[发明专利]从含锰材料的氧化物中回收金属有价值物

说明书

发明领域

本发明涉及用于通过使用氨气处理含锰材料如氧化物、碳酸盐和矿石的方法。本发明非常适合处理通过海底采矿回收的多金属含锰结核矿(nodule)，并且具体涉及用于从这样的结核矿中回收有价值成分尤其是锰、钴、镍、铜和铁的方法。

发明背景

多金属结核矿或锰结核矿是由在核心周围的铁和锰氢氧化物的同心层形成的岩石凝结物。

在大洋底部上的海底结核矿包括在其组成中包含锰(Mn)，并且通常包含Ni、Co、Cu、Zn和Fe，以及少量的钛、钒、钼和铈。此外经常存在以下金属中的一种或多种：镁、铝、钙、镉、钾、钠、锆、钛、铅、磷和钡。深海结核矿通常含有约28％Mn、约10％FeO、约1％Cu和约1.2％Ni。

锰结核矿中大多数所需的有价值金属与不溶性的氧化的锰如MnO₂结合。少于10％的含于结核矿中的锰是酸溶性的。因此，为了回收金属成分，作为第一步，必须用适合的还原剂还原MnO₂。在过去，SO₂已经用于此目的，并且一氧化碳(CO)已经用于铜回收过程。然而这种现有技术工艺通常并不能回收适合的锰产物，并且能够回收仅约80至约92％的主要金属有价值物(metal values)，并且通常产生大量的废料，其可能包含未被完全移除的金属组分。

发明概述

通过本发明处理的含锰材料不仅可以包括矿石或深海结核矿，而且还可以包括携带氧化锰的电池如锌-碳、碱性和锂(LMO或LiMn₂O₄)电池，或者其他任何形式的含锰矿物或物质。

本发明是用于通过在水溶液中用氨处理含锰材料而从包括深海锰结核矿在内的海底含锰材料中回收锰和其他金属有价值物(“有利可图的金属(pay metal)”)(如果存在的话)的方法。气态NH₃与矿石反应

7MnO₂(s)+2NH₃(g)-＞7MnO(s)+3H₂O(1)+2NO₂(g)

释放了捕获的所需有价值金属。一吨的NH₃比8吨的SO₂更有效。

在用氨气将MnO₂还原后，可以使用任何无机酸从起始含锰材料中浸提并回收锰和其他金属。硝酸是优选的浸提材料，因为在氨反应中由H₂O和NO₂形成一些硝酸。

本发明尤其可用于制造硝酸盐产品，如炸药、肥料或其他硝酸盐。

发明目的

本发明的主要目的是提供改良的从携带锰的材料中，包括从海底锰结核矿中回收锰的方法。

本发明的另一个目的是提供有效的用于从携带锰的材料中回收金属有价值物的方法，所述金属有价值物(如果存在的话)包括任何镍、钴、铜、镁、铝、铁、钙、镉、钾、钠、锆、钛、锌、铅、铈、钼、磷、钡和钒。

本发明的另一个目的是提供有效的从包括深海锰结核矿在内的海底含锰材料中回收其他金属有价值物的方法。

本发明的另一个目的是生产硝酸盐产品。

附图简述

通过参照下文的详细描述和附图，前述和其他目的将变得更加显而易见，其中：

唯一的图是本发明的方法的优选实施方案的图解的流程图。

详细描述

现在参照附图，该方法以可以从大洋、海或其他水体得到的含锰材料10如深海锰结核矿开始。有时在大型湖泊中发现此类结核矿。深海结核矿含有超过20％的锰，通常约28％。

除了锰之外，此类深海结核矿可以含有以下金属中的至少一种：镍、钴、铜、镁、铝、铁、钙、镉、钾、钠、锆、钛、锌、铈、钼、磷、钡、铅和钒。本发明的方法包括这些金属有价值物中的许多种的有效浸提和回收。

任选地，将结核矿或其他含锰材料粉碎或研磨以增加用于稍后的反应的表面积。有利地，通过任何方便的方法，如洗涤，优选用水洗涤，移除结核矿中的任何氯化物。可以在任何粉碎之前、期间或之后完成此步骤，但是优选在粉碎之后。

在12中，结核矿在提高的温度下与氨反应。气态NH₃与氧化锰矿石根据以下方程式反应：

7MnO₂+2NH₃-＞7MnO+3H₂O+2NO₂