大洋锰结核及其氨浸渣制备纳米隐钾锰矿的研究

发布时间：2020-07-18 19:04

【摘要】：大洋锰结核是一种储量大,分布广,具有重要战略价值的海洋矿产资源,其利用方式主要是通过湿法冶炼提取金属,其中催化氨浸法为较优的冶炼方法,但大量浸出废渣的产生将是未来锰结核大规模商业开发的一大障碍。本文试图利用大洋锰结核及其冶炼氨浸废渣作为原料来制备一种重要的锰氧化物——隐钾锰矿。实验首先通过分别将锰结核与几种无机钾盐用固相反应法烧结,未得到隐钾锰矿,但对烧结产物酸洗处理后,发现锰结核与高锰酸钾烧结酸洗样品对钾离子有着良好的吸附性能,机理可能与该产物烧结后仍保持锰结核原矿多孔隙、酸洗洗出产物中的K+,以及促使产物晶体结构破坏缺位有关。通过以过硫酸钾为氧化剂与锰结核氨浸渣进行高压水热反应成功合成了纳米态隐钾锰矿,并得出较佳的水热合成条件为pH值5-7,反应体系中钾离子有模板基的作用,SO42-有利于合成的进行。所得的典型隐钾锰矿产物结晶度较好,比表面积较大,氧化还原能力较强,对于亚甲基蓝有着良好的降解能力,其氧化还原的主要机理是隐钾锰矿氧化还原点位处的锰(Ⅳ)发生了氧化还原反应,锰(Ⅳ)被还原溶解,亚甲基蓝分子被氧化降解；当隐钾锰矿作为催化剂时可以在短时间内促使H202迅速降解亚甲基蓝,催化机理是被吸附到隐钾锰矿表面活性位上的H202通过自由基电子转移发生链反应产生大量的3种自由基——OH·、HOO·和O2-·能迅速氧化有机物。隐钾锰矿的成功合成,降低了隐钾锰矿合成昂贵的原料成本为其日常产业化提供思路,同时为大洋锰结核氨浸渣的资源化利用和清洁生产提供了帮助。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：P744.3
【图文】：

世界大洋,锰结核,储量,大洋锰结核

图1.1世界大洋锰结核分布(Cronan，1980)Fig.l.lThedistributionofnoduleintheoeean(Cronan，1980)表1.1锰铜钻镍的大洋锰结核储量与其陆地储量(侯慧芬，1999)T妞blel.]thereservesofMn，Cu，Co，Niintheoeeannodu]eandintheland(HuifengH.，1999)

工艺流程图,大洋锰结核,氨浸法,工艺流程图

③熔炼硫化浸出法;④亚铜离子氨浸法;⑤盐酸浸出法。其中还原氨浸法最为引人瞩目，该法利用大洋锰结核中自含的铜为催化剂，采用一氧化碳为还原剂在常温常压条件下进行，具有浸出选择性好、氨浸出试剂可循环使用等优点，图1.2为大洋锰结核还原氨浸法的原则工艺流程。锰结核软软压酸浸浸沉沉锰锰锰净化化化化化化化蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸氨 }}}图1.2大洋锰结核还原氨浸法的工艺流程图(蒋开喜等，2005) F19.1.2Teehnologiealflowsheetofthecatalytiereduetiveammonialeaehing(KaixiJ， etal.，2005)矿物冶炼特别是采用传统湿法冶炼工艺所造成的最大问题为尾矿废渣(主要是浸出渣)的处理。而对于大洋锰结核冶炼，从目前对大洋锰结核进行湿法冶炼提取的试验结果判断，一般冶炼过程中会产生相当于原矿重量35%左右的固体浸出残渣，如果这些浸出渣不能被利用只能长期堆放不仅需要大量维护费用，而且占用大量宝贵土地，还可能会引发严重环境公害问题，这将是大洋多金属结核未来大规模开发的一大障碍。借鉴于现有的陆地矿渣尾矿处理方法(陈锦

结构模型,层状,八面体,蓝色

图22几种层状锰氧合物的结构模型(JeffreyE.，1999)(A一铿硬锰矿结构模型:Mn06八面体(蓝色)和(Al，Li)(0均6八面体(粉色)交替堆积;一黑锌锰矿结构模型:zn2+(绿色八面体)占据了Mn06八面体(蓝色)中空穴的上下位置;一Na型水钠锰矿结构模型:Na/HZO(黄色)无序分布夹积在Mn06八面体(蓝色)中间。)Fig.2.2PolyhedralrePresentationof(A)11如oPhoritesh恻ngalternatelystaekedlayersof

【参考文献】