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MX2014014398A - Recuperacion de los metales valiosos a partir de oxidos de materiales que contienen manganeso. - Google Patents

Recuperacion de los metales valiosos a partir de oxidos de materiales que contienen manganeso.

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MX2014014398A
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Abstract

Un método mejorado para tratar materiales que contienen manganeso, tal como nódulos recuperados mediante minería submarina, incluyendo hacer reaccionar los materiales con amoniaco y lixiviar con ácido mineral, y a métodos para recuperar constituyentes valiosos de esos nódulos, especialmente manganeso, cobalto, níquel, hierro, cobre, titanio, vanadio, cerio y molibdeno. También se describe un método para la producción de productos de nitrato.

Description

RECUPERACIÓN DE LOS METALES VALIOSOS A PART ¡IR DE ÓXIDOS DE MATERIALES QUE CONTIENEN MANGANESO Campo de la invención La presente invención se refiere a un método para el tratamiento de materiales que contienen manganeso, tales como óxidos, carbonatos, y minerales mediante la utilización de un gas | amon íaco. La invención es muy adecuada para el tratamiento de nodulos que contienen manganeso polimetálicos recuperados por minería submarina, y en particular a métodos para la recuperación de componentes valiosos a partir de tales nodulos, especialmente manganeso, cobalto, níquel, cobre y hierro.
Antecedentes de la invención Los nodulos polimetálicos o de manganeso, son concreciones de roca formadas por capas concéntricas de hierro e hidróxidos de manganeso alrededor de un núcleo.
Los nodulos del fondo marino en el lecho marino son el manganeso (Mn) en su composición, y por lo general contienen Ni, Co, Cu, Zn y Fe, con pequeñas cantidades de titanio, vanadio, molibdeno y cerio. Frecuentemente presentes en adición están uno o más de los siguientes metales: magnesio, aluminio, calcio, j cadmio, potasio, sodio, circonio, titanio, plomo, fósforo, y bario. Los nodulos de aguas profundas contienen en general j aproximadamente 28% de Mn, alrededor del 10% FeO, aproximadamente 1 % de Cu, y aproximadamente 1 .2% de Ni.
La mayor parte de los metales valiosos deseado^ en los nodulos de manganeso están unidos con manganeso oxidado insoluble, tal como Mn02. Menos de 10% del manganeso contenido en los nodulos es soluble en ácido. Por lo tanto es necesario reducir el Mn02 por un agente reductor adecuado como un primer i paso con el fin de recuperar los componentes de metal.
Históricamente, S02 se ha utilizado para este propósito, y monóxido de carbono (CO) se ha utilizado en los procesos de recuperación de cobre. Sin embargo, tales procesos de lá téenica anterior frecuentemente no recuperan un producto de manganeso adecuado y son capaces de recuperar sólo de aproximadanjiente 80 a aproximadamente 92% de los metales valiosos primarios, y con frecuencia producen grandes cantidades de residuos, que pueden incluir componentes de metal que no se eliminan completanmLente. Breve descripción de la invención El material tratado por la invención puede incluir no solo minerales o nodulos de aguas profundas, sino también baterías que contienen óxido de manganeso tales como baterías je zinc-carbón, alcalinas, de litio (LMO o LiMn204), u otros minerales o materiales que contienen manganeso en cualquier forma.
La presente invención es un proceso para la recuperación de manganeso, y si están presentes, otros metales valiosos (''metales moneda") de materiales de fondo marino que contienen maihganeso que incluyan nodulos de manganeso de mar profundo al tratar el material que contiene manganeso con amoníaco. El NH3 gaseoso reacciona con el mineral 7Mn02(s) + 2NH3(g) -> 7MnO(s) + 3H20 ( 1 ) + 2NO2 (g liberando los metales valiosos deseados atrapados. Una tonelada de NH3 es más eficaz que 8 toneladas de S02.
Después de la reducción de Mn02 con gas amoniaco, cualquier ácido mineral se puede utilizar para lixiviar y recuperar el manganeso y otros metales a partir de los materiales de partida que contienen manganeso. El ácido nítrico es el material preferido de lixiviación, porque algo de ácido nítrico se forma en la reacción de amon íaco de la H20 y N02.
La presente invención es particularmente útil para la fabricación de productos a base de nitrato, tales como explosivos, fertilizantes u otros nitratos.
El objeto principal de la presente invención es proporcionar un método mejorado para la recuperación de manganeso a partir de materiales que contienen manganeso, incluso de nodulos de manganeso del lecho marino.
Otro objeto de la invención es proporcionar un método eficaz para la recuperación de metales valiosos a partir de materiales que contienen manganeso, incluyendo, si está presente, cualquier níquel, cobalto, cobre, magnesio, aluminio, hierro, calcio, cadmio, potasio, sodio, circonio, titanio, zinc, plomo, cerio, molibdeno, fósforo, bario, y vanadio.
Otro objeto de la invención es proporcionar un método eficaz para recuperar otros metales valiosos a partir de materiales que contienen manganeso del lecho marino, incluyendo los nodulos de manganeso de mar profunda.
Otro objeto de la invención es producir productos de nitrato.
Breve descripción de los dibujos Los anteriores y otros objetos resultarán más fácilmente evidentes haciendo referencia a la siguiente descripción detallada y a los dibujos adjuntos, en los cuales: La única figura es un diagrama de flujo esquemático de una modalidad preferida del procedimiento inventado.
Descripción detallada de la invención Con referencia ahora a la figura, el proceso comienza con los materiales que contienen manganeso 10, tales como los nodulos de manganeso de aguas profundas, que se pueden obtener a partir de un océano, mar, u otro cuerpo de agua. A veces estos nodulos se encuentran en grandes lagos. Los nodulos de aguas profundas contienen más del 20 por ciento de manganeso, por lo general alrededor del 28 por ciento.
Además de manganeso, tales nodulos de aguas profundas pueden contener al menos uno de los siguientes metales: níquel, cobalto, cobre, magnesio, aluminio, hierro, calcio, cadmio, potasio, sodio, circonio, titanio, zinc, cerio, molibdeno , fósforo, bario, plomo y vanadio. El proceso inventado incluye la lixiviación y la recuperación eficiente de muchos de estos metales valiosos.
Opcionalmente, los nodulos u otros materiales que contienen manganeso, son triturados o molidos para aumentar el área de superficie para las reacciones posteriores. Ventajosamente, los cloruros en los nodulos se eliminan por cualquier método conveniente, tal como lavado, preferiblemente con agua. Este paso puede realizarse antes, durante o después de cualquier trituración pero preferiblemente después.
Los nodulos se hacen reaccionar a temperatura elevada con amon íaco en 12. La NH3 gaseosa reacciona con el mineral de óxido de manganeso de acuerdo con la siguiente ecuación : 7Mn02 + 2NH3 -> 7MnO + 3H2O + 2NO2 La NH3 reacciona con Mn02 para formar MnO, agua, y N02, y para liberar a los otros metales de los nodulos en el paso 14. El N02 puede eliminarse en forma de gas o reaccionar para formar ácido nítrico.
Después de la reducción de Mn02 con amoniaco, cualquier ácido mineral puede ser utilizado en la etapa de lixiviación 16 para lixiviar y recuperar el manganeso y otras sales metálicas 1 8 de los materiales de partida que contiene manganeso. El ácido nítrico es el material de lixiviación preferido, debido a que algo de ácido nítrico se forma en la reacción de amoniaco.
Los metales moneda se precipitan y se recuperaron en 20 a partir de sales metálicas formadas en la etapa de lixiviación. Después de la lixiviación, el pH de la solución se cambia después a aproximadamente 2.2 a 2.3 para precipitar el óxido de hierro hidratado (Fe00H . H20) . Los valores de hierro precipitados se separaron por filtración de la solución. Este cambio de pH puede conseguirse de diversas maneras, incluyendo la adición a la solución de amoniaco o hidróxidos alcalinotérreos, tales como Mg(OH)2 o Ca (OH)2, óxidos alcalinotérreos, tales como MgO o CaO, o carbonatos alcalinotérreos tales como Mg(CO3)2 o Ca(C03)2.
Cualquier cobre, plomo, cadmio y zinc presentes en la solución también se retiran de la misma. Una vez en solución, los metales valiosos se pueden precipitar como óxidos o sulfuros.
Preferiblemente, la solución se ajusta a un pH bajo, se introduce sulfuro de hidrógeno (H2S) o NaHS en la solución para precipitar como sulfuros cualquier cobre, plomo, cadmio y zinc que está presente en la solución, y los metales valiosos precipitados se eliminan por filtración.
A continuación, se eleva el pH de la solución, sulfuro de hidrógeno o NaHS se añade de nuevo a la solución para precipitar el cobalto y el níquel en forma de sulfuros. En este paso el aluminio y algo del zinc restante también pueden ser precipitados en forma de sulfuros.
Preferiblemente, el pH de la solución se eleva a continuación a aproximadamente 9 para precipitar y recuperar óxidos de manganeso e hidróxidos en 22. Después de filtrar el residuo, la solución restante es un producto de nitrato 26 que puede ser utilizado como fertilizante, o como una fuente de nitratos para su reutilización en el proceso.
Alternativamente, el material que contiene manganeso puede derivarse de residuos industriales o procesos químicos o minerales de las operaciones mineras terrestres, que contienen minerales de manganeso, o materiales que contienen manganeso resultantes de la transformación de dichos minerales. Los materiales que contienen manganeso pueden ser obtenidos por tratamiento químico o metalúrgico previo de los nódulos polimetálicos obtenidos de cualquier cuerpo de agua.
Tanto el N H3 o el material que contiene manganeso, o ambos, pueden ser calentados para mejorar la reacción. Además, amoníaco líquido se puede utilizar en el proceso, pero se prefiere amoniaco gaseoso.
De lo anterior, es fácilmente evidente que hemos inventado un método mejorado para tratar material que contiene manganeso incluyendo el tratamiento de nódulos de manganeso del fondo marino recuperados por minería submarina, para reaccionar eficazmente el material con amoniaco para producir un producto de óxido de manganeso y liberar cualquier metal valioso, y para la recuperación de los metales valiosos contenidos en los nódulos de manera eficiente. También hemos inventado un método mejorado de recuperación de manganeso a partir de materiales que contienen manganeso, incluyendo la recuperación de otros metales valiosos a partir de materiales que contienen manganeso, tales metales valiosos incluyendo, si están presentes, níquel, cobalto, cobre, magnesio, aluminio, hierro, calcio, cadmio , potasio, sodio, circonio, titanio, zinc, plomo, cerio, molibdeno, fósforo, bario, y vanadio; así como un método eficaz para recuperar metales valiosos a partir de materiales que contienen manganeso del fondo marino, incluyendo los nodulos de manganeso de alta mar, y para producir un producto de nitrato.
Debe entenderse que la descripción anterior y las modalidades específicas son meramente ilustrativas del mejor modo de la invención y los principios de la m isma, y que se pueden efectuar diversas modificaciones y adiciones al aparato por los expertos en la téenica, sin apartarse del espíritu y alcance de esta invención.

Claims (17)

REIVINDICACION ES
1 . Un método de recuperación de metales valiosos a partir de materiales que contienen manganeso, que comprende las etapas de: a. obtener materiales que contienen manganeso y que también contienen otros metales; b. hacer reaccionar los materiales que contienen manganeso con N H3 para formar MnO y para liberar los otros metales; c. lixiviar de los materiales reaccionados con un ácido mineral para formar sales metálicas, d. precipitación y recuperación de metales moneda a partir de las sales metálicas; y e. precipitación y recuperación de óxidos e hidróxidos de manganeso.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que los materiales que contienen manganeso son los nodulos polimetálicos obtenidos en cualquier cuerpo de agua.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2 en el que los materiales que contienen manganeso son los nodulos de manganeso de aguas profundas.
4. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que los materiales que contienen manganeso son nodulos que contienen manganeso recuperados por minería submarina.
5. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que los materiales que contienen manganeso se obtienen por tratamiento químico o metalúrgico de nodulos polimetálicos obtenidos en cualquier cuerpo de agua.
6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende además triturar o moler los nodulos.
7. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 , que comprende además la eliminación de cloruros de los materiales que contienen manganeso por lavado de los materiales.
8. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que la etapa b se realiza a temperatura elevada.
9. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que los materiales que contienen manganeso también contienen al menos uno de los metales del grupo constituido por: níquel , cobalto, hierro, cobre, magnesio, alum inio, calcio, cadmio, potasio, sodio, circonio, de titanio, zinc, plomo, cerio, molibdeno, fósforo, bario, y vanadio, el método además comprende: a. agregar óxidos alcalinotérreos, hidróxidos, carbonatos o a la solución para precipitar cualquier hierro en forma de hidróxido férrico; b. filtrar el residuo de la solución ; c. precipitación de cualquier cobre, plomo y cadmio presentes en la solución en forma de sulfuros; y d. precipitación de sulfuros cualquier cobalto y níquel, dejando nitratos alcalinotérreos.
10. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que la precipitación de cualquier cobre, plomo o cadmio de la solución se realiza mediante el ajuste de la solución a un pH bajo y la introducción de H2S o NaHS a la solución, y la formación de sulfuros.
1 1 . Un método de acuerdo con la reivindicación 1 , en el que la precipitación de sulfuros de cobalto y níquel se realiza elevando el pH de la solución y la introducción adicional H2S o NaHS al mismo.
12. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 , en el que la precipitación de óxidos e hidróxidos de manganeso se realiza elevando el pH de la solución a aproximadamente 9.
1 3. Un producto de nitrato producido por el método de la reivindicación 1 .
14. Un nitrato recielable producido por el método de la reivindicación 1 .
1 5. Un producto fertilizante de nitrato producido por el método de la reivindicación 1 .
16. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que dichos materiales que contienen manganeso también contienen hierro, el método además comprende: a. agregar de óxidos hidróxidos o carbonatos alcalinotérreos a la solución para precipitar hidróxido férrico; y b. filtrar el residuo de la solución.
17. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que los materiales que contienen manganeso también contienen cobre, plomo y cadmio, el método comprende además la precipitación de cobre, plomo y cadmio presentes en la solución en forma de sulfuros. 1 8. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que dichos materiales que contienen manganeso también contienen cobalto y níquel, el método comprende además la etapa de precipitar sulfuros de cobalto y níquel, dejando nitratos alcalinotérreos.
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