[发明专利]含锰材料的处理

说明书

发明领域

本发明涉及用于处理含二氧化锰材料的方法，本发明十分适合处理从海底或湖底回收的含锰团块以及锰矿石。本发明具体涉及用于从此类材料浸提并回收有价值的成分的方法，尤其是锰，以及(如果存在的话)钴、镍、铜、铁和其他有价值的金属。

发明背景

通过本发明处理的含锰材料可以包括任何形式的二氧化锰矿物，包括矿石或团块，如深海团块。

多金属团块或锰团块是由在核心周围的铁和锰氧化物的同心层形成的凝结物。

在大洋底部上的深海团块在其组成中至少包含锰(Mn)并且通常包含镍、钴、铜、锌和铁，以及少量的钛、钒、钼和铈。此外经常存在下列金属中的一种或多种：镁、铝、钙、镉、钾、钠、锆、钛、铅、磷和钡。

锰团块中全部所需的有价值金属与不溶性氧化锰如MnO₂结合。仅约5％的团块中所含的锰是酸溶性的。因此，作为第一步，需要通过适合的还原剂来还原MnO₂，以便回收金属成分。在过去，已经使用SO₂用于此目的。对于深海团块来说，也已经使用一氧化碳。然而这种现有技术工艺通常并不能回收适合的锰产物，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。此外，硫酸盐系统需要大尺寸的设备以及随之而来的高资金成本。

意外地，并且与早期的教导相反，已经发现，使含二氧化锰材料与一氧化氮在水溶液中在硝酸的存在下反应的结果是至少99％的锰有价值物和相关金属(被称为“盈利金属(pay metals)”，因为其具有比锰高的商业价值)得到回收。

发明概述

本发明是用于通过在硝酸水溶液中用一氧化氮(NO)处理含锰材料而从包括深海锰团块在内的含锰材料中回收锰和(如果存在的话)其他金属有价值物的方法。与MnO₂的净反应如下：

3MnO₂+2NO+4HNO₃-＞3Mn(NO₃)₂+2H₂O

从而释放了捕获的所需有价值金属。在本方法中，每单位回收的锰所需NO的量小于每单位锰所需SO₂的量或者每单位锰所需NO₂的量的三分之一。因此，本发明的方法在反应物成本和副产物处理方面带来了实质性的节省。

发明目的

本发明的主要目的是提供从含锰材料中回收锰的改良的方法。

本发明的另一个目的是提供用于从含锰材料中回收金属有价值物的有效浸提，所述金属有价值物包括(如果存在的话)镍、钴、锌、铜、镁、铝、铁、镉、锆、钛、铅、铈、钼、磷、钡和钒。

本发明的另一个目的是提供从包括深海锰团块在内的海底含锰材料中回收金属有价值物的有效方法。

本发明的另一个目的是制造肥料级硝酸盐材料。

附图简述

通过参照下列详细描述和附图，前述和其他目的将变得更加显而易见，其中：

图1是本发明的方法的示意性流程图。

图2是图1中描绘的方法的更详细方法的示意性流程图。

详细描述

现在参照图1，从含有二氧化锰和其他金属有价值物的材料10中回收锰的本发明的方法包括下列步骤：

a.在水溶液中用HNO₃和NO气体浸提12含有二氧化锰的材料以形成MnO，所述MnO溶解在硝酸中，将所附金属释放至溶液中，并且留下不溶于酸的、基本上不含金属的残留物；

b.使铁作为残留物从溶液中沉淀出来14；

c.将含铁残留物18从溶液中分离16；以及

d.从溶液中沉淀并回收锰20。

所述方法以可以从大洋、海或其他水体获得的含锰材料如深海锰团块起始。有时在大型湖泊中发现此类团块。深海团块常常含有超过20％的锰，通常约30％。

除了锰之外，此类深海团块通常含有下列金属中的至少一种：镍、钴、锌、铜、镁、铝、铁、钙、镉、钾、钠、锆、钛、铅、铈、钼、磷、钡和钒。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，粉碎或研磨团块以增加用于浸提的表面积。有利地，通过任何方便的方法如洗涤来移除团块中的任何氯化物，如来自盐水的氯化物。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。粉碎或研磨团块可以在浸提期间在湿式磨机或湿式粉碎机中进行。