专利名称：一种从大洋多金属结核中浸出有价金属的方法
(一)技术领域一种从大洋多金属结核中浸出有价金属的方法，涉及的是一种从大洋多金属结核中浸出锰、钴、铜、镍等有价金属的湿法冶金方法，特别是以矿浆电解技术从大洋多金属结核矿物中浸出有价金属的新方法。
背景技术：
大洋多金属结核是蕴藏在深海(水深3000～6000m)海底表面的一种金属矿产资源。多金属结核中除含锰、铁外，还含有70多种金属元素，其中的镍、钴、铜、锰是最有提取价值的金属元素。针对多金属结核的处理，在冶炼方面提出的工艺流程主要有还原熔炼-浸出工艺、硫化熔炼-浸出工艺、焙烧-浸出工艺、直接酸浸工艺、还原酸浸工艺、氨浸工艺等。由于多金属结核本身含水量较高(～30％)，而火法熔炼和焙烧工艺都需对结核进行预脱水干燥，能耗大是制约其发展的重要因素。常规湿法直接浸出工艺虽然省却了对结核的干燥，但却存在着工艺复杂、试剂消耗量大、废水排放量大、处理成本高等一系列的问题。
矿浆电解法作为近年来新兴的一种湿法冶金技术，集浸出一电积于一体，可以借助于电积过程阴阳极的还原和氧化反应，用价格低的直流电在阴极进行多金属结核的电化学还原，实现锰、铜、镍、钴的还原浸出，同时使阴极浸出的锰在阳极再氧化析出，产出二氧化锰产品，使阴阳极反应均得以充分利用。因此具有工艺流程短、试剂消耗少、有价金属回收率高、综合利用好、加工费用低、环境污染小的优点。矿浆电解法在保留传统湿法冶金优点的同时，还具有以下几个特点1.利用电积过程阴阳极的还原和氧化反应，使矿物的浸出和产物的析出同时进行，一步得到合格的产品。2.在常压和近乎常温的条件下作业，设备可以使用廉价的玻璃钢、聚丙烯等抗氯化物腐蚀材料。3.电解所需槽电压较低，由于充分利用了阴阳极的还原氧化性，整个过程电能消耗少。4.试剂消耗量少，金属回收率高。
用矿浆电解法处理硫化矿，在国内外已做过许多研究工作。北京矿冶研究总院在1978年就开始研究含Cu、Pb、Zn、Bi、Mn、Au、Ag、Ni、Co等元素的不同物料在矿浆电解中的行为，并取得了很大进展。如黄铜矿的矿浆电解、含铜二次物料的矿浆电解、铅锌银混合矿的矿浆电解、锑铅矿的矿浆电解及辉铋矿的矿浆电解研究。
以往的矿浆电解研究主要针对金属硫化矿进行。在阳极区，利用阳极的氧化反应来实现金属硫化矿物的氧化浸出，使金属以离子的形式进入溶液，硫转变成元素硫；在阴极区，利用阴极的还原反应使金属析出，从而一步实现金属的浸出和电积。
大洋多金属结核为氧化矿，利用矿浆电解技术浸出大洋多金属结核中的有价金属，特别是浸出矿物中的锰、钴、铜、镍等有价金属，分离锰的技术尚未见报导。
发明内容本发明的目的是针对上述已有技术在大洋多金属结核的浸出方法所存在的不足，提供一种浸出效果好、工艺简单、流程短、能耗低、消耗少的从大洋多金属结核中浸出有价金属的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种从大洋多金属结核中浸出有价金属的方法，其特征在于将大洋多金属结核矿在盐酸-氯化钠介质中进行矿浆电解，大洋多金属结核在阴极发生电化学还原反应，其中的锰、钴、铜、镍等有价金属分别以离子形态进入溶液；在阳极区，锰以二氧化锰的形态在阳极上析出，其它金属离子留在阴极液中，经后续处理进行回收；控制电解浸出过程的工艺条件为浸出温度60℃～80℃，电流密度100～200A/m2，电量为大洋多金属结核中锰的理论浸出电量的0.8～1.0倍，矿物粒度为-0.074mm占总矿量的70％以上；阳极液成分[NaCl]100～150g/L，[Mn2+]50～70g/L，[HCl]0.01～10g/L；阴极液成分[NaCl]100～150g/L，[Mn2+]0～70g/L，pH＝0～2。
本发明的一种从大洋多金属结核中浸出有价金属的方法，其特征在于阳极液成分为[NaCl]120～150g/L，[Mn2+]50～60g/L，[HCl]0.1～5g/L。
本发明的一种从大洋多金属结核中浸出有价金属的方法，其特征在于阴极液成分为[NaCl]120～150g/L，[Mn2+]30～60g/L，pH＝0～2。
本发明的一种从大洋多金属结核中浸出有价金属的方法，其特征在于电解浸出的温度为70℃～80℃。
本发明的一种从大洋多金属结核中浸出有价金属的方法，其特征在于电解浸出的电流密度为100～150A/m2。
本发明的一种从大洋多金属结核中浸出有价金属的方法，其特征在于电解浸出的电量为大洋多金属结核中锰的理论浸出电量的0.8倍。
本发明的矿浆电解的理论浸出电量是指在假定大洋多金属结核矿中锰均以二氧化锰的状态存在，且没有其它反应发生的情况下，还原浸出二氧化锰所需的电量。
本发明的一种浸出大洋多金属结核方法，以矿浆电解工艺为基础，在盐酸-氯化钠介质中对大洋多金属结核进行矿浆电解，在阴极进行还原浸出，有价金属进入溶液，在阳极直接得到二氧化锰产品。该工艺具有工艺流程短、试剂消耗少、有价金属回收率高、综合利用好、加工费用低、环境污染小的优点，可以一步产出二氧化锰产品。
图1为本发明的方法的原则流程图具体实施方式
从大洋多金属结核中浸出有价金属的方法，首先制备含NaCl 100～150g/L、Mn2+50～70g/L、HCl 0.01～10g/L的阳极液和含NaCl 100～150g/L、Mn2+0～70g/L、pH＝0～2的阴极液，并分别加入矿浆电解槽的阳极区和阴极区。然后将粒度-0.074mm占总矿量70％以上的大洋多金属结核加入到矿浆电解槽的阴极区进行矿浆电解。控制矿浆电解的工艺条件通电量为锰的理论浸出电量的0.8～1.0倍，温度为60～80℃，电流密度为100～200A/m2。
在矿浆电解过程中，阴极区发生还原浸出反应，大洋多金属结核中的锰、钴、镍、铜等有价金属被浸出进入溶液；在阳极区，锰在阳极上以二氧化锰的形式析出。溶液中的铜、镍、钴等元素经后续工艺另行回收。
用以下非限定性实施例子对本发明的工艺作进一步的说明，以有助于理解本发明及其优点，而不作为对本发明保护范围的限定，本发明的保护范围由权利要求书决定。
实施例1所用的大洋多金属矿结核组成Mn 25.19％，Fe 8.43％，Ni 1.12％，Cu 0.72％，Co 0.25％。矿浆电解浸出条件为大洋多金属结核粒度-74μm占80％以上，取100克矿样在5L矿浆电解槽中进行矿浆电解，通电量为锰的理论浸出电量的0.8倍，温度为70℃，电流密度为100A/m2。阳极液成分NaCl 100g/L、Mn2+50g/L、HCl 0.01g/L。阴极液成分NaCl 100g/L、Mn2+10g/L、pH＝0。浸出率Mn 98.21％，Ni 99.86％，Cu 99.27％，Co 99.43％。阳极电流效率82.23％，二氧化锰含锰60.69％。
实施例2所用的大洋多金属结核组成Mn 24.59％，Fe 8.86％，Ni 1.32％，Cu 0.65％，Co 0.31％。矿浆电解浸出条件为大洋多金属结核粒度-74μm占80％以上，取100克矿样在5L矿浆电解槽中进行矿浆电解，通电量为锰的理论浸出电量的0.8倍，温度为80℃，电流密度为150A/m2。阳极液成分NaCl 100g/L、Mn2+50g/L、HCl 0.1g/L。阴极液成分NaCl 100g/L、Mn2+0g/L、pH＝1。浸出率Mn 98.56％，Ni 99.12％，Cu 99.34％，Co 99.76％。阳极电流效率80.79％，二氧化锰含锰60.42％。
实施例3所用的大洋多金属结核组成Mn 25.19％，Fe 8.43％，Ni 1.12％，Cu 0.72％，Co 0.25％。矿浆电解浸出条件为大洋多金属结核粒度-74μm占70％以上，取150克矿样在5L矿浆电解槽中进行矿浆电解，通电量为锰的理论浸出电量的0.9倍，温度为75℃，电流密度为200A/m2。阳极液成分NaCl 120g/L、Mn2+60g/L、HCl 1.0g/L。阴极液成分NaCl 120g/L、Mn2+30g/L、pH＝0.5。浸出率Mn97.49％，Ni 98.86％，Cu 99.07％，Co 99.13％。阳极电流效率81.33％，二氧化锰含锰60.12％。
实施例4所用的大洋多金属结核组成Mn 23.45％，Fe 9.43％，Ni 1.53％，Cu 0.57％，Co 0.42％。矿浆电解浸出条件为大洋多金属结核粒度-74μm占80％以上，取100克矿样在5L矿浆电解槽中进行矿浆电解，通电量为锰的理论浸出电量的1.0倍，温度为85℃，电流密度为200A/m2。阳极液成分NaCl 150g/L、Mn2+60g/L、HCl 5g/L。阴极液成分NaCl 150g/L、Mn2+70g/L、pH＝1.5。浸出率Mn 98.65％，Ni 99.77％，Cu 98.28％，Co 99.09％。阳极电流效率80.88％，二氧化锰含锰60.02％。
实施例5所用的大洋多金属结核组成Mn 24.11％，Fe 7.48％，Ni 1.35％，Cu 0.65％，Co 0.27％。矿浆电解浸出条件为大洋多金属结核粒度-74μm占80％以上，取150克矿样在5L矿浆电解槽中进行矿浆电解，通电量为锰的理论浸出电量的1.0倍，温度为75℃，电流密度为200A/m2。阳极液成分NaCl 200g/L、Mn2+70g/L、HCl 10g/L。阴极液成分NaCl 200g/L、Mn2+50g/L、pH＝2。浸出率Mn 97.26％，Ni 98.97％，Cu 99.89％，Co 99.53％。阳极电流效率79.23％，二氧化锰含锰59.91％。
实施例6温度为75℃，其它条件同实施例1。浸出率Mn 97.56％，Ni 98.68％，Cu98.79％，Co 98.93％。阳极电流效率78.21％，二氧化锰含锰60.53％。
权利要求
1.一种从大洋多金属结核中浸出有价金属的方法，其特征在于用矿浆电解法将大洋多金属结核在盐酸-氯化钠介质中进行浸出，大洋多金属结核在阴极发生电化学还原反应，其中的锰、钴、铜、镍等有价金属分别以离子形态进入溶液；在阳极区，锰以二氧化锰的形态在阳极上析出，其它金属离子留在阴极液中，经后续处理进行回收；控制电解浸出过程的工艺条件为浸出温度60℃～80℃，电流密度100～200A/m2，电量为大洋多金属结核中锰的理论浸出电量的0.8～1.0倍，矿物粒度为-0.074mm占总矿量的70％以上；阳极液成分[NaCl]100～150g/L，[Mn2+]50～70g/L，[HCl]0.01～10g/L；阴极液成分[NaCl]100～150g/L，[Mn2+]0～70g/L，pH＝0～2。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于阳极液成分为[NaCl]120～150g/L，[Mn2+]50～60g/L，[HCl]0.1～5g/L。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于阴极液成分为[NaCl]120～150g/L，[Mn2+]30～60g/L，pH＝0～2。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于电解浸出的温度为70℃～80℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于电解浸出的电流密度为100～150A/m2。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于电解浸出的电量为大洋多金属结核中锰的理论浸出电量的0.8倍。
全文摘要
一种从大洋多金属结核中浸出有价金属的方法。其特征在于采用矿浆电解法在盐酸－氯化钠介质中浸出大洋多金属结核中的有价金属，将大洋多金属结核加入矿浆电解槽的阴极区，通入直流电，大洋多金属结核中的有价金属被浸出进入溶液，在阳极区，Mn
文档编号C22B3/10GK1696319SQ20031011721
公开日2005年11月16日 申请日期2003年12月8日 优先权日2003年12月8日
发明者王成彦, 江培海, 邱定蕃, 张寅生, 王含渊, 尹飞, 陈永强, 王 忠 申请人:北京矿冶研究总院