碳隔离与选择性湿法冶金回收有价金属的整合制造技术

提供了方法，其中可以使用碳捕获和产生试剂的电解方法的产物进行湿法冶金有价提取的连续步骤。该电解方法提供酸浸出剂以及碱金属氢氧化物，该碱金属氢氧化物然后可以在湿法冶金步骤中直接用作沉淀剂或可用于通过碳捕获转化成碱金属碳酸盐，该碱金属碳酸盐进而能够在选择性湿法冶金步骤中用作沉淀剂。在选择性湿法冶金步骤中用作沉淀剂。在选择性湿法冶金步骤中用作沉淀剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳隔离与选择性湿法冶金回收有价金属的整合


[0001]本专利技术属于无机化学领域，整合了电化学方法与湿法冶金有价提取和二氧化碳捕获的步骤。

技术介绍

[0002]用于有效隔离气态二氧化碳的技术潜在地是用于解决人为气候变化的重要工具。已经提出了用于将碳作为矿物碳酸盐进行隔离的各种方法，包括加速矿物在超铁镁和铁镁源岩石中的风化反应的技术。这些增强的风化(在陆地上)或海洋碱度增强(在海上)方法消耗CO2，但是必然伴随着矿物溶解产物诸如碱性物质和金属化合物的释放，例如Si、Ca、Mg、Fe、Ni和Co物质。这些方法的生态效应是不确定的(参见Bach et al.,CO2Removal With Enhanced Weathering and Ocean Alkalinity Enhancement:Potential Risks and Co
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benefits for Marine Pelagic Ecosystems,Frontiers in Climate，第1卷，2019，第7页)。需要整合了碳捕获与从矿物原料回收有价金属的方法。

技术实现思路

[0003]提供了方法，其中对矿物原料诸如橄榄石、铁镁、腐泥土或超铁镁原料进行湿法冶金有价提取的连续步骤。在所选实施方式中，将碳捕获反应以及产生试剂的电解过程的产物用作湿法冶金有价回收步骤的输入。该电解过程提供酸浸出剂(HCl或H2SO4)和碱金属氢氧化物(NaOH或KOH)，然后碱金属氢氧化物可用于在湿法冶金步骤中直接用作沉淀剂，或可用于转化成碱金属碳酸盐或碳酸氢盐，碱金属碳酸盐或碳酸氢盐又可以在湿法冶金步骤中用作沉淀剂。在替代实施方式中，可以将来自氯碱法的碱金属氢氧化物用于沉淀氢氧化钙产物，氢氧化钙产物然后可直接用于在二氧化碳气体洗涤中使用，或用于接受由CO2洗涤过程提供的碳酸盐。
[0004]因此提供了用于由矿物原料诸如低碳密集性的玄武岩或碳负的氢氧化或碳酸镍、铁、钙和镁共生产的方法。还可以生产包括无定形硅酸盐的玄武砂材料。这些方法可能涉及(1)磁性分离，(2)盐酸或硫酸浸出，(3)在连续步骤中金属氢氧化物或碳酸盐的选择性沉淀，这可能涉及pH调节(在所选实施方式中，可以例如在浸出步骤中使用树脂分离镍)，(4)电解所得的贫瘠溶液，例如用于处理NaCl
(含水)
的氯碱法，或用于处理Na2SO
4(含水)
的电解盐裂解阴离子交换法，以及(5)酸和碱试剂的再循环，例如在氯碱法的情况下，由电解的氢气和氯气产物生产盐酸。
[0005]因此，本专利技术的方法提供了在可销售的产品中使用较低碳浓度的氢氧化或碳酸镍、铁、钙和镁以及橄榄石和玄武砂材料，包括无定形硅酸盐。这些可例如包括用于电池、钢、水泥、轮胎、玻璃、骨料或混凝土工业的原料。本方法的产物诸如固体硅质残余物或铁沉淀产物可以例如经受洗涤和/或碱化。通过碱化(碱添加)调节pH可以改善最终产品的适用性，例如产生适合用作具有改善的水泥特性的水泥中的辅助水泥性材料(SCM)的硅质残余物。
[0006]本专利技术的方法提供了用于共生产低碳浓度的氢氧化镍和铁的途径，并且这进而可以提供使与过渡至低碳经济相关的领域(诸如电动车辆和电池)脱碳的途径。本专利技术还通过用碳负磁性、湿法冶金和电化学方法补偿碳重质火法冶金来促进低碳炼钢。
[0007]本方法提供了较低碳浓度的无定形硅酸盐的共生产，无定形硅酸盐作为用于水泥或者在轮胎制造工业中的补充胶凝材料(SCM)销售。可以通过本方法生产具有惰性表面的玄武砂材料，例如用作混凝土混合物中的骨料。因此，本专利技术促进了较低碳浓度的混凝土建筑物的建造。
[0008]因此，提供了用于加工粉碎的矿物原料的方法，包括：
[0009]a)用酸浸出剂从粉碎的矿物原料中浸出金属有价物以产生固体硅质残余物和负载的浸出溶液；
[0010]任选地使负载的浸出溶液在浸出过程中经受树脂，以便从负载的浸出溶液中选择性地去除镍和钴值，以获得纯化的镍和钴组合产物，
[0011]任选地，固体硅质残余物的洗涤和/或碱化，例如以形成用于水泥的辅助胶凝材料(SCM)；
[0012]b)通过添加以下各项从负载的浸出溶液中沉淀铁和/或铝：
[0013]第一碱金属碳酸盐或碳酸氢盐沉淀剂以产生二氧化碳废气，或
[0014]第一碱金属氢氧化物沉淀剂，
[0015]以产生贫Fe/Al溶液和氢氧化铁和/或氢氧化铝或氧化铁和/或氧化铝(例如赤铁矿)沉淀产物；
[0016]任选地，氢氧化铁和/或氢氧化铝沉淀产物的洗涤和/或碱化；
[0017]任选地，将赤铁矿晶种材料添加到沉淀铁和/或铝的步骤中，其中氢氧化铁和/或氢氧化铝沉淀产物可以包含赤铁矿晶种材料，然后将其再循环至沉淀步骤；
[0018]c)通过在离子交换介质上选择性地提取镍和/或钴，使镍和/或钴从贫Fe/Al溶液中或从由贫Fe/Al溶液得到的Ni/Co离子交换洗脱液中沉淀，其中，沉淀通过添加以下各项进行：
[0019]第二碱金属碳酸盐或碳酸氢盐沉淀剂，或
[0020]第二碱金属氢氧化物沉淀剂，
[0021]以产生贫Ni/Co溶液以及碳酸镍和/或碳酸钴或氢氧化镍和/或氢氧化钴沉淀产物；
[0022]d)在步骤(c)之前或之后，通过添加氧化剂和以下各项从贫Ni/Co溶液沉淀铁和/或铝和/或锰：
[0023]第三碱金属碳酸盐或碳酸氢盐沉淀剂，或
[0024]第三碱金属氢氧化物沉淀剂，
[0025]以产生贫Fe/Al/Mn溶液和氢氧化铁和/或氢氧化铝和/或氢氧化锰沉淀产物；
[0026]任选地将包含贫Fe/Al/Mn溶液的盐水再循环至粉碎步骤以提供粉碎的矿物原料；
[0027]e)通过添加以下各项从贫Fe/Al/Mn溶液中沉淀镁：
[0028]第四碱金属氢氧化物沉淀剂，或
[0029]第四碱金属碳酸盐或碳酸氢盐沉淀剂，
[0030]以产生贫Mg溶液和氢氧化镁或碳酸镁沉淀产物；
[0031]f)使贫Mg溶液经受电解过程以产生酸浸出剂和：
[0032]一种或多种碱金属氢氧化物沉淀剂，或
[0033]碱金属氢氧化物产物，可用于转化为一种或多种碱金属碳酸盐或碳酸氢盐；以及
[0034]g)任选地，例如通过与碱金属氢氧化物产物反应从含CO2的气体隔离二氧化碳，所述反应在以下一种或多种中：碳酸镍和/或碳酸钴沉淀产物；或氢氧化镁沉淀产物。
[0035]方法可以进一步包括通过用包含碱金属氢氧化物沉淀剂的洗涤溶液处理含CO2的气体来从含CO2的气体(包括环境空气)洗涤二氧化碳，以产生碱金属碳酸盐或碳酸氢盐沉淀剂中的一种或多种。
[0036]提供了用于加工粉碎的矿物原料的方法，包括：
[0037]a)用酸浸出剂从粉碎的矿物原料中浸出金属有价物以产生固体硅质残余物和负载的浸出溶液；
[0038]b)通过添加以下各项从负载的浸出溶液中沉淀铁和/或铝：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于加工粉碎的矿物原料的方法，包括：a)用酸浸出剂从所述粉碎的矿物原料中浸出金属有价物以产生固体硅质残余物和负载的浸出溶液；b)通过添加以下各项从所述负载的浸出溶液中沉淀铁和/或铝：第一碱金属碳酸盐沉淀剂，用以产生二氧化碳废气，或第一碱金属氢氧化物沉淀剂，用以产生贫Fe/Al溶液和氢氧化铁和/或氢氧化铝或氧化铁和/或氧化铝沉淀产物；c)通过在离子交换介质上选择性地提取镍和/或钴，使镍和/或钴从所述贫Fe/Al溶液中或从由所述贫Fe/Al溶液得到的Ni/Co离子交换洗脱液中沉淀，其中，所述沉淀通过添加以下各项进行：第二碱金属碳酸盐或碳酸氢盐沉淀剂，或第二碱金属氢氧化物沉淀剂，用以产生贫Ni/Co溶液以及碳酸镍和/或碳酸钴或氢氧化镍和/或氢氧化钴沉淀产物；d)在步骤(c)之前或之后，通过添加氧化剂和以下各项从所述贫Ni/Co溶液沉淀铁和/或铝和/或锰：第三碱金属碳酸盐或碳酸氢盐沉淀剂，或第三碱金属氢氧化物沉淀剂，用以产生贫Fe/Al/Mn溶液和氢氧化铁和/或氢氧化铝和/或氢氧化锰沉淀产物；e)通过添加以下各项从所述贫Fe/Al/Mn溶液中沉淀镁：第四碱金属氢氧化物沉淀剂，或第四碱金属碳酸盐或碳酸氢盐沉淀剂，用以产生贫Mg溶液和氢氧化镁或碳酸镁沉淀产物；f)使所述贫Mg溶液经受电解过程以产生所述酸浸出剂和：一种或多种所述碱金属氢氧化物沉淀剂，或碱金属氢氧化物产物。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使所述电解过程的所述碱金属氢氧化物产物直接或间接地与碳源反应以产生一种或多种所述碱金属碳酸盐或碳酸氢盐沉淀剂。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述碱金属氢氧化物产物与碳源反应包括通过用包含所述碱金属氢氧化物产物的洗涤溶液处理含CO2的气体来从所述含CO2的气体中洗涤二氧化碳，以产生所述碱金属碳酸盐或碳酸氢盐沉淀剂中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述碱金属氢氧化物产物包括NaOH，其中，从所述含CO2的气体中洗涤二氧化碳包括在结晶过程中从所述洗涤溶液中沉淀Na2CO3水合物以生产固体Na2CO3结晶产物。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的方法，进一步包括用第五碱金属氢氧化物沉淀剂从所述贫Mg溶液中沉淀钙以产生氢氧化钙产物，以及通过用碳源处理所述氢氧化钙产物来产生所述碱金属碳酸盐或碳酸氢盐沉淀剂中的一种或多种。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述碳源是含CO2的气体或金属碳酸盐。7.根据权利要求3、4或6所述的方法，其中，所述含CO2的气体包括空气。8.根据权利要求4所述的方法，其中，所述碱金属碳酸盐或碳酸氢盐沉淀剂中的一种或
多种包括所述固体Na2CO3结晶产物。9.根据权利要求1
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8中任一项所述的方法，其中，所述碱金属碳酸盐或碳酸氢盐沉淀剂包括NaHCO3、Na2CO3或K2CO3。10.根据权利要求1
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9中任一项所述的方法，其中，所述碱金属氢氧化物沉淀剂包括NaOH或KOH。11.根据权利要求1
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10中任一项所述的方法，其中，所述酸浸出剂包括无机酸、HCl或H2SO4。12.根据权利要求1
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11中任一项所述的方法，其中，所述电解过程包括氯碱过程，所述氯碱过程产生所述碱金属氢氧化物沉淀剂和/或所述碱金属氢氧化物产物、Cl
2(气体)
产物和H
2(气体)
产物，所述方法进一步包括使所述Cl
2(气体)
产物与所述H
2(气体)
产物反应以产生HCl作为所述酸浸出剂。13.根据权利要求1
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11中任一项所述的方法，其中，所述贫Mg溶液包含Na2SO4，其中，所述电解过程包括盐裂解过程，所述盐裂解过程包括电解产生：所述碱金属氢氧化物产物和/或所述碱金属氢氧化物沉淀剂；以及H2SO4作为酸浸出剂。14.根据权利要求1
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13中任一项所述的方法，其中，用所述碱金属氢氧化物沉淀剂从所述贫Fe/Al/Mn溶液中沉淀镁进一步包括添加CO
2(气体)
沉淀剂以产生所述贫Mg溶液和所述碳酸镁沉淀产物。15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述CO
2(气体)

【专利技术属性】
技术研发人员：杰里米，
申请(专利权)人：负排放材料公司，
类型：发明
国别省市：