一种选择性还原大洋多金属结核提取有价金属的方法技术

本发明专利技术公开一种选择性还原大洋多金属结核提取有价金属的方法，包括步骤：将提供的大洋多金属结核依次进行破碎、细磨、干燥后，得到大洋多金属结核粉末并向其中加入固体碳基还原剂进行配碳，得到混合粉末；将所述混合粉末置于300

【技术实现步骤摘要】
一种选择性还原大洋多金属结核提取有价金属的方法


[0001]本专利技术涉及海洋有价金属提取领域，尤其涉及一种选择性还原大洋多金属结核提取有价金属的方法。

技术介绍

[0002]大洋多金属结核是一种储量巨大的海底矿产资源，大洋多金属结核富含锰、铁，同时还伴生有镍、钴、铜等高价值有价金属，被认为是可接替陆地资源的重要战略金属资源。大洋多金属结核中锰的典型矿相主要有钠水锰矿、钡镁锰矿、δ
–
MnO2等，铁与锰紧密嵌布共生，以针铁矿或无定形铁较为常见。镍、钴、铜等有价金属则以吸附态或类质同相的方式赋存于铁锰的矿相中。由于多金属结核中的镍、钴、铜均不以独立的矿物形式存在，物理选矿难以富集，需直接进行冶炼加工处理。
[0003]大洋多金属结核的冶炼加工研究始于20世纪60年代，世界各国提出的方案达数十种，主要有熔炼
‑
浸出法和湿法还原
‑
浸出法，但目前为止均在研究开发阶段，均未能实现工业化应用。熔炼
‑
浸出法需先制备主要成分为铁镍钴铜的合金或进一步添加硫化物使其转化为锍(金属硫化物互溶体)，再对合金或锍进行氧化浸出回收其中的镍钴铜等有价金属。熔炼
‑
浸出法的不足之处在于：1)熔炼需要1400℃左右的高温，能耗高；2)熔炼得到的合金或锍中的镍、钴、铜品位依然不高，不能直接应用，仍然需要通过湿法处理才能实现有价金属镍、钴、铜的高效回收；3)熔炼
‑
浸出法不能够直接得到锰产品，而是产出富锰渣，富锰渣还需经过专门处理才能制备锰合金，当大洋多金属结核中锰含量<20％时难以满足锰合金的制备。由于大洋多金属结核中锰主要以四价锰的形式存在，湿法提取时需将锰(Ⅳ)还原至低价态才能使锰和嵌布于锰矿物中的镍、钴、铜等有价金属浸出。湿法还原
‑
浸出法主要包括湿法还原
‑
硫酸浸出和湿法还原
‑
氨浸两类。采用湿法还原
‑
硫酸浸出研究最为常见，还原剂有硫铁矿(FeS2)、亚硫酸及盐类(如H2SO3、SO2、Na2SO3等)、亚铁盐、有机物(如淀粉)等，该方法可获得较高的镍钴锰铜浸出率，但存在还原剂价格高(如淀粉、SO2)或引入其它杂质元素(如硫铁矿、亚铁盐)等缺点，导致提取成本较高或废渣产生量增加。湿法还原
‑
氨浸工艺可优先浸出原料中的铜、镍、钴，而锰、铁留在浸出渣中，浸出选择性好，后续分离较容易。但是相对于湿法还原
‑
酸浸法，湿法还原
‑
氨浸工艺对镍、钴、铜的浸出率较低，特别是钴的浸出率较低，而且该过程锰仍然留在浸出渣中，未能实现锰的湿法提取。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种选择性还原大洋多金属结核提取有价金属的方法，旨在解决现有从大洋多金属结核中提取有价金属的方法能耗高、成本高的问题。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种选择性还原大洋多金属结核提取有价金属的方法，其中，包括步骤：
[0008]提供大洋多金属结核；
[0009]将所述大洋多金属结核依次进行破碎、细磨、干燥后，得到大洋多金属结核粉末；
[0010]向所述大洋多金属结核粉末中加入固体碳基还原剂进行配碳，得到混合粉末；
[0011]将所述混合粉末置于300
‑
800℃的温度下，进行选择性还原，得到还原后体系；
[0012]将所述还原后体系与无机酸溶液混合，进行浸出，得到含有有价金属的浸出液。
[0013]可选地，所述混合粉末中，所述固体碳基还原剂的质量为所述大洋多金属结核粉末质量的1％～20％。
[0014]可选地，所述固体碳基还原剂选自碳粉、煤粉、焦粉、秸秆粉、玉米芯粉、甘蔗渣粉中的一种或多种。
[0015]可选地，所述固体碳基还原剂为固体碳基还原剂粉末，所述固体碳基还原剂粉末的粒径小于等于60目。
[0016]可选地，所述大洋多金属结核粉末的粒径小于等于30目，和/或，所述大洋多金属结核粉末的含水量小于2％。
[0017]可选地，所述将所述混合粉末置于300
‑
800℃的温度下，进行选择性还原，得到还原后体系的步骤，具体包括：
[0018]将所述混合粉末置于温度为300
‑
800℃的还原炉中，进行选择性还原0.5
‑
4h，得到还原后体系。
[0019]可选地，所述无机酸溶液中H
+
的浓度为1.0～10.0mol/L。
[0020]可选地，所述无机酸溶液中的无机酸选自硫酸、盐酸、硝酸中的一种或多种。
[0021]可选地，所述将所述还原后体系与无机酸溶液混合，进行浸出的步骤中，所述还原后体系与所述无机酸溶液的比为1g：(2～10)mL。
[0022]可选地，所述浸出的温度为20～200℃，和/或，所述浸出的时间为0.5～10h。
[0023]有益效果：本专利技术提供了一种选择性还原大洋多金属结核提取有价金属的方法，将大洋多金属结核破碎细磨，向得到的大洋多金属结核粉末中加入固体碳基还原剂进行配碳，得到混合粉末，混合粉末在300
‑
800℃的低温温度下，进行选择性还原，使大洋多金属结核中的绝大部分Mn(IV)转化为Mn(II)或Mn(III)，部分Fe(III)转化为Fe(II)，而Ni(II)、Co(II)、Cu(II)不被还原；选择性还原不仅使难与无机酸反应的Mn(IV)矿物转化为易与无机酸反应的Mn(II)或Mn(III)矿物，而且在采用无机酸浸出Mn(II)或Mn(III)时还能释放以吸附态或类质同相的方式赋存于铁锰矿相中的Ni(II)、Co(II)、Cu(II)等有价金属，显著提高了镍、钴、铜的浸出率。
[0024]本专利技术提供的选择性还原大洋多金属结核提取有价金属的方法与熔炼
‑
浸出法相比，不需要将有价金属还原成金属态，显著降低了还原温度，同时还能实现锰与镍、钴、铜的同时浸出，有利于锰与镍、钴、铜等有价金属的湿法回收。本专利技术提供的方法有效解决了熔炼
‑
浸出法还原温度高、能耗大、不能够直接得到锰产品的问题。
[0025]本专利技术提供的选择性还原大洋多金属结核提取有价金属的方法与湿法还原
‑
浸出法相比，不仅有价金属镍、钴、铜的浸出率高，而且采用廉价易得的固体碳基还原剂，有利于降低成本。本专利技术提供的方法能有效解决湿法还原
‑
浸出法成本高、有价金属浸出率偏低的问题。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例中选择性还原大洋多金属结核提取有价金属的工艺流程图。
[0027]图2为本专利技术实施例1
‑
8中所用的大洋多金属结核的XRD图谱。
[0028]图3为本专利技术实施例2中还原后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种选择性还原大洋多金属结核提取有价金属的方法，其特征在于，包括步骤：提供大洋多金属结核；将所述大洋多金属结核依次进行破碎、细磨、干燥后，得到大洋多金属结核粉末；向所述大洋多金属结核粉末中加入固体碳基还原剂进行配碳，得到混合粉末；将所述混合粉末置于300
‑
800℃的温度下，进行选择性还原，得到还原后体系；将所述还原后体系与无机酸溶液混合，进行浸出，得到含有有价金属的浸出液。2.根据权利要求1所述的选择性还原大洋多金属结核提取有价金属的方法，其特征在于，所述混合粉末中，所述固体碳基还原剂的质量为所述大洋多金属结核粉末质量的1％～20％。3.根据权利要求1所述的选择性还原大洋多金属结核提取有价金属的方法，其特征在于，所述固体碳基还原剂为固体碳基还原剂粉末，所述固体碳基还原剂粉末的粒径小于等于60目。4.根据权利要求1所述的选择性还原大洋多金属结核提取有价金属的方法，其特征在于，所述固体碳基还原剂选自碳粉、煤粉、焦粉、秸秆粉、玉米芯粉、甘蔗渣粉中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的选择性还原大洋多金属结核提取有价金属的方法，其特征在于，所述大洋多金属结核粉末的粒径小于等于30目，和/或，所述大洋多金属结...

【专利技术属性】
技术研发人员：张贵清，李嘉，曾理，唐新孝，关文娟，李青刚，曹佐英，巫圣喜，
申请(专利权)人：深圳市金航深海矿产开发集团有限公司，
类型：发明
国别省市：