. DOI: 10.1080/00084433.2020.1711654
10. Singh V., Chakraborty T., Tripathy S. K. A review of low-grade manganese ore upgradation processes // Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2019. Vol. 41. № 6. pp. 417–438. DOI: 10.1080/08827508.2019.1634567
11. Yuan S., Zhou W., Han Y., Li Y. Separation of manganese and iron for lowgrade ferromanganese ore via fluidization magnetization roasting and magnetic separation technology // Minerals Engineering. 2020. Vol. 152. 106359. DOI: 10.1016/j.mineng.2020.106359
12. J. Zhang, K. Li, Z. Liu, T. Yang Primary Exploration of Hydrogen Metallurgy – Singapore : Springer, 2024. – XIX, 391 p. DOI: 10.1007/978-981-99-6827-5
13. Chen J., Gao P., Liu J. (et al.) A technology for whole-component utilization of refractory ferromanganese ores: hydrogen-based mineral phase transformation // Reaction Chemistry & Engineering. 2026. Vol. 11, № 3. pp. 367–380. DOI: 10.1039/D5RE00418G
14. Wang R., Yuan S., Ku J. (et al.) Achieving efficient separation of iron and manganese from iron-bearing manganese ore: A hydrogen-based mineral phase transformation magnetic separation strategy // Minerals Engineering. 2026. Vol. 236. Art. 109944. DOI: 10.1016/j.mineng.2025.109944
15. Holappa L. A general vision for reduction of energy consumption and CO₂ emissions from the steel industry // Metals. 2020. Vol. 10, No. 9. 1117. DOI: 10.3390/met10091117
16. Spreitzer D., Schenk J. Reduction of iron oxides with hydrogen – A review // Steel Research International. 2019. Vol. 90, No. 10. 1900108. DOI: 10.1002/srin.201900108
17. Heidari A., Niknahad N., Iljana M., Fabritius T. A review on the kinetics of iron ore reduction by hydrogen // Materials. 2021. Vol. 14, No. 24. 7540. DOI: 10.3390/ma14247540
18. Pineau A., Kanari N., Gaballah I. Kinetics of reduction of iron oxides by H2. Part I: Low temperature reduction of hematite // Thermochimica Acta. 2006. Vol. 447. pp. 89–100. DOI: 10.1016/j.tca.2005.10.004
19. Дюсенбеков К. Б., Ольховский А. М., Шехирев Д. В. Обоснование применения крупнокускового обогащения на основе показателей контрастности железомарганцевых руд // Обогащение руд. 2026. № 3. С. 3-10.
20. Конюхов Ю. В., Ханна Р., Масленников Н. А. и др. Применение метода низкотемпературного восстановления водородом для улучшения магнитных характеристик железных руд // Известия вузов. Черная металлургия. 2024. Т. 67, № 6. С. 641–649. DOI: 10.17073/0368-0797-2024-6-641-649