CN105755282A - 一种同时处理海底钴锰氧化物资源与多金属硫化物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种同时处理海底钴锰氧化物资源和多金属硫化物的新方法，主要工艺流程为破碎-配矿磨细-硫酸浸出-液固分离。主要步骤为：分别对海底钴锰氧化物、多金属硫化物进行破碎；破碎后的两种矿物按一定比例配矿；配好的矿物进行磨细；将磨细的矿进行硫酸浸出；浸出完毕，液固分离，得到含镍、钴、铜、锰、铁的溶液，浸出液常规冶金处理分别得到镍、钴、铜、锰产品。本工艺酸浸过程在常压下进行，无外加添加剂，规避了现有海底钴锰氧化物湿法处理工艺存在CO、SO2以及氨挥发等环境污染问题。同时实现了一种工艺处理不同性质海底矿产资源的问题。新工艺具有环境友好，多种不同性质海底资源的协同开发利用，资源综合利用率高的优点。

Description

一种同时处理海底钴锰氧化物资源与多金属硫化物的方法
技术领域
本发明属于有色金属冶金技术领域，涉及一种同时处理海底锰钴氧化物资源与多金属硫化物的新工艺。
背景技术
大洋海底蕴藏着丰富金属矿产等重要战略资源，是全球社会发展和资源可持续利用的必然选择，已探明的金属类矿物有多金属结核、富钴结壳等海底钴锰氧化物、多金属硫化物等。
太平洋底锰金属量是已探明的陆地锰矿石中锰金属的470倍。并且，根据J.L.Mero的估算，整个大洋底表面的结核储量达3万亿吨，其中1.7万亿吨赋存于太平洋，约含镍146亿吨、铜77亿吨、钴90亿吨、锰4852亿吨，同时还含有大量的贵金属Pt及稀土化合物。
多金属结核仅太平洋就以每年新增1000万吨的速度产出新的结核矿。以深海多金属结核为主的海底沉积矿物是未来人类巨大的金属资源库，是目前最引人注目的潜在矿产资源之一。
富钴结壳中钴含量通常为0.4％～1.2％，部分可高达2％，是陆地原生矿钴品位数十倍，此外还富含镍、锰、稀土、钛、铂、钼、锌等，据不完全统计，仅太平洋西部火山构造***带上，富钴结壳矿床的潜在资源量达10亿吨，钴金属量达数百万吨。
海底多金属硫化物是继多金属结核、富钴结壳之后又一种海底多金属矿产资源，富含Cu、Fe、Zn、Mn、Pb及Ag、Au、Co、Mo等金属元素和稀有金属元素，单个硫化物矿床的资源量最大可达到1.0×108t。具有易于冶炼和资源量巨大的优点，被认为是有可能最早被人类所利用的深海矿产资源之一。
多金属硫化物矿床按产状可分为两类：一类是呈土状产出的松散含金属沉积物，如红海的含金属沉积物(金属软泥)；另一类是固结的坚硬块状硫化物，与洋脊“黑烟筒”热液喷溢沉积作用有关，如东太平洋洋脊块状硫化物。按化学成分可分为四类：第一类富含镉、铜和银，产于东太平洋加拉帕戈斯海岭；第二类富含银和锌，产于胡安德富卡海岭和瓜亚马斯海盆；第三类是富含铜和锌；第四类富含锌和金，与第三类同时产出。
据估计，全世界约有1亿平方千米的海底分布着软泥状的热液矿床，它们以每4年增长5毫米的速度发展，金属软泥中所含的铜一项每年可净增5万吨。
迄今为止，针对海底锰钴氧化物资源已形成多种较为成熟的冶炼工艺，代表性工艺有还原焙烧-氨浸法、高温高压硫酸浸出法、熔炼硫化浸出法、亚铜离子氨浸法、活化硫酸浸出法、常温常压盐酸浸出法、低温水溶液催化还原氨浸法、熔炼——锈蚀——萃取法等。虽然海底锰钴氧化物资源冶炼工艺较多，但每一种方法都无法实现对海底不同资源的有效处理。
国内外对海底多金属硫化物的研究报导较多的为其地质特征、成因、海底热液成矿机理等方面。但是，对于多金属硫化物还未开发出一条可行的冶炼提取工艺。
发明内容
本发明针对以上处理海底钴锰氧化物资源技术现状及存在的不足，提出了一种同时处理海底锰钴氧化物资源和多金属硫化物的新方法。本工艺酸浸过程在常压下进行，无外加添加剂，规避了现有海底钴锰氧化物湿法处理工艺存在CO、SO2以及氨挥发等环境污染问题。同时实现了一种工艺处理不同性质海底矿产资源的问题。新工艺具有环境友好，不同性质海底资源的协同开发利用，资源综合利用率高的优点。
海底钴锰氧化物资源中，由于锰主要以δ－MnO2状态存在，锰以Mn4+形式存在，其他金属元素，如镍、钴、铜则主要存在于富锰相中；若要提取镍、钴、铜元素，需破坏原料的矿物结构，即用还原剂使Mn4+还原为可溶的Mn2+。基于海底钴锰氧化物矿具有氧化性，而多金属硫化物中金属多以硫化物的形式存在，比如含有黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿和方铅矿等，硫化物中低价的硫具有还原性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种同时处理海底锰钴氧化物资源和多金属硫化物的新方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)分别对海底锰钴氧化物、多金属硫化物进行破碎。
(2)破碎后的两种矿按一定比例配矿。
(3)配好的矿进行磨细处理。
(4)磨细矿进行硫酸浸出。
(5)浸出完毕，进行液固分离，得到含镍、钴、铜、锰、铁的溶液，浸出液常规冶金处理分别得到镍、钴、铜、锰产品。
步骤(1)中，分别将海底锰钴氧化物、多金属硫化物破碎至颗粒粒径3mm以下。
步骤(2)中，以重量计(干基)按海底锰钴氧化物：多金属硫化物＝1:0.1-1:2进行配矿。
步骤(3)中，磨细后矿物粒度在0.074mm以下的不小于50％。
步骤(4)中，反应液固比以重量计水：矿＝1:1-5:1，硫酸加入量为矿重(干基)的0.3-1倍，反应温度50-100℃，反应时间1-5h。
本发明中，除另有说明的以外，比例、百分比均为质量基准。
本发明利用海底锰钴氧化物作为氧化剂，与多金属硫化物同时浸出，既解决了海底锰钴氧化物还原的问题，又解决了多金属硫化物氧化浸出过程中氧化剂的来源问题。
本发明提供的方法，酸浸过程在常压下进行，无外加添加剂，规避了现有海底钴锰氧化物湿法处理工艺存在CO、SO2以及氨挥发等环境污染问题；同时实现了一种工艺处理不同性质海底矿产资源；该方法具有环境友好，多种不同性质海底资源的协同开发利用，资源综合利用率高的优点。
具体实施方式
本发明提供一种同时处理海底锰钴氧化物资源和多金属硫化物的新方法，分别将海底锰钴氧化物和多金属硫化物破碎至3mm左右，破碎后的矿物以重量计按海底锰钴氧化物：多金属硫化物＝1:0.1-1:2进行配矿，配好的矿磨细后的矿物粒径-0.074mm不小于50％。浸出反应液固比以重量计水：矿＝1:1-5:1，硫酸加入量为矿重(干基)的0.3-1倍，控制反应温度50℃-100℃，反应时间1-5h条件下进行浸出，反应结束后进行液固分离，得到含镍、钴、铜、锰、铁的溶液。浸出液常规冶金处理分别得到镍、钴、铜、锰产品。
实施例1
将海底锰钴氧化物和多金属硫化物破碎至3mm，破碎后的矿物以重量计按海底锰钴氧化物：多金属硫化物＝1:0.1进行配矿，配好的矿磨后粒径在0.074mm以下占60％，浸出反应液固比以重量计水：矿＝5:1，硫酸加入量为矿重的0.3倍，反应温度50℃，反应时间1h下，镍、钴、铜、锰、铁浸出率分别为70.47％、51.19％、55.31％、53.51％、40.65％。
实施例2
将海底锰钴氧化物和多金属硫化物破碎至3mm，破碎后的矿物以重量计按海底锰钴氧化物：多金属硫化物＝1:0.5进行配矿，配好的矿磨后粒径在0.074mm以下占80％，浸出反应液固比以重量计水：矿＝5:1，硫酸加入量为矿重的0.8倍；在反应温度90℃，反应时间5h下，镍、钴、铜、锰、铁浸出率分别为99.36％、99.04％、47.52％、99.82％、40.56％。
实施例3
将海底锰钴氧化物和多金属硫化物破碎至3mm，破碎后的矿物以重量计按海底锰钴氧化物：多金属硫化物＝1:1.5，配好的矿磨后粒径在0.074mm以下占85％，浸出反应液固比以重量计水：矿＝3:1，硫酸加入量为矿重的1倍；在反应温度98℃，反应时间5h下，镍、钴、铜、锰、铁浸出率分别为99.81％、99.14％、33.71％、99.81％、46.43％。
实施例4
将海底锰钴氧化物和多金属硫化物破碎至3mm，破碎后的矿物以重量计按海底锰钴氧化物：多金属硫化物＝1:2进行配矿，配好的矿磨后粒径在0.074mm以下占90％，浸出反应液固比以重量计水：矿＝1:1，硫酸加入量为矿重的1倍；在反应温度98℃，反应时间5h下，镍、钴、铜、锰、铁浸出率分别为99.86％、99.37％、33.10％、99.88％、54.24％。
实施例5
将海底锰钴氧化物和多金属硫化物破碎至3mm，破碎后的矿物以重量计按海底锰钴氧化物：多金属硫化物＝1:0.5进行配矿，配好的矿磨后粒径在0.074mm以下占95％，浸出反应液固比以重量计水：矿＝3:1，，硫酸加入量为矿重的0.6倍；在反应温度70℃，反应时间3h下，镍、钴、铜、锰、铁浸出率分别为93.46％、90.37％、47.70％、96.78％、39.70％。
实施例6
将海底锰钴氧化物和多金属硫化物破碎至3mm，破碎后的矿物以重量计按海底锰钴氧化物：多金属硫化物＝1:0.5进行配矿，配好的矿磨后粒径在0.074mm以下占90％，浸出反应液固比以重量计水：矿＝2:1，硫酸加入量为矿重的0.6倍；在反应温度90℃，反应时间2h下，镍、钴、铜、锰、铁浸出率分别为99.17％、99.20％、48.75％、99.45％、42.36％。

Claims (5)

1.一种同时处理海底钴锰氧化物资源和多金属硫化物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)分别对海底钴锰氧化物、多金属硫化物进行破碎；
(2)破碎后的两种矿物按一定比例配矿；
(3)配好的矿物进行磨细；
(4)将磨细的矿进行硫酸浸出；
(5)浸出完毕，液固分离，得到含镍、钴、铜、锰、铁的溶液，浸出液常规冶金处理分别得到镍、钴、铜、锰产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，海底锰钴氧化物、多金属硫化物破碎至颗粒粒径在3mm以下。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述比例为，以干基重量计：海底锰钴氧化物:多金属硫化物＝1:0.1-1:2。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中配好的矿物磨细后颗粒粒径在0.074mm以下的不小于50％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，浸出反应液固比以重量计水：矿＝1:1-5:1，硫酸加入量为干基矿重的0.3-1倍，反应温度50-100℃，反应时间1-5h。
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