[发明专利]多金属结核的回收方法及装置

权利要求书

1.一种多金属结核的回收方法，其特征在于，包括：

通过阴极电解室对多金属结核原料进行选择性还原溶浸，得到多种金属元素的溶浸液和含铁的浸出渣；其中，所述对阴极电解室的多金属结核原料进行选择性还原溶浸的过程包括：将所述多金属结核原料置于所述阴极电解室内，通过溶浸介质以及接触阴极对所述多金属结核原料进行还原溶浸；在所述还原溶浸的过程中，通过调节所述阴极电解室内的pH及碱性离子的浓度，进行选择性沉铁，得到含有从所述多金属结核原料中提取的镍钴铜锰的多种金属元素的溶浸液和含铁的浸出渣；所述pH为1.5~3.5；所述活性阴离子为Cl^-、Br^{- 、S 2-中的一种或几种；}

通过用于分隔所述阴极电解室和阳极电解室的阴离子交换膜，将所述溶浸液内的活性阴离子交换至所述阳极电解室内；

在所述阳极电解室利用所述活性阴离子，提取合成酸的活性物种；

将所述酸的活性物种经制酸处理后导入所述阴极电解室，以对所述阴极电解室的多金属结核原料进行再次选择性还原溶浸，形成酸循环；

当所述阴极电解室内的再次选择还原溶浸结束，对多金属元素的溶浸液和含铁的浸出渣进行分离回收。

2.根据权利要求1所述的多金属结核的回收方法，其特征在于，

在调节所述阴极电解室内的pH及碱性离子的浓度的过程中，

通过加入氨水或氢氧化钠调节所述阴极电解室内的pH及碱性离子的浓度；和/或，

所述碱性离子质量分数为5~20%。

3.根据权利要求1所述的多金属结核的回收方法，其特征在于，

所述溶浸介质为硫酸、盐酸或硝酸。

4.根据权利要求1所述的多金属结核的回收方法，其特征在于，

所述接触阴极以溶浸介质惰性电极并联构成；并且，

在所述阴极电解室的溶浸液中加入活性导电介质，使所述接触阴极形成多金属结核三维粒子电极，其中，所述活性导电介质与所述多金属结核原料的质量比为0.2~2%。

5.根据权利要求1所述的多金属结核的回收方法，其特征在于，

所述通过阴极电解室对多金属结核原料进行选择性还原溶浸的过程中，在所述阴极电解室内：

溶浸液固的质量比为：(1~10):1；

还原溶浸的反应时间为：0.5~6 h；

还原溶浸温度为20~100℃；

阴极电位为：-1.3~-2.0 V；

还原溶浸电流密度为：10~100 mA/cm²，当低于5 mA/cm²时，停止电解；

溶浸游离酸度为：0.05~0.1 mol/L。

6.根据权利要求1所述的多金属结核的回收方法，其特征在于，

在将所述溶浸液内的活性阴离子交换至所述阳极电解室内的过程中，

以控制膜液体流量的方式调控所述活性阴离子从所述阴极电解室交换至所述阳极电解室的速率；

以单位㎡膜面积计，所述活性阴离子交换至所述阳极电解室的速率为：1~100 L/min。

7.根据权利要求1所述的多金属结核的回收方法，其特征在于，

所述阳极电解室利用所述活性阴离子，提取合成酸的活性物种的过程中，在所述阳极电解室内：

所述活性阴离子的质量浓度为2~10%；

所述提取合成酸的活性物种的反应时间为0.5~6 h；

电解反应温度为20~100℃；

电流密度为10~100 mA/cm²，当低于5mA/cm²时，停止电解；

和/或，

所述阳极电解室与所述阴极电解室的电势差为1.3~2.8 V。

8.根据权利要求1所述的多金属结核的回收方法，其特征在于，

在所述阳极电解室内加入电解液；

其中，所述电解液为含活性阴离子的溶解液。

9.一种多金属结核的回收装置，其特征在于，所述装置应用于权利要求1-8任意一项所述的多金属结核的回收方法中，所述装置包括电解室和电解控制装置；其中，

所述电解室包括阴极电解室和阳极电解室，所述阴极电解室和所述阳极电解室之间通过阴离子交换膜分隔，在所述阳极电解室设置有酸的活性物种排出管，所述酸的活性物种排出管的出口连通所述阴极电解室；

在所述阴极电解室内设置有电解阴极；

在所述阳极电解室内设置有电解阳极；

所述电解阴极和所述电解阳极与所述电解控制装置连接。