特表 2023-525046 硫酸マンガンを調製するための方法、システム、及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-06-14

(54)【発明の名称】硫酸マンガンを調製するための方法、システム、及び装置

(51)【国際特許分類】

   C01G 45/10 20060101AFI20230607BHJP

   B01D 25/12 20060101ALI20230607BHJP

   B01D 33/04 20060101ALI20230607BHJP

【ＦＩ】

C01G45/10

B01D25/12 A

B01D33/04 B

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022567522

(86)(22)【出願日】2021-05-03

(85)【翻訳文提出日】2022-11-14

(86)【国際出願番号】 US2021030408

(87)【国際公開番号】W WO2021225930

(87)【国際公開日】2021-11-11

(31)【優先権主張番号】63/021,157

(32)【優先日】2020-05-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522432158

【氏名又は名称】ベフェサ・ジンク・メタル・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100120754

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 豊治

(72)【発明者】

【氏名】デ ウェット，ジェイコバス・ルドルフ

(72)【発明者】

【氏名】キャッシュウェル，ウィリアム・ジョセフ，ザ・セカンド

(72)【発明者】

【氏名】オリファント，ケンドール・リー

【テーマコード（参考）】

4D116

4G048

【Ｆターム（参考）】

4D116AA27

4D116CC15

4D116CC44

4D116DD01

4D116KK06

4D116QA22C

4D116QA22D

4D116QA24C

4D116QA24D

4D116VV11

4G048AA01

4G048AA07

4G048AB02

(57)【要約】

硫酸マンガンを調製するための方法、システム、及び装置が提供される。本方法は、第１の流れ、第２の流れ、及び還元剤を含む材料を反応器に導入して、混合物を形成することを含む。第１の流れは、サルフェート含有酸を含み、第２の流れは、酸化マンガン化合物を含む。混合物の少なくとも一部分を反応させて、水性部分及び非溶解部分を含む反応器出口流れを提供する。本方法は、反応器出口流れ中の非溶解部分から水性部分の少なくとも一部分を分離して、硫酸マンガンを含む水性流れ、及び非溶解流れを生成することを含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

硫酸マンガンを調製するための方法であって、
第１の流れ、第２の流れ、及び還元剤を含む材料を反応器に導入して、混合物を形成することであって、前記第１の流れが、サルフェート含有酸を含み、前記第２の流れが、酸化マンガン化合物を含む、形成することと、
前記混合物の少なくとも一部分を反応させて、水性部分及び非溶解部分を含む反応器出口流れを提供することと、
前記反応器出口流れ中の前記非溶解部分から前記水性部分の少なくとも一部分を分離して、硫酸マンガンを含む水性流れ、及び非溶解流れを生成することと、を含む、方法。

【請求項2】

前記第１の流れが、亜鉛電解採取プロセスからの電解質を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記亜鉛電解採取プロセスが、亜鉛又は亜鉛合金を生成する、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記第１の流れが、硫酸亜鉛及び硫酸マンガンのうちの少なくとも１つを更に含む、請求項２に記載の方法。

【請求項5】

前記サルフェート含有酸が、硫酸を含む、請求項２に記載の方法。

【請求項6】

前記酸化マンガン化合物が、ＭｎＯ、ＭｎＯ_２、ＭｎＯ_３、Ｍｎ_２Ｏ_３、Ｍｎ_２Ｏ_７、及びＭｎ_３Ｏ_４のうちの少なくとも１つを含む、請求項２に記載の方法。

【請求項7】

前記酸化マンガン化合物が、ＭｎＯ_２を含む、請求項２に記載の方法。

【請求項8】

前記第２の流れが、鉛化合物、カルシウム化合物、銀化合物、銅化合物、及びカドミウム化合物のうちの少なくとも１つを更に含む、請求項２に記載の方法。

【請求項9】

前記還元剤が、過酸化水素及び二酸化硫黄のうちの少なくとも１つを含む、請求項２に記載の方法。

【請求項10】

前記反応器が、連続撹拌槽反応器である、請求項２に記載の方法。

【請求項11】

前記混合物の少なくとも一部分を反応させて、前記反応器出口流れを提供することが、バッチプロセスとして実行される、請求項２に記載の方法。

【請求項12】

前記混合物の少なくとも一部分を反応させて、前記反応器出口流れを提供することが、少なくとも２つの異なるバッチ反応器において選択的に実行される、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記混合物の少なくとも一部分を反応させて、前記反応器出口流れを提供することが、連続プロセスとして実行される、請求項２に記載の方法。

【請求項14】

前記反応器出口流れ中の前記非溶解部分から前記水性部分の少なくとも一部分を分離することが、増粘剤を添加し、前記反応器出口流れを清澄化すること、前記反応器出口流れを真空ベルト濾過デバイスへと処理すること、及び前記反応器出口流れをプレートフレームフィルタプレスへと処理することのうちの少なくとも１つを含む、請求項２に記載の方法。

【請求項15】

凝集剤及び凝固剤のうちの少なくとも１つを前記反応器出口流れに添加することを更に含む、請求項２に記載の方法。

【請求項16】

前記還元剤が、少なくとも１モルの還元剤と１モルの酸化マンガンとのモル比で、前記反応器内に導入される、請求項２に記載の方法。

【請求項17】

前記非溶解流れの少なくとも一部分を製錬又は湿式冶金浸出して、生成物を生成することを更に含む、請求項２に記載の方法。

【請求項18】

前記水性流れの少なくとも一部分を前記反応器にリサイクルさせることを更に含む、請求項２に記載の方法。

【請求項19】

前記第１の流れ及び前記第２の流れが、前記亜鉛電解採取プロセスで生成される、請求項２に記載の方法。

【請求項20】

前記亜鉛電解採取プロセスを利用して、亜鉛又は亜鉛合金を生成することを更に含み、前記第１の流れ及び前記第２の流れが、前記亜鉛電解採取プロセスから生成される、請求項２に記載の方法。

【請求項21】

前記亜鉛電解採取プロセスにおいて前記水性流れを利用して、亜鉛又は亜鉛合金を生成することを更に含む、請求項２０に記載の方法。

【請求項22】

亜鉛電解採取プロセスからマンガンをリサイクルするためのシステムであって、
浸出反応器であって、
電解質流れ、供給流れ、及び還元剤を受容するように構成されている入口であって、
前記浸出反応器が、前記電解質流れ、前記供給流れ、及び前記還元剤から混合物を形成するように構成されており、前記電解質流れが、サルフェート含有酸を含み、前記供給流れが、酸化マンガン化合物を含む、入口、並びに
水性部分及び非溶解部分を含む反応器出口流れを通過させるように構成されている出口であって、前記浸出反応器が、前記混合物の少なくとも一部分を反応させて、前記反応器出口流れを形成するように構成されている、出口、を備える、浸出反応器と、
前記反応器出口流れを受容するように前記浸出反応器の前記出口と流体連通しているセパレータであって、前記反応器出口流れ中の前記非溶解部分から前記水性部分の少なくとも一部分を分離して、硫酸マンガンを含む水性流れ、及び非溶解流れを生成するように構成されている、セパレータと、を備える、システム。

【請求項23】

前記浸出反応器が、連続撹拌槽反応器である、請求項２２に記載のシステム。

【請求項24】

前記浸出反応器が、バッチ反応器である、請求項２２に記載のシステム。

【請求項25】

前記浸出反応器が、連続反応器である、請求項２２に記載のシステム。

【請求項26】

前記セパレータが、清澄化容器、真空ベルト濾過デバイス、及びプレートフレームフィルタプレスのうちの少なくとも１つを含む、請求項２２に記載のシステム。

【請求項27】

前記セパレータ及び前記浸出反応器と流体連通しているリサイクルラインを更に備え、前記リサイクルラインが、前記水性流れの少なくとも一部分を前記反応器に輸送して、前記浸出反応器内の懸濁固体の除去を容易にするように構成されている、請求項２２に記載のシステム。

【請求項28】

請求項２２に記載のシステムを備える亜鉛電解採取システムであって、前記電解質流れ及び供給流れが、前記亜鉛電解採取プロセスから生成される、亜鉛電解採取システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、硫酸マンガンを調製するための方法、システム、及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

硫酸亜鉛溶液からの亜鉛電解採取による特殊高品位亜鉛の生成の成功は、例えば、鉛、銅、カドミウム、及びコバルトなどの不純物の共めっきを制限することに依存し得る。亜鉛陰極の鉛汚染は、鉛／銀陽極の腐食から生じる可能性があり、これは、鉛／銀陽極の表面を二酸化マンガンで不動態化することによって緩和することができる。二酸化マンガンは、通常の動作条件下で、鉛／銀アノード表面上の硫酸マンガンの酸化を通して形成され得る。従来の亜鉛濃縮物は、典型的には、上流ローストリーチ精製プロセスにおいて酸化マンガン、及び最終的に硫酸マンガンに変換される天然の硫化マンガンを含有し、これにより、試薬として硫酸マンガン、酸化マンガン、又は金属を添加する必要なしに、鉛／銀陽極の不動態化を達成するために、硫酸亜鉛電解質中で十分に高い硫酸マンガンレベルを得ることができる。

【0003】

亜鉛産業への亜鉛溶媒抽出プロセスの導入は、従来のローストリーチ精製プロセスを通じて処理することができない複合鉱石及び二次材料の処理を容易にした。例えば、亜鉛溶媒抽出プロセス、例えば、Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｚｉｎｃｅｘ（登録商標）Ｐｒｏｃｅｓｓ（ＭＺＰ）は、ジ－２－エチル－ヘキシル－リン酸抽出剤及び灯油系希釈剤の混合物を使用して、大気浸出、ｐＨ制御による不純物沈殿、及び溶媒抽出を組み込む。亜鉛溶媒抽出プロセスにおいて硫酸マンガン源を提供することには課題がある。

【発明の概要】

【0004】

本開示による一態様では、硫酸マンガンを調製するための方法が提供される。本方法は、第１の流れ、第２の流れ、及び還元剤を含む材料を反応器に導入して、混合物を形成することを含む。第１の流れは、サルフェート含有酸を含み、第２の流れは、酸化マンガン（例えば、ＭｎＯ、ＭｎＯ_２、ＭｎＯ_３、Ｍｎ_２Ｏ_３、Ｍｎ_２Ｏ_７、及びＭｎ_３Ｏ_４のうちの１つ以上）化合物を含む。混合物の少なくとも一部分を反応させて、水性部分及び非溶解部分を含む反応器出口流れを提供する。本方法は、反応器出口流れ中の非溶解部分から水性部分の少なくとも一部分を分離して、硫酸マンガンを含む水性流れ、及び非溶解流れを生成することを更に含む。

【0005】

本開示による別の態様では、亜鉛電解採取プロセスからマンガンをリサイクルするためのシステムが提供される。システムは、浸出反応器及びセパレータを備える。浸出反応器は、入口及び出口を備える。入口は、電解質流れ、供給流れ、及び還元剤を受容するように構成されている。浸出反応器は、電解質流れ、供給流れ、及び還元剤から混合物を形成するように構成されている。電解質流れは、サルフェート含有酸を含み、供給流れは、酸化マンガン化合物を含む。出口は、浸出反応器からの水性部分及び非溶解部分を含む反応器出口流れを通過させるように構成されている。浸出反応器は、混合物の少なくとも一部分を反応させて、反応器出口流れを形成するように構成されている。セパレータは、反応器出口流れを受容するように浸出反応器の出口と流体連通している。セパレータは、反応器出口流れ中の非溶解部分から水性部分の少なくとも一部分を分離して、硫酸マンガンを含む水性流れ、及び非溶解流れを生成するように構成されている。

【0006】

本開示によるまた別の態様では、亜鉛電解採取システムは、亜鉛電解採取プロセスからマンガンをリサイクルするためのシステムを含む。電解質流れ及び供給流れは、亜鉛電解採取プロセスから生成される。マンガンをリサイクルするためのシステムは、浸出反応器及びセパレータを備える。浸出反応器は、入口及び出口を備える。入口は、電解質流れ、供給流れ、及び還元剤を受容するように構成されている。浸出反応器は、電解質流れ、供給流れ、及び還元剤から混合物を形成するように構成されている。電解質流れは、サルフェート含有酸を含み、供給流れは、酸化マンガン化合物を含む。出口は、浸出反応器からの水性部分及び非溶解部分を含む反応器出口流れを通過させるように構成されている。浸出反応器はまた、混合物の少なくとも一部分を反応させて、反応器出口流れを形成するように構成されている。セパレータは、反応器出口流れを受容するように浸出反応器の出口と流体連通している。セパレータは、反応器出口流れ中の非溶解部分から水性部分の少なくとも一部分を分離して、硫酸マンガンを含む水性流れ、及び非溶解流れを生成するように構成されている。

【0007】

本明細書に開示かつ記載されている発明は、本要約に要約されている態様に限定されないことを理解されたい。読者は、本明細書に従って様々な非限定的及び非網羅的な態様の以下の詳細な説明を考慮すると、前述の詳細及びその他を理解するであろう。

【図面の簡単な説明】

【0008】

添付の図面と併せて以下の説明を参照することによって、実施例の特徴及び利点、並びにそれらを達成する方法がより明らかになり、実施例がより良く理解されるであろう。

【0009】

【図1】本開示による硫酸マンガンを調製するための方法の非限定的な実施形態を示すフローチャートである。

【図2】本開示による硫酸マンガンを調製するためのシステムの非限定的な実施形態の概略図である。

【図3】本開示による硫酸マンガンを調製するための少なくとも２つの浸出反応器を備えるシステムの非限定的な実施形態の概略図である。

【0010】

複数の図を通じて、対応する参照符号は、対応する部品を示す。本明細書に記載される例示は、特定の実施形態を１つの形態で例示し、かかる例示は、いかなる様式においても、添付の特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

【0011】

非限定的な実施形態の詳細な説明
開示された方法、装置、及びシステムの構造、機能、並びに使用の全体的な理解を提供するために、様々な実施例が本明細書に記載かつ例示される。本明細書に記載かつ例示される様々な実施例は、非限定的であり、網羅的ではない。したがって、発明は、本明細書に開示される様々な非限定的かつ非網羅的な実施例の説明に限定されない。むしろ、本発明は、特許請求の範囲によってのみ定義される。様々な実施例に関連して例示かつ／又は説明される特性及び特徴は、他の実施例の特性及び特徴と組み合わせられ得る。そのような修正及び変形は、本明細書の範囲内に含まれることが意図される。このように、特許請求の範囲は、本明細書に明示的に若しくは本質的に記載されている、若しくはそれ以外の場合、本明細書によって明示的若しくは本質的に支持されている任意の特性又は特徴を列挙するように修正され得る。更に、出願人は、特許請求の範囲を修正して、従来技術に存在し得る特性又は特徴を肯定的に放棄する権利を留保する。本明細書に開示かつ記載される種々の実施形態は、本明細書に種々に記載されるような特性及び特徴を含むか、それらからなるか、又はそれらから本質的になることができる。

【0012】

本明細書における「様々な実施形態」、「いくつかの実施形態」、「一実施形態」、「ある実施形態」、又は同様の語句への任意の言及は、実施例に関連して記載される特定の特性、構造、又は特徴が、少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、「様々な実施形態では」、「いくつかの実施形態では」、「一実施形態では」、「ある実施形態では」、又は同様の句が本明細書に出現することは、必ずしも同じ実施形態を指しているわけではない。更に、特定の説明された特性、構造、又は特徴は、１つ以上の実施形態で任意の好適な方法で組み合わせることができる。したがって、一実施形態に関連して例示かつ説明される特定の特性、構造、又は特徴は、限定されないが、１つ以上の他の実施形態の特性、構造、又は特徴と全体又は一部を組み合わせることができる。そのような修正及び変形は、本実施形態の範囲内に含まれることが意図される。

【0013】

本明細書において、別途指示されない限り、全ての数値パラメータは、全ての例において、「約」という用語が前に付き、修飾されるものとして理解されるべきであり、数値パラメータは、パラメータの数値を決定するために使用される基礎となる測定技術の固有の可変性特徴を有する。最低限でも、かつ均等論の適用を特許請求の範囲に限定する試みとしてではなく、本明細書に記載の各数値パラメータは、報告された有効数字の数を考慮して、通常の丸め技法を適用することにより、少なくとも解釈されるべきである。

【0014】

また、本明細書に列挙される任意の数値範囲は、列挙される範囲内に包含される全ての部分範囲を含む。例えば、「１～１０」の範囲は、列挙された最小値１と列挙された最大値１０との間の（及びそれらを含む）全ての部分範囲を含み、すなわち、１以上の最小値と、１０以下の最大値とを有する。本明細書で列挙される任意の最大数値制限は、本明細書に包含される全てのより低い数値制限を含むことが意図され、本明細書で列挙される任意の最小数値制限は、本明細書に包含される全てのより高い数値制限を含むことが意図される。したがって、出願人は、明示的に列挙された範囲内に包含される任意の部分範囲を明示的に列挙するために、特許請求の範囲を含む本明細書を修正する権利を留保する。そのような範囲は全て、本明細書に本質的に記載されている。

【0015】

本明細書で使用される場合、文法的な冠詞「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、「少なくとも１つ」又は「１つ以上」が特定の例で明示的に使用される場合であっても、別途示されない限り、「少なくとも１つ」又は「１つ以上」を含むことが意図される。したがって、上記の文法的な冠詞は、特定の識別された要素の１つ又は２つ以上（すなわち、「少なくとも１つ」）を指すために本明細書で使用される。更に、使用の文脈が別途必要としない限り、単数名詞の使用は、複数を含み、複数名詞の使用は、単数を含む。

【0016】

特に明記しない限り、本明細書で提供される全ての圧力値は、絶対圧力値である。

【0017】

本発明者らは、例えば、ＭＺＰなどの亜鉛溶媒抽出プロセス中に、浸出回路から硫酸亜鉛電解質溶液への硫酸マンガンの移送に対する障壁が、亜鉛溶媒抽出プロセスが、陽極の表面上の酸化マンガンの形成を通じて、鉛／銀陽極の効果的な不動態化を達成するために、高純度の硫酸マンガン、酸化マンガン、又は金属の添加を含むことを必要とし得ることを発見した。

【0018】

亜鉛溶媒抽出プロセスへのマンガン金属の添加は、水素ガスの発生により、特別な処理手順を必要とする場合がある。追加的に、従来の高純度マンガン源は高価であり得る。したがって、本開示は、亜鉛電解採取プロセスにおける負極の不動態化に使用することができる、硫酸マンガンを調製するための方法、システム、及び装置を提供する。様々な非限定的な実施形態では、本開示によって調製された硫酸マンガンは、亜鉛電解採取プロセスへのマンガン金属の添加の必要性を低減かつ／又は排除し得る。特定の非限定的な実施形態では、本開示による方法、システム、及び装置は、亜鉛電解採取プロセスから材料（例えば、使用済み電解質、酸化マンガン）をリサイクルすることによって、動作コストを低減することができる。いくつかの非限定的な実施形態では、酸化マンガンは、従来の亜鉛電解採取プロセスによって生成された陽極スラッジからリサイクルされ得る。

【0019】

図１は、本開示による硫酸マンガンを調製するための方法の非限定的な実施形態を示すフローチャートを提供する。本方法は、第１の流れ、第２の流れ、及び還元剤を含む材料を反応器に導入して、混合物を形成すること１０２を含む。様々な非限定的な実施形態では、第１の流れは、亜鉛又は亜鉛合金を生成することができる亜鉛電解採取プロセスからの電解質を含む。特定の非限定的な実施形態では、第２の流れは、亜鉛電解採取プロセスによって生成された陽極スラッジを含む。

【0020】

第１の流れは、サルフェート含有酸を含む。様々な非限定的な実施形態では、サルフェート含有流は、硫酸を含む。第１の流れは、追加的に、硫酸亜鉛、硫酸マンガン、及び微量不純物のうちの少なくとも１つを含むことができる。特定の非限定的な実施形態では、第１の流れは、硫酸と、任意選択的に、硫酸亜鉛、硫酸マンガン、及び微量不純物のうちの少なくとも１つと、残部の水とを含むことができる。

【0021】

第２の流れは、酸化マンガン化合物を含む。様々な非限定的な実施形態では、酸化マンガン化合物は、ＭｎＯ、ＭｎＯ_２、ＭｎＯ_３、Ｍｎ_２Ｏ_３、Ｍｎ_２Ｏ_７、及びＭｎ_３Ｏ_４のうちの１つ以上を含む。様々な非限定的な実施形態では、酸化マンガン化合物は、ＭｎＯ_２を含む。第２の流れは、追加的に、鉛化合物（例えば、硫酸鉛）、カルシウム化合物（例えば、硫酸カルシウム）、銀化合物（例えば、金属銀）、銅化合物、カドミウム化合物、及び微量不純物の少なくとも１つを含むことができる。特定の非限定的な実施形態では、第２の流れは、ＭｎＯ_２と、任意選択的に、鉛化合物、カルシウム化合物、銀化合物、銅化合物、カドミウム化合物、及び微量不純物のうちの少なくとも１つと、残部の水とを含むことができる。

【0022】

還元剤は、過酸化水素及び二酸化硫黄のうちの少なくとも１つを含み得る。様々な実施形態では、還元剤と酸化マンガンとの間の化学量論的比が少なくとも最小値となるように、還元剤を一定量反応器内に導入することができる。例えば、特定の非限定的な実施形態では、還元剤と酸化マンガンとの間の化学量論的比が少なくとも１モルの還元剤対１モルの酸化マンガンとなるような量で、還元剤を反応器内に導入することができる。還元剤の添加は、例えば、マンガン（ＩＶ）からマンガン（ＩＩ）へ（例えば、酸化マンガンから硫酸マンガンへ）など、反応器内に存在するマンガンの酸化状態を低減することができる。

【0023】

本方法は、混合物の少なくとも一部分を反応させて、硫酸マンガンを含む水性部分と、非溶解部分とを含む反応器出口流れを提供すること１０４を含む。例えば、還元剤が過酸化水素を含み、かつ酸化マンガン化合物がＭｎＯ_２を含む実施形態では、反応は以下の反応１によって進行し得る。

【0024】

反応１
ＭｎＯ_２＋Ｈ_２ＳＯ_４＋Ｈ_２Ｏ_２→ＭｎＳＯ_４＋２Ｈ_２Ｏ＋Ｏ_２

【0025】

様々な非限定的な実施形態では、反応から生成される酸素ガスは、反応器から除去され得る。追加的に、混合物は、混合物中に懸濁された非溶解粒子（例えば、酸化マンガン）を保持するために、及び／又は反応を促進するために、反応中に撹拌することができる。

【0026】

本方法は、反応器出口流れ中の非溶解部分から水性部分の少なくとも一部分を分離して、硫酸マンガンを含む水性流れ、及び非溶解流れ（例えば、フィルタケーキ）を生成すること１０６を含む。非溶解流れは、例えば、未反応の酸化マンガン、鉛化合物、カルシウム化合物、銀化合物、銅化合物、カドミウム化合物、微量不純物のうちの少なくとも１つと、残りの水分とを含むことができる。水性流れは、例えば、硫酸マンガン、水、及び微量不純物を含み得る。

【0027】

水性部分の少なくとも一部分を、反応器出口流れ内の非溶解部分から分離することは、例えば、増粘剤を反応器出口流れに添加し、反応器出口流れを清澄化すること、反応器出口流れの少なくとも一部分を真空ベルト濾過デバイスで処理すること、及び／又は反応器出口流れの少なくとも一部分をプレートフレームフィルタプレスで処理することの少なくとも１つなどの、固体／液体分離プロセスを含むことができる。固体／液体分離プロセスの選択は、第１の流れ、第２の流れ、及び還元剤の組成、得られた水性流れの所望の清澄性、並びに／又は得られた非溶解流れの所望の水分含有量に依存し得る。様々な非限定的な実施形態では、凝集剤及び／又は凝固剤を反応器出口流れに添加して、非溶解部分の沈殿を促進することができる。

【0028】

様々な非限定的な実施形態では、水性流れの少なくとも一部分を反応器にリサイクルさせること１０８ができる。水性流れをリサイクルすることで、反応器内の混合物の清澄性を向上させることができる。

【0029】

様々な非限定的な実施形態では、非溶解流れの少なくとも一部分は、製錬されるか、又は湿式冶金浸出されて、生成物を生成すること１１０ができる。例えば、第１の流れが使用済みの陽極スラッジを含む実施形態では、非溶解流れの下流処理は、製錬又は湿式冶金学的浸出、沈殿、及び精製を利用した鉛並びに／又は銀回収を含むことができる。

【0030】

様々な非限定的な実施形態では、水性流れの少なくとも一部分は、亜鉛電解採取プロセス１１２において使用することができる。例えば、水性流れは、亜鉛電解採取プロセスにおける電極の不動態化のための硫酸マンガン源として使用され得る。様々な非限定的な実施形態では、亜鉛又は亜鉛合金は、亜鉛電解採取プロセス及び水性流れを利用して生成され得る。特定の非限定的な実施形態では、図１による方法は、所望の用途に応じて、バッチプロセス又は連続プロセスとして動作することができる。

【0031】

図２を参照すると、亜鉛電解採取プロセスからマンガンをリサイクルするためのシステム２００が提供される。システム２００は、浸出反応器２０２及びセパレータ２０４（例えば、固体／液体セパレータ）を備える。浸出反応器２０２は、入口２０６及び出口２０８を備え得る。

【0032】

入口２０６は、第１の流れ（例えば、電解質流れ）、第２の流れ（例えば、マンガン供給流れ）、及び還元剤を受容するように構成することができる。入口２０６は、単一の入口又は複数の入口として構成することができる。例えば、様々な非限定的な実施形態では、入口２０６は、第１の流れ、第２の流れ、及び還元剤の各々について、入口２０６の別個のポートを含むように構成することができる。特定の非限定的な実施形態では、第１の流れ、第２の流れ、及び還元剤のうちの少なくとも２つを組み合わせて、浸出反応器２０２内に導入される前に、入口２０６の単一のポート内に通過させることができる。入口２０６を備えるポートの数に関係なく、入口２０６は、第１の流れ、第２の流れ、及び還元剤を浸出反応器２０２内に受容し、かつ輸送することができる。

【0033】

浸出反応器２０２は、電解質流れ、供給流れ、及び還元剤を一緒に組み合わせ、そこから混合物を形成するように構成することができる。浸出反応器２０２は、混合物の少なくとも一部分を反応させて、硫酸マンガンを含む水性部分と、非溶解部分とを含む反応器出口流れを形成するように構成され得る。特定の非限定的な実施形態では、浸出反応器２０２は、第１の流れ、第２の流れ、及び還元剤が混合されて混合物を形成することができ、例えば、非溶解マンガン化合物などの非溶解粒子が混合物内に懸濁されることを確実にすることができるように、連続的に撹拌された槽反応器として構成され得る。

【0034】

浸出反応器２０２は、所望の用途に応じて、バッチ反応器又は連続反応器として動作することができる。第１の流れ及び／又は第２の流れの流量が低い様々な非限定的な実施形態では、浸出反応器２０２をバッチ反応器として動作させることが望ましい場合がある。例えば、第１の流れ及び第２の流れが一定期間にわたって浸出反応器２０２に流れ込ませ、所望の量の第１の流れ及び第２の流れが受容されたときにのみ浸出反応器２０２を動作させることが望ましい場合があり、これにより連続動作に関連するコストを削減することができる。様々な非限定的な実施形態では、図３を参照すると、少なくとも２つのバッチ反応器３０２ａ～ｂが提供され得、混合物を反応させることは、少なくとも２つのバッチ反応器３０２ａ～ｂにおいて選択的に実行され得る。例えば、反応器出口流れの形成がバッチプロセスとして生じても、例えば、セパレータ２０４などの下流プロセスへの反応器出口流れの連続流を維持することが望ましい場合がある。少なくとも２つのバッチ反応器３０２ａ～ｂを提供することによって、第２のバッチ反応器３０２ｂが混合物を反応させ、第１の流れ及び第２の流れを受容している間、又はそうでなければ、反応器出口流れをセパレータ２０４に供給することができない状態にある間、反応器出口流れをバッチ反応器３０２ａからセパレータ２０４に提供することができる。

【0035】

再び図２を参照すると、浸出反応器２０２の出口２０８は、反応器出口流れを受容し、かつ浸出反応器２０２から反応器出口流れを輸送するように構成され得る。

【0036】

セパレータ２０４は、入口２１０及び出口２１２ａ～ｂを備えることができる。入口２１０は、浸出反応器２０２の出口２０８と流体連通にすることができ、反応器出口流れを受容し、かつ反応器出口流れをセパレータ２０４内に輸送するように構成され得る。様々な非限定的な実施形態では、セパレータ２０４は、増粘剤、凝集剤、及び／又は凝固剤を受容するのに好適な追加の入口２１６を備えることができる。

【0037】

セパレータ２０４は、反応器出口流れ中の非溶解部分から水性部分の少なくとも一部分を分離して、硫酸マンガンを含む水性流れ、及び非溶解流れを生成するように構成され得る。様々な非限定的な実施形態では、セパレータ２０４は、清澄化容器、真空ベルト濾過デバイス、及びプレートフレームフィルタプレスのうちの少なくとも１つを含むことができる。

【0038】

システム２００は、セパレータ２０４及び浸出反応器２０２と流体連通しているリサイクルライン２１４を備えることができる。リサイクルライン２１４は、水性流れの少なくとも一部分を浸出反応器２０２に輸送するように構成され得る。水性流れの少なくとも一部分を浸出反応器２０２に添加することにより、浸出反応器２０２内の懸濁固体の除去を可能にし、それによって、水性流れの清澄性を向上させることができる。様々な非限定的な実施形態では、リサイクルライン２１４は、システム２００の起動中に、水性流れの少なくとも一部分を浸出反応器２０２に輸送するためにのみ使用される。

【0039】

出口２１２ｂは、水性流れを受容し、かつ水性流れをセパレータ２０４から輸送するように構成され得る。様々な非限定的な実施形態では、システム２００は、亜鉛電解採取システム２１８を備えることができる。出口２１２ｂは、亜鉛電解採取システム２１８（例えば、亜鉛電解採取システム２１８のセルハウス）と流体連通にすることができ、水性流れを亜鉛電解採取システム２１８に導入することができる。亜鉛電解採取システム２１８は、水性流れを利用して亜鉛又は亜鉛合金を生成するように構成することができる。様々な非限定的な実施形態では、第１の流れ及び第２の流れは、亜鉛電解採取システム２１８によって生成することができ、亜鉛電解採取システム２１８は、浸出反応器２０２（図示せず）と流体連通にすることができる。

【0040】

出口２１２ａは、非溶解流れを受容し、かつ非溶解流れをセパレータ２０４から輸送するように構成され得る。様々な非限定的な実施形態では、システム２００は、非溶解流れを生成物に変換するように構成されている製錬所又は湿式冶金浸出装置（図示せず）を備えることができる。

【0041】

様々な非限定的な実施形態では、システム２００は、最大２００ｋｇ／時間の酸化マンガンを処理することができる。

【0042】

本発明の態様
本発明の種々の態様は、以下の番号付き条項に列挙される態様を含むが、これらに限定されない。
１．硫酸マンガンを調製するための方法であって、
第１の流れ、第２の流れ、及び還元剤を含む材料を反応器に導入して、混合物を形成することであって、第１の流れが、サルフェート含有酸を含み、第２の流れが、酸化マンガン化合物を含む、形成することと、
混合物の少なくとも一部分を反応させて、水性部分及び非溶解部分を含む反応器出口流れを提供することと、
反応器出口流れ中の非溶解部分から水性部分の少なくとも一部分を分離して、硫酸マンガンを含む水性流れ、及び非溶解流れを生成することと、を含む、方法。
２．第１の流れが、亜鉛電解採取プロセスからの電解質を含む、条項１に記載の方法。
３．亜鉛電解採取プロセスが、亜鉛又は亜鉛合金を生成する、条項２に記載の方法。
４．第１の流れが、硫酸亜鉛及び硫酸マンガンのうちの少なくとも１つを更に含む、条項２又は３に記載の方法。
５．サルフェート含有酸が、硫酸を含む、条項２～４のいずれか一項に記載の方法。
６．酸化マンガン化合物が、ＭｎＯ、ＭｎＯ_２、ＭｎＯ_３、Ｍｎ_２Ｏ_３、Ｍｎ_２Ｏ_７、及びＭｎ_３Ｏ_４のうちの少なくとも１つを含む、条項２～５のいずれか一項に記載の方法。
７．酸化マンガン化合物が、ＭｎＯ_２を含む、条項２～６のいずれか一項に記載の方法。
８．第２の流れが、鉛化合物、カルシウム化合物、銀化合物、銅化合物、及びカドミウム化合物のうちの少なくとも１つを更に含む、条項２～７のいずれか一項に記載の方法。
９．還元剤が、過酸化水素及び二酸化硫黄のうちの少なくとも１つを含む、条項２～８のいずれか一項に記載の方法。
１０．反応器が、連続撹拌槽反応器である、条項２～９のいずれか一項に記載の方法。
１１．混合物の少なくとも一部分を反応させて、反応器出口流れを提供することが、バッチプロセスとして実行される、条項２～１０のいずれか一項に記載の方法。
１２．混合物の少なくとも一部分を反応させて、反応器出口流れを提供することが、少なくとも２つの異なるバッチ反応器において選択的に実行される、条項１１に記載の方法。
１３．混合物の少なくとも一部分を反応させて、反応器出口流れを提供することが、連続プロセスとして実行される、条項２～１０のいずれか一項に記載の方法。
１４．反応器出口流れ中の非溶解部分から水性部分の少なくとも一部分を分離することが、増粘剤を添加し、反応器出口流れを清澄化すること、反応器出口流れを真空ベルト濾過デバイスへと処理すること、及び反応器出口流れをプレートフレームフィルタプレスへと処理することのうちの少なくとも１つを含む、条項２～１３のいずれか一項に記載の方法。
１５．凝集剤及び凝固剤のうちの少なくとも１つを反応器出口流れに添加することを更に含む、条項２～１４のいずれか一項に記載の方法。
１６．還元剤が、少なくとも１モルの還元剤と１モルの酸化マンガンとのモル比で、反応器内に導入される、条項２～１５のいずれか一項に記載の方法。
１７．非溶解流れの少なくとも一部分を製錬又は湿式冶金浸出して、生成物を生成することを更に含む、条項２～１６のいずれか一項に記載の方法。
１８．水性流れの少なくとも一部分を反応器にリサイクルさせることを更に含む、条項２～１７のいずれか一項に記載の方法。
１９．第１の流れ及び第２の流れが、亜鉛電解採取プロセスで生成される、条項２～１８のいずれか一項に記載の方法。
２０．亜鉛電解採取プロセスを利用して、亜鉛又は亜鉛合金を生成することを更に含み、第１の流れ及び第２の流れが、亜鉛電解採取プロセスから生成される、条項２～１９のいずれか一項に記載の方法。
２１．亜鉛電解採取プロセスにおいて水性流れを利用して、亜鉛又は亜鉛合金を生成することを更に含む、条項２０に記載の方法。
２２．亜鉛電解採取プロセスからマンガンをリサイクルするためのシステムであって、
浸出反応器であって、
電解質流れ、供給流れ、及び還元剤を受容するように構成されている入口であって、
浸出反応器が、電解質流れ、供給流れ、及び還元剤から混合物を形成するように構成されており、電解質流れが、サルフェート含有酸を含み、供給流れが、酸化マンガン化合物を含む、入口、並びに
水性部分及び非溶解部分を含む反応器出口流れを通過させるように構成されている出口であって、浸出反応器が、混合物の少なくとも一部分を反応させて、反応器出口流れを形成するように構成されている、出口、を備える、浸出反応器と、
反応器出口流れを受容するように浸出反応器の出口と流体連通しているセパレータであって、反応器出口流れ中の非溶解部分から水性部分の少なくとも一部分を分離して、硫酸マンガンを含む水性流れ、及び非溶解流れを生成するように構成されている、セパレータと、を備える、システム。
２３．浸出反応器が、連続撹拌槽反応器である、条項２２に記載のシステム。
２４．浸出反応器が、バッチ反応器である、条項２２又は２３に記載のシステム。
２５．浸出反応器が、連続反応器である、条項２２又は２３に記載のシステム。
２６．セパレータが、清澄化容器、真空ベルト濾過デバイス、及びプレートフレームフィルタプレスのうちの少なくとも１つを含む、条項２２～２５のいずれか一項に記載のシステム。
２７．セパレータ及び浸出反応器と流体連通しているリサイクルラインを更に備え、リサイクルラインが、水性流れの少なくとも一部分を反応器に輸送して、浸出反応器内の懸濁固体の除去を容易にするように構成されている、条項２２～２６のいずれか一項に記載のシステム。
２８．電解質流れ及び供給流れが、亜鉛電解採取プロセスから生成される、条項２２～２７のいずれか一項に記載のシステムを備える、亜鉛電解採取システム。

【0043】

当業者は、本明細書に記載の物品及び方法、並びにそれらに付随する考察が、概念の明確化のために例として使用され、様々な構成修正が企図されることを認識するであろう。したがって、本明細書で使用される場合、記載される具体的な実施例／実施形態及び付随する考察は、それらのより一般的なクラスを表すことが意図される。一般に、任意の特定の例示の使用は、そのクラスを表すことが意図され、特定の構成部品、デバイス、動作／行為、及び対象を含まないことは、制限するものとみなされるべきではない。本開示は、本開示の様々な態様及び／又はその潜在的な用途を例示する目的で、様々な特定の態様の説明を提供するが、変形及び修正が当業者に生じることになることを理解されたい。したがって、本明細書に記載される発明（単数又は複数）は、少なくともそれらが特許請求されるほど広範囲であり、本明細書に提供される特定の例示的な態様によってより狭く定義されるものではないと理解されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】