Из всех минералов марганца устойчивым к воздействию азотной кислоты является гаусманит (Mn3O4). Вместе с тем фосфорсодержащее вещество карбонатных и оксидных руд (концентратов) активно взаимодействует с азотной кислотой по реакциям:

Ca10 F2 (PO4)6 + 2OHNO3 = 10Ca (NO3)2 + 2HF + 6H3PO4;
Ca3 (PO4)2 + 6HNO3 = 3Ca (NO3)2 + 2H3PO4.

В этой связи основными стадиями гаусманитовой технологии обесфосфоривания является обжиг карбонатных (оксидных) марганцевых руд (концентратов) и последующая экстракция из них фосфора в раствор при помощи азотной кислоты. В процессе обжига перераспределяется и содержание фосфора между минералами руды. Фосфор (РО43-) в гаусманите не растворяется. По-видимому, фосфор концентрируется по границам фаз, что облегчает его выщелачивание азотной кислотой.

Горак В., по-видимому, в числе первых исследователей провел опыты по дефосфорации олигонитовой марганцевой руды следующего минералогического состава: 40 % олигонита (Mn, Fe) CO3, 16 % пирита Fe2S, 17 % кварца и 12 % апатита. Исходная руда содержала 14,26 % Mn, 13,93 % Fe, 16,8 % SiO2, 1,94 % P и 9,09 % S. Выщелачивание обожженной при 100 °С руды азотной кислотой позволило извлечь в раствор до 85 % фосфора. Азотной кислотой обрабатывали также агломерированную хвалетицкую марганцевую руду (13,35 % Mn; 1,8 % P; 8,75 % S; 17,3 % SiO2) и получили также обесфосфоренный концентрат.

Институтом «Уралмеханобр» разработан гаусманитовый процесс применительно к родохрозитоманганокальцитовым рудам, а позже эта технология была распространена и на оксидные руды (концентраты). Обесфосфоренный гаусманитовый концентрат в зависимости от режима обжига — (950—1000 °С), выщелачивания (5—15 мин), концентрации кислоты (50—1000 г/л), отношения Т : Ж от 1 : 7 до 1 : 4 имел состав 49—51 % Mn, 0,079—0,12 % P и удельное содержание фосфора 0,002.

Авторы исследовали дефосфорацию гаусманитовым методом Большетокмакских карбонатных марганцевых концентратов. Технологическая схема обогащения руды включает стадию механического обогащения с получением магнитогравитационных продуктов и гидрометаллургический (гаусманитовый) передел, состоящий из обжига продукта и выщелачивания. Исследованные концентраты имели следующий химический состав: 28,8 % Mn; 0,27 % P; 8,77 % CaO; 8,97 % SiO2; 3,2 % Fe. Основная масса концентрата была представлена родохрозитом (56—60 %) и манганокальцитом (36—42 %). Фосфорсодержащий минерал франколит [Ca5 (PO4, CO2)3F] образовывал тонкие включения неправильной формы в карбонаты марганца. Оптимальный режим обжига — температура 1000 °С, продолжительность 1 ч, остальные параметры процесса приведены на рис. 8.3. Дефосфорация карбонатных концентратов по разработанной технологической схеме позволяет получать качественно новый продукт с 47—54 % Mn и 0,10—0,12 % P (P/Mn = 0,0020).

Рекомендуемая технологическая схема дефосфорации карбонатных марганцевых концентратов

В связи с большим удельным расходом азотной кислоты, достигающим 147 кг (100 % -ной HNO3) на 1 т исходного концентрата или 250 кг на 1 т обесфосфоренного концентрата, авторы разработали схему переработки азотнокислых растворов с получением смешанного удобрения (см. рис. 8.3). По заключению, настоящая технология является безотходной, с замкнутым водооборотом.