一种减缓大洋多金属硫化物开采过程中自然氧化的方法
【专利摘要】本发明公开了一种减缓大洋多金属硫化物开采过程中自然氧化的方法，属于有色金属采矿技术领域，涉及大洋海底金属矿物的开采利用。将从大洋海底开采出来的多金属硫化物块状矿物通过重力除水，置于密闭系统避免空气流动，抽真空至系统压力为100?1000Pa，储存时间不超过180天，减少大洋多金属硫化物开采过程中自然氧化，避免大洋金属硫化物因自然氧化导致部分金属离子溶于水后使得有价金属损失和环境污染的不良后果，为大洋金属硫化物开采、冶炼和利用奠定基础。
【专利说明】
一种减缓大洋多金属硫化物开采过程中自然氧化的方法
技术领域
[0001]本发明属于有色金属采矿技术领域，涉及大洋海底金属矿物的开采利用，尤其涉及一种减缓大洋多金属硫化物开采过程中自然氧化的方法。
【背景技术】
[0002]21世纪是人类开发利用海洋的世纪。深海海域作为人类最后一片未开发区域，蕴藏着丰富的资源，成为世界各国争取海洋权益、发展高新技术、开展国际合作及展示自身实力的重要场所。
[0003]海底热液矿是具有战略意义的海底多金属矿产资源，主要元素为铁、铜、铅、锌及银、金、钴、镍、铂等，在世界大洋水深数百米至3500m处均有分布，主要出现在2000m深处的大洋中脊和地层断裂活动带。当前，海底热液矿的开采日益受到关注。
[0004]1948年，瑞典科学家利用“信天翁号”(Albatross)考察船在红海中部Atlantis I深渊附近发现了热液多金属软泥，揭开了海底热液活动研究的序幕。二十世纪七十年代，海底热液活动的研究集中在大洋中脊。1972年，通过拖网在大西洋硫化物丘体中采集到低温热液样品，在Galapagos裂谷用拖曳工具发现热液丘。1979年，生物学家们首次勘查到了第一个“黑烟囱”。
[0005]现代海底热液硫化物调查发现的过程也是人类对其认识逐渐深入和发展的过程。截止到2005年，已发现的热液活动区的总数已超过215个。2007年，中国“大洋一号”深海考察船在水深2800m的西南印度洋中脊，发现了新的海底热液活动区(黑烟囱)。
[0006]海底块状多金属硫化物(SMS:Seafloor Massive Sulfide)是继多金属结核、富钴结壳等深海矿产资源人类认识到的又一种新的海底矿产资源，由于其赋存水深较浅、距离陆地较近，经济价值也相对较高，被认为具有较好的开采价值和优势。
[0007]尽管人类发现多金属结核、富钴结壳、SMS等深海矿产资源已有几十年的历史，但深海矿产资源的商业开采却尚未真正开始。应当说，20世纪70年代末几个国际财团在太平洋所进行的深海多金属结核现场开采试验在一定程度上表明了深海采矿的可行性，而近年来深海(水深超过2000m以上)石油开采工业的发展也能够给深海采矿以经验和信心。与海底多金属结核以数厘米级的结核状赋存于稀软的海底沉积物表面的情况不一样，SMS的赋存状态为海底崎岖不平的烟囱状岩石，有些高达十几米。根据对大量样品的力学性能测试，SMS的断裂性能类似于煤，韧性和塑性类似于盐和碳酸钾，轴向压缩强度小于40MPa。对于这类岩石的切割，陆上采煤业已有相当成熟的技术。而且，如上所述，鹨鹉螺矿业所进行海底原位切削采样试验已初步证明了 SMS岩石切削采集的可行性。
[0008]目前，国内外对深海多金属硫化物的研究多集中于其地质特征、成因方面、海底热液成矿机理等方面，主要研究如冲绳海槽硫化物中流体包裹体中氦、氖、氩同位素组成及硫化物黑烟囱的枝状构造及地质意义，大西洋TGA热液区沉积物锇同位素组成、稀土元素地球化学特征，海底硫化物不同矿物硫同位素组成差异等;探讨了热液硫化物产生的部位及矿床形成条件;研究了马里亚纳海沟海槽热液区的黑烟囱体化学成分及变化特征、区域岩石学特征，太平洋不同海区黄铁矿型特征等。
[0009]针对多金属硫化物资源性质、特征、分布及评价也有一定的研究，如俄罗斯对海底固体资源进行了详细调查，编制出大洋矿产资源图，包括铁锰结核结壳、铜锌硫化物、金属软泥及卤水、含碳酸盐磷矿沉积、结晶天然气水合物及陆架砂矿等;美国等自1977年以来的深海钻探及大洋钻探计划已在世界范围内找到多处硫化物矿床，并圈定了储量，同时美、英、日等的洋中脊计划正在进行;我国在“九五”期间完成了“世界海底热液硫化物矿点资源评价和编图”课题。
[0010]大洋多金属硫化物中有价金属的氧化，导致矿物在选矿过程中由于被氧化而溶出进入水相，造成有价金属损失；同时，若选矿过程中金属由于被氧化进入水相，因水相在选矿工序中不能全部回用，还会造成重金属污染等环境问题。目前未见有关大洋多金属硫化物在开采过程中自然氧化行为的研究报导，而这对于矿物的选冶利用至关重要，迫切需要一种减缓大洋多金属硫化物开采过程中自然氧化的方法。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是提供一种减缓大洋多金属硫化物开采过程中自然氧化的方法，从而为海底块状多金属硫化物的商业开采奠定基础。
[0012]本发明的发明人通过选取具有典型代表性区域的多金属硫化物矿样，对矿石进行矿物赋存粒度、温度、湿度、通风及放置时间对海底热液硫化物矿物自然氧化行为的影响研究，查明影响矿物自然氧化行为的关键因素。本发明的发明人经过一系列研究，发现海底块状多金属硫化物在开采过程中自然氧化行为具有以下规律。
[0013]海底块状多金属硫化物在开采过程中的自然氧化，会导致矿物中有价金属的氧化，使得矿物在选矿过程中由于被氧化而溶出进入水相，造成有价金属损失；另外，若选矿过程中金属由于被氧化进入水相，因水相在选矿工序中不能全部回用，还会造成重金属污染等环境问题。海底块状多金属硫化物在潮湿条件下氧化速率要略高于干燥下的氧化速率，在空气流动或者矿物翻动条件下氧化速率加快。
[0014]发明人基于发现的上述规律，通过比较不同实验条件与自然堆放若干时间后大洋多金属硫化物的氧化程度，得出了减缓大洋多金属硫化物开采过程中自然氧化的技术方案如下。
[0015]—种减缓大洋多金属硫化物开采过程中自然氧化的方法，将大洋海底块状多金属硫化物放置于重力除水系统内，利用重力使多金属硫化物含水率降至20%以下，保存时间不超过180天。
[0016]进一步地，将除水后的多金属硫化物放置于密闭系统内抽真空。
[0017]进一步地，所述重力除水系统为底部设有渗水结构的储槽。
[0018]进一步地，所述渗水结构为筛孔结构或者格栅结构。
[0019]进一步地，所述密闭系统为所述储槽加装密封结构，重力除水时打开密封结构让水渗出，重力除水完成后封闭密封结构。
[0020]进一步地，密闭系统抽真空后的压力为100-1000Pa。
[0021]进一步地，所述储槽为玻璃钢储槽。
[0022]进一步地，所述密闭系统设有遮光结构，避免阳光照射导致温度升高导致的氧化速率加快。
[0023]本发明中的百分比均为质量基准。
[0024]本发明提供的减缓大洋多金属硫化物开采过程中自然氧化的方法，将开采过程中自然氧化程度尽可能降低，避免了自然氧化过程中金属成分的损失以及由此带来的环境污染。
【具体实施方式】
[0025]—种减缓大洋多金属硫化物开采过程中自然氧化的方法，将大洋海底块状多金属硫化物放置于重力除水系统内，利用重力使多金属硫化物含水率降至20%以下。然后将除水后的多金属硫化物放置于密闭系统内抽真空，保存时间不超过180天。
[0026]比较例I
[0027]将大洋海底块状多金属硫化物开采后自然堆放，堆放10天、20天、30天和180天后多金属硫化物的有价金属氧化率分别为6.5%、7.8%、9.0%和29.0 %。
[0028]实施例1
[0029]将大洋海底多金属硫化物放置于重力除水系统内除水，控制含水率在15%左右，10天、30天、80和180天后多金属硫化物的有价金属氧化率分别为3.5%、3.9%、4.2%和6.9%。
[0030]实施例2
[0031 ]将大洋海底多金属硫化物放置于重力除水系统内除水，控制含水率在15 %左右，抽真空至系统压力为lOOOPa，遮光保存，10天、30天、80和180天后多金属硫化物的有价金属氧化率分别为1.0%、1.1%、1.3%和2.1%。
[0032]实施例3
[0033]将大洋海底多金属硫化物放置于重力除水系统内除水，控制含水率在15%左右，抽真空至系统压力为lOOPa，遮光保存，10天、30天、80和180天后多金属硫化物的有价金属氧化率分别为0.5%、0.5%、0.5%和0.9%。
【主权项】
1.一种减缓大洋多金属硫化物开采过程中自然氧化的方法，其特征在于，将大洋海底块状多金属硫化物放置于重力除水系统内，利用重力使多金属硫化物含水率降至20%以下，保存时间不超过180天。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将除水后的多金属硫化物放置于密闭系统内抽真空。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述重力除水系统为底部设有渗水结构的储槽。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述渗水结构为筛孔结构或者格栅结构。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述密闭系统为所述储槽加装密封结构，重力除水时打开密封结构让水渗出，重力除水完成后封闭密封结构。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，密闭系统抽真空后的压力为100-1000Pa。7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述储槽为玻璃钢储槽。8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述密闭系统设有遮光结构。
【文档编号】E21C50/00GK106050238SQ201610356613
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】周立杰, 郑朝振, 王海北, 蒋训雄, 汪胜东, 范艳青, 王玉芳, 李达, 刘巍, 冯林永, 张登高, 靳冉公
【申请人】北京矿冶研究总院