RS58754B1 - Postupak za delimično prženje koncentrata koji sadrže bakar i/ili zlato - Google Patents

Description

Opis

[0001] Ovaj pronalazak odnosi se na postupak i postrojenje za uklanjanje arsen i/ili antimon sulfida iz čestica rude koje sadrže bakar, nikl i/ili zlato, u kome se čestice rude uvode u reaktor, u kome se čestice rude zagrevaju u prisustvu inertnih čestica do temperature između 500 i 850°C u fluidizovanom sloju i u kome se čestice rude povlače iz reaktora.

[0002] Bakar (Cu), kobalt (Co), nikl (Ni), zlato (Au) i cink (Zn) dobijaju se iz sulfidnih ruda. Ovi metali kao takvi pretstavljaju vredne proizvode koji se dalje mogu preraditi na više načina, ali moraju biti prisutni u veoma čistom obliku za dalju obradu. Ova čistoća generiše se pomoću pirometalurških postupaka. Pirometalurgija podrazumava se kao da je dalja termička obrada ruda ili metala koji su već dobijeni, bilo oksidacionim postupkom, tj. zagrevanje sa dodavanjem kiseonika, bilo postupkom redukcije, tj. zagrevanje u prisustvu poželjnog gasovitoJ reduktanta.

[0003] Jedan od pirometalurških postupaka je delimično prženje. Delimično prženje je postupak za čišćenje koncentrata od arsen i/ili antimon sulfida i time se proizvodi pogodan sirovi materijal za dalje faze postupka, npr. topljenje bakra. U slučaju delimičnog prženj bakra, koncentrati npr. kao enargit (Cu3AsS4) ili tenantit (Cu12As4S12), sadrže značajnu količinu arsena koji je nepoželjan za dalju pirometaluršku i hidrometaluršku preradu i mora biti uklonjen u velikom faza enu. Na temperaturi između 500 i 850 °C, odigrava se više hemijskih reakcija rezultujući stvaranjem čvrstih i gasovitih jedinjenja, kao i oksidacijom sumpora. Kao primer, dearsenifikaciona reakcija enargita data je u nastavku:

[0004] Glavna količina stvaranja energije potiče iz oksidacije sumpora, mađutim dalje reakcije su egzotermne. Oksidacija sumpora može se odigrati na načina koji uključuju oksidaciu gasa sumpora i oksidaciju gasovitih ili čvrstih sulfida. Mađutim, samo deo sumpora je oksidisan. Delimično prženje čvrstog proizvoda sadrži tipično procente sumporpera u opsegu od 15- 25 mas.%, u sulfidnom obliku. S druge strane, šarža koncentrata sadrži 25- 35 mas.% sumpora u sulfidnom obliku. Posle postupka čišćenja gasa, od sumpordioksida proizvodi se sumporna kiselina.

[0005] Dalje, ta ruda posle izlaska iz reaktora, ima sadržaj arsena od ispod 0,3 mas.% .Respektivna minerologija uključuje između drugih hemijskih jedinjenja kao što su bornit (Cu5FeS4), halkopirit (CuFeS2), jalovinski materijal, magnetit (Fe3O4), hematit (Fe2O3), halkocin (Cu2S), pirit (FeS), male količine železoarsenati i minerali povezani sa sastavom koncentrata fed to the roaster. Ukupan sadržaj arsena zavisi od elemenata koji imaju tendenciju da formiraju arsenate. Ako koncentrat takođe obuhvata živu, iulazni gas može biti tretiran kroz takozvani Calomel postupak. Detalji svih ovih reakcija nalaze se između ostalog u člancima "Physico-chemistry and Kinetics Mechanisms of Partial Roasting of High -Arsenic Copper Concentrates", autora I. Wilkomirsky I., R. Parra, F. Parra, i E. Balladares u Copper 2013, Santiago, Chile, I u "Development of partial roasting technology for arsenic containing copper concentrates" autora A. Holmstrom, G. Berg i M. Andersson u Copper 2013, Santiago, Chile.

[0006] Jedan od glavnih problema u delimičnom prženju je sinterovanje. Sinterovanje rezultat stvaranja faza koje su u "stopljenom" stanju koje može biti izazvano kroz vrele tačke usled lokalne oksidacije sumpora, praćeno nedovoljnim lokalnim prenosom toplote na ostatak fluidizovanog sloja, ili kroz povećanu koncentracija jedinjenja koja dovode do "stopljene faze" pri normalnim temperaturama postupka.

[0007] Dalji mehanizam uključuje kontinuiran rast čestica kao rezultat unutar-česticnih reakcija čestica rude. Otuda, stvaranje "stopljene faze", i kontinuiranog rasta čestica je funkcija odnosa ruda/kalcinat prema hemijski inertnom materijalu, dok je stvaranje vrele tačke posebno za brigu unutar područja u koja se uvodi kiseonik. Time, sinterovanje je pretežno povezani sa (i) blizinom mreže mlaznica reaktora (ii) vrelih gašenja reaktora, gde je fluidizacioni vazduh stopiran, jer je koncentracija potencijalnih jedinjenja koja formiraju stopljene faze maksimizovana, dok nema kretanja čestica i (iii) procedure startovanja pošto je sistem sklon vrelim tačkama tokom tranzicije iz stanja fiksnog sloja stanje fluidizovanog sloja.

[0008] WO 2008/036824 A1 opisuje reaktor sa fluidizovanim slojem u kome su rude metala i koncentrat tretirani mikro talasima.U njemu, inertne čestice se dodaju na dno reaktora kao prvi nefluidizovan sloj.

[0009] US 2,650,159 A je usmeren na kontinuiran postupak za prženje fino usitnjenih čestica zlato nosećih arsenopirita. U primenjenom reaktoru ruda se uvodi u prvi sloj i može da prolazi kroz donju stranu u druga sloj. Pomenuti reaktor karakterišu dve horizontalne pregrade sa otvorima. Između ta dva sloja uspostavljena u odgovarajućim pregradama, prediđena je horizontalna i za gas nepropusna pregrada (vidi stubac 5, redovi 3 do 18).

[0010] Tako, US 2,650,159 A prikazuje dva razdvojena sloja sa razdvojenim injektiranjima fluidizujućeg gasa kroz dve razdvojene komore za uduvavanje.

[0011] Vrlo slična konstrukcija takođe je poznata iz GB 677050 A.

[0012] US 4,626,279 opisuje postupak u kome se koncentrat rude bakra i dovoda gasae u cirkulatorni reaktor sa fluidizovanim slojem, i tamo zagrevaju do minimalne temperature iznad temperatura razdvajanja ili razlaganja između 600 i 850 °C kompleksa minerala koji sadrže arsen i/ili antimon sulfide i bizmuta prisutnog u koncentratu. Potencijal kiseonika u reaktoru se reguliše tako da sprečava stvaranje neisparljivih jedinjenja pomenutih nečistoća. Vreme boravka koncentrata u reaktoru kontroliše se na način da se osigura zadata minimalna eliminacija nečistoća. Gas i čvrst materijal se povlače iz reaktora i prolaze u separator, u kome se čvrst materijal suštinski bez nečistoća može razdvojiti iz gasa. Ni zadati temperaturni opseg, ni vreme boravka ne treba da se prevaziđu kako bi se izbeglo sinterovanje bakra.

[0013] Iz EP 2652161 A1 dalje je poznat postupak za delimično prženje minerala bakra, koji obuhvata dvofaza eni postupak prženja koji obuhvata prvu fazu prženja u prvom reaktoru za prženje i druga fazu prženja u drugom reaktoru za prženje. Mešavina gasa se formira iz prve komponente procesnog gasa dobijene iz prve faze prženja i iz druge komponenta procesnog gasa dobijene iz druge faze prženja. Naknadno sagorevanje mešavine gasa odigrava se u komori za naknadno sagorevanje. Naknadno sagorevanje funkcioniše sa pomenutom redukcionim i sulfidom bogatom prvom komponentom procesnog gasa i sa drugom komponentom procesnog gasa kao oksidujućeg gasa kako bi se razgradio SO3u mešavin gasa da bi se smanjio sadržaj SO3. Rizik stvaranja srastanja i korozije u komori za naknadno sagorevanje i u naknadnim fazama umanjuje se pošto se prva faza prženja izvodi pri vrlo niskom potencijalu kiseonika. Zbog toga, je velika brzina lokalne reakcije za oksidaciju sumpora ograničena raspoloživim kiseonikom.

[0014] Mađutim, ta poslednja dva postupka su vrlo ograničena u uslovima reakcija i uzrokuju visoke investicione troškove za odgovarajući uređaj.

[0015] Iz tog razloga, sinterovanje se izbegava na uobičajen način dodavanjem SiO2čestica u formi peska. Čestice rude (koje su potpuno ili delimično reagovale) fluidizovane su u reaktoru sa fluidizovanim slojem, sa dodatnim sadržajem peska . Pojam "dodatni pesak" odnosi se samo na pesak dodatno pomešan sa šaržom koncentrata i does ne odnosi se na pesak koji je već sadržan unutar rude. Dodatni pesak na neki način razblažuje čestice rude u fluidizovanom sloju što se smatra kao homogeni reaktor u pogledu atmosfere, temperature i distribucije čvrstog materijala, i inhibira, zbog toga, proces sinterovanja. Pošto dodatni pesak pomaže sprečavanju sinterovanja u stanju tehnike kao rezultat razređenja, sledi da njegovo dodavanje mora biti značajno. Mađutim, dodatni pesak ima negativan uticaj na topljenje tipično predviđeno dalje u postupku. Pored toga, razređenje čvrstog materijala unutar reaktora može se odigrati kao rezultat visokih protoka vazduha, koj su tipični za cirkulatorni fluidizovani sloj predložen u US 4,626,279. Takve jedinice zahtevaju tipično ulazne gasne brzine od više od 2 m s<-1>za fluidizujući gas, što rezultuje da poprečni preseci jedinica dozvoljavaju nizak čvrst sadržaj, tako da postizanje vremena boravaka zahtevanih za postizanje sadržaja arsena ispod 0.3 mas.% u kalcinatu su teška za dostizanje.

[0016] Zbog toga, predmet ovog pronalaska je da obezbedi fleksibilan i ekonomičan postupak i postrojenje za delimično prženje bakar i/ili nikl i/ili zlato čestica rude koje ih sadrže proizvodeći prečišćenu rudu sa vrlo niskim ili bez povećanog sadržaja peska/inertog materijala, u kome porast nastaje usled postupka prženja.

[0017] Ovaj problem je rešen postupkom prema patentnom zahtevu 1. Čestica rude koje sadrže bakar i/ili nikl i/ili zlato uvode se u reaktor. U njemu, te čestice rude i inertne čestice su fluidizovane fluidizujućim gasom koji se injektira iz mreže mlaznica reaktora. Time se formiraju fluidizovani slojevi koji dejstvuju pri temperaturi između 500 i 850 °C, poželjno 630 i 720 °C. Posle isteka određenog vremena boravka, čestice rude povlače se iz reaktora, dok se respektivne hemijske reakcije ne izvedu. Najvažnije, fluidizovani sloj karakterišu dve zona koje su raspoređene jedna iznad druge u odnosu na visinu reaktora. Najmanje 60 mas.% inertnih čestica u prvoj zoni fluidizovanog sloja, dok najmanje 60 mas.% čestica rude su u drugoj zoni iznad prve zone. Stvaranje ove dve zone odigrava se tokom stacionarnog stanja rada reaktora i posebno je vidljivo tokom postepenog pada protoka fluidizacionog gasa (u slučaju kontrolisanih gašenja ili grešaka postrojenja).

[0018] Postojanje ovih različitih zona može biti podešeno različitim prečnicima ili različitim gustinama čestica rude (kao inertnih čestica pošto su prečnik čestica i gustine osetljive vrednosti za respektivne minimalne fluidizacione brzine. Kada se razmatraju SiO2čestice u formi peska kao inertan materijal i čestice rude, može biti zapaženo da su gustine materijala slične i otuda stvaranje prethodno pomenutih zona mora biti zasnovano na samoj razlici u veličini čestica. Kada se razmatraju drugi inertni materijali sa potencijalno većom gustinom od čestica rude, tada razlika u gustini može takođe pomogne stvaranju zona. Minimalna fluidizujuća brzina je prema tome ona brzina koja je upravo ona da čestice budu fluidizovane unutar sloja. Po dostizanju minimalne fluidizujuće brzine, taj se sloj tada podiže kao celina. Ovo je usled činjenice da kao rezultat nagore usmerenog toka fluidizujućeg gasa, sila koja dejstvuje na individualne čestice odozdo je veća od gravitacione sile. Kada je minimalna fluidizujuća brzina prevaziđena, gubitak pritiska sloja ostaje konstantan, pošto sada gas protiče pored fluidizovanih čestica. Zbog toga, uz pomoć Ergun-ove jednačine (Ergun, S. Fluid flow kroz packed bed columns, Chemical Engineering Progress, 48, 1954, S.89-94) srednja fluidizujuća brzina može biti izračunata kako sledi:

u kojoj:

ΔP: gubitak pritiska (Pa)

L:visina fluidizovanog sloja (m)

dp: srednji prečnik čestica (m)

ρf: gustina fluida (kg/m<3>)

µ: viskoznost fluida (Ns/m<2>)

ϕS: parameter sferičnosti (bez dimenzija)

ε: izbačena frakcija (bez dimenzija)

Umf: minimalna fluidizujuća brzina (m/s)

[0019] Podizanjem čestica rude u drugoj zoni fluidizovanog sloja i iznad prve zona formirane inertnim česticama, moguće je povući najmanje glavni deo čestica rude bez bilo kog dodatnog inertnog materijala. Šta više, kao što je zapaženo, stvaranje ove dve zone postaje vidljivije dok postepeno opada dovod fluidizacionog gasa u reaktor što rezultuje "sigurnim" (u pogledu potencijala sinterovanja) kratkim ili dužim isključenjem reaktora, kao što je objašnjeno u paragrafima ispod.

[0020] Dodatno, stvaranje dva pomenute zona tokom rada je pogodno iz daljeg razloga. Ako se čestice rude slepljuju, ovi aglomerati će dobiti veću efektivnu veličina čestica i otuda veću masu i, zbog toga, će da tonu iz druge zone u prvu zonu fluidizovanog sloja. U njemu, inertne čestice, usled njihove veće koncentracije, sprečavaju već slepljene čestice rude da se sinteruju kao što je dobro poznato.

[0021] Pored toga, stvaranje dve zone kao što je gore pomenuto rezultuje uniformnijom reakcijom kiseonik sadržanog unutar fluidizacionog gasa i sumpora unutar tih čestica rude. Ovo se odigrava pošto je koncentracija kiseonika maksimalna na mreži mlaznica i smanjuje se kroz prvu i drugu zonu fluidizovanog sloja, dok koncentracija sumpora prati tačno suprotan trend, tj. minimalan je ili je nula na mreži mlaznica, a viši je u prvoj zoni i najviši u drugoj zoni. Kao rezultat uniformnije oksidacije sumpora, stvaranje vrelih tačaka, koje je glavni uzrok sinterovanja, se izbegava. U ovoom kontekstu, prva zona inertnih supstanci funkcioniše kao vrsta izolacionog sloja, dok se pojam inertan koristi da opiše supstancu koja je hemijski nereaktivna tokom delimičnog prženja.

[0022] Šta više, takav način rada štiti peć od sinterovanje takođe tokom planiranih ili neočekivanih zaustavljanja rada. Postepen pad protoka fluidizacionog dovoda gasa rezultuje do drastičnijeg stvaranja dva fluidizacione zona jer brzina reaktora postaje bliska ili manja od minimalne fluidizacione brzine inertnih čestica (tokom smanjenja protoka fluidizacionog gasa) dok je još uvek iznad odgovarajuće minimalne fluidizacioei brzine čestica rude . Dalj pad protoka gasa do tačke u kojoj inertne čestice nisu više fluidizovane sa naknadnim nadlim prkidom dovodom fluidizacionog gasa, rezultuje prekidom, gde prva zona sadrži maksimizovanu inertnu količinu (višu od tokom stacionarnog stanja rada), čime se ne može pokazati sinterovanje tokom tog perioda u kome reaktorne radi. Šta više, reaktorski potencijal sinterovanja tokom puštanja u rad takođe je minimiziran pošto je blizina mlaznica pokrivena prvom zonom koja ima maksimizovan inertni sadržaj. Bilo koj postupci "sinterovanja" koji se odigravaju u drugoj zoni su obrnuti tokom puštanja u rad usled momentuma i rezultujućeg uzburkanog kretanja prve zone.

[0023] Poželjno, prečnik najmanje 70 mas.%, poželjno najmanje 80 mas.%, čestica rude je ispod 60 µm i/ili prečnik najmanje 70 mas.%, poželjno 80 mas.%, inertnih čestica je između 0,5 do 1.5 mm. Time, te dve zone su jasno razvijene tokom stacionarnog stanja rada i drastičnije tokom postepenog pada protoka duvača tokom planiranog ili neplaniranog isključenja. Pored toga, ovo su tipične veličine čestica za rudu i SiO2čestice u formi peska, zbog čeka prethodna obrada nije potrebna.

[0024] Posebno je cenovno efektivno koristiti SiO2čestice kao inertne čestice jer je pesak jeftin, lako raspoloživ i lak za rukovanje. Dalji mogući materijal je granulisana troska.

[0025] Dodatno, poželjan primer izvođenja ovog pronalaska obezbeđuje količinu fluidizujućeg gasa u opsegu od 200 do 600 Nm<3>h<-1>, poželjno 300 do 500 Nm<3>h<-1>po toni uvedenih čestica rude, u suvom stanju. U ovom kontekstu, Nm<3>znači normalni kubni metar što znači kubni metar meren u normalnim uslovima temperature i pritiska. Takođe, ova količina fluidizujućeg gasa osigurava fluidizovani sloj sa dve dve zone.

[0026] Poželjno, fluidizujuća brzina je podešena tako da posle sušenja i redukovanja sadržaja sumpora čestica rude , one se podižu iznad druge zone u takozvanu zonu slobodnog lebdenja. Odatle te čestice mogu biti povučene zajedno sa strujom fluidizujućeg gasa i razdvojene, npr. ciklonom.

[0027] U poželjnom primeru izvođenja ovog pronalaska, najmanje više od 50 mas.%, poželjno više od 80 mas.% i čak poželjnije više od 90 mas.% čestica rude su povučene iz reaktora sa položaja iznad fluidizovanog sloja, tj. slobodnog lebdenja. Time, većina rude je povučena praktično bez bilo kog dodatnog sadržaja peska .

[0028] Poželjno, preostale čestice rude povlače se iz fluidizovanog sloja kroz ispust pozicioniran na oko 80 % do 99 % ukupne visine fluidizovanog sloja merenog od dna reaktora, poželjno iz mreže mlaznica . Time, povlačenje preko ovog preliva koji je pozicioniran u visina druge zone, u kojoj su većina čestica čestice rude, obezbedjeno da nikakav dodatni pesak ili drugi inertni materijal se ne dodaju u postupak, što je svrha ovog pronalaska. Ako se takav materijal dodaje, npr. Da se suprotstavi gubitku inertnog materijala, tada se nivo prve zone povećava do preliva, dok se druga zona sastoji od tankog sloja iznad prve zone. Otuda, u slučaju kontinuiranog dodavanja inertnog materijala u reaktor, materijal koji izlazi kroz taj vod biće i inertni i čestice rude. Respektivna analogija između inertnog i čestica rude biće određena kao rezultat količine inertnog čvrstog materijala koji ulazi u reaktor i procenta čestica rude koje izlazi kroz taj preliv (ostatak čestica rude izlazi kroz zonu slobodnog lebdenja).

[0029] Kao što je gore opisano, ovaj pronalazak omogućava rad reaktora takođe bez ili minimalno dodatim inertnim materijalom. Mađutim, ako se kontinuirano dodavanja inertnog materijala realizuje tokom rada, konačan proizvod može biti očišćen jer je prečnik čestica rude znatno manji od prečnika peska. Ova mera time može biti separacija čestica rude i peska pomoću klasiranja, pri čemu ruda može biti povučena bez bilo kog dodatnog sadržaja peska .

[0030] Pored toga, poželjno je da iznad mreže mlaznica dno reaktora bude pokriveno peskom ili inertnim česticama, poželjna veličina čestica je veća od 2 mm. Čestice sa prečnikom of više od 2 mm nisu fluidizovane pošto su one prevelike. Kao rezultat, one čine sloj na toj mreži mlaznica reaktora koji ima funkcija membrane za injektiranje fluidizujućeg gasa. Poželjno, ovaj sloj između 5 i 20 cm. Funkcija ovog sloja može biti objašnjena kao membranski sloj koji je permeabilan za fluidizujući gas koji dolazi iz mreže mlaznica na dnu reaktora i naknadno napreduje ka fluidizovanom sloju sa dve njegove zone. Čestice rude, zbog toga, ne mogu da penetriraju kroz ovaj membranski sloj mreže mlaznica . Otuda, sinterovanje sa mrežastim mlaznicama se izbegava usled lokalne visoke koncentracije kiseonika.

Dodatno, dodatni membranski sloj deluje kao porozni pločasti distributor, usled njegovog inherentnog fiksnog sloja porozne strukture. Zbog toga, fluidizujući gas može biti injektiran uniformnije po reaktoru, čime se izbegavaju vrele tačke i minimizuje potencijal sinterovanja.

[0031] U jednom drugom poželjnom primeru izvođenja ovog pronalaska, prosečno vreme boravka čestica rude u reaktoru je između 0,5 do 1 h. Time, sadržaj arsena u kalcinisanoj ruda se umanjuje na ispod 0.3 mas.%.

[0032] Poželjno, čestice rude uvode se u reaktor sa sadržajem vode između 5 do 10 mas.%, poželjno 7 do 8 mas.% što je uzrokovano prethodnim filtriranjem flotacionog proizvoda. Ova vlaga ima predost da sveže uvedene čestice rude tonu u druge i prve slojeve fluidizovanog sloja. Tokom njihovog kretanje u taj sloj čestice se suše i, zbog toga, bivaju suspendovane u gornji sloj tog sloja i konačano se izbacuju kroz the prelivni sloj. Ovaj mehanizam obezbeđuje neophodno vreme boravka. Više vrednosti vlage rezultuju problematičnim doziranjem čvrste materije, dok niže vrednosti rezultuju niskim vremenom boravka, pošto čestice rude teže da trenutno budu uvučene do slobodnog lebdenja ili iznete kroz prelivni sloj.

[0033] U poželjnom primeru izvođenja ovog pronalaska, čestice rude uvode se u reaktor sa sadržajem sumpora od 25-35 mas.% zasnovano na česticama rude u suvom stanju. Sa takvim sastavom, ovaj postupak može biti izveden najefektivnije, pošto je rezultujući sadržaj kalcinisanog sumpora konzistentan sa energetskom ravnotežom zahtevanom od daljeg plamenog topljenja.

[0034] Upotreba vazduha kao fluidizujućeg gasa je poželjna pošto je vazduh jeftin izvor kiseonika potrebnog za delimično prženje ruda. Mađutim, moguće je koristiti azot ili bilo koji drugi inertni gas, pri čemu je poželjan gas obogaćen sadržajem kiseonika, kao i vazduh posle respektivnog obogaćivanja kiseonikon.

[0035] Fluidizujući gas injektira se u reaktor sa brzinom od 0,2 do 2 m s<-1>, poželjno 0,5 do 1,5 m s<-1>. Takva ulazna brzina fluidizujućeg gasa osigurava razvijanje fluidizovanog sloj sa dve zone kao što je predmet ovog pronalaska, naročito za čestice rude koje imaju prečnik od između 20 do 60 µm i inertne čestice koje imaju prečnik između 0,1 do 2 mm.

[0036] Ponekad sama upotrebljena ruda sadrži SiO2ili druge inertne supstance, pri čemu dodatne inertne supstance ne moraju biti uvedene u reaktor. Mađutim, takođe je moguće umentnuti inertne čestice u reaktor kontinuirano. Uvođenje peska može biti učinjeno preko razdvojenog voda rud zajedno sa šaržom čestica rude.

[0037] Ovaj pronalazak dalje obuhvata uređaj za uklanjanje arsen i/ili antimon sulfida iz čestica rude koje sadrže bakar, nikl i/ili zlato sa karakteristikama patentnog zahteva 12. Takav uređaj obuhvata reaktor u kome se tokom rada formiraju fluidizovani slojevi. Taj reaktor karakteriše najmanje jedan vod za uvođenje čestica rude u reaktor, sredstva za injektiranje fluidizujućeg gasa u reaktor, najmanje jedan ispust za povlačenje čestica rude i gasni tok iz reaktora kao i najmanje jedan preliv za povlačenje čestica rude iz fluidizovanog sloja. Važno je da je ispust pozicioniran tako da tokom rada on bude pozicioniran iznad fluidizovanog sloja, a preliv je pozicioniran na položaj 80 % do 99 % ukupne visine fluidizovanog sloja merenog od dna reaktora, poželjno od mreže mlaznica. Sa ovakvimrasporedom, ruda može biti povučena sa vrlo malo povećanim SiO2sadržajem.

[0038] Dalje, uređaj prema ovom pronalasku je poželjno opremljen sa najmanje jedanim vazduh nepropusnim uvodnim uređajem(ima) za transportovanje čestica rude iz tog voda u reaktor bez dodavanje dodatnih količina kiseonika. Time, lokalne vrele tačke uzrokovane visokom brzinom oksidacije sumpora bivaju izbegnute. Moguć uvodni uređaj je vazduh nepropusni kaišni utovarivač koji ispušta materijal iznad nivoa fluidizovanog sloja i funkcioniše kao raspodeljivač po čitavom poprečnom preseku reaktora, jer se kaišni utovarivač sastoji od kaiša koji rotira visokom brzinim I injektira čestice visokom brzinom. Alternativno, takođe se može upotrebiti vazduh nepropusni pužni dodavač koji bi ispuštao u ili preko površine fluidizovanog sloja i koji bi uključivao standardne komponente, npr. zavojno vratilo, kućište, motor itd. kao i sklop preliva procep/čvrst materijal između kraja ritirajućeg zavojnog vratila i ulaza u fluidizovani sloj. Ovakav sklop služi svrsi zaštite ritirajućeg zavojnog vratila od visoke temperature kao i realizaciji reakcije unutartog pužnog dodavača. Dalje vazduh vazduh nepropusna opcija bila bi rotirajući grebač smešten na kupoli reaktora ispod kante za uvođenje. Distribucija šarže unutar površine poprečnog preseka fluidizovanog sloja realizuje se kroz šaržne cevi koje dolaze iz krova peći za pečenje optimalno do površine poprečnog preseka fluidizovanog sloja.

[0039] U poželjnom primeru izvođenja ovog pronalaska, fluidizujući gas se dovodi do reaktora sa fluidizovanim slojem kroz takozvanu mrežu mlaznica, ploču koja je perforirana sa 10 - 300 otvora po m<2>. Ti otvori su ispunjeni mrežastim mlaznicama kojih može biti više tipova uključujući sledeće: (i) koje se ne postiru mreže mlaznica i sa jedim otvorom u pravcu nagore (ii) koje se prostiru iznad mlaznice sa jednim ili više od jednog otvora pod uglom između 0 - 180° (iii) mrežaste mlaznice iste kao ove poslednje sa dodatnom karakterističnom kapom koja dalje štiti od blokiranje otvora.

[0040] Poželjno, tovaj uređaj takođe karakteriše donji ispusni izlaz iz fluidizovanog sloja za povlačenje bilo kog prevelikog materijala koji ometa održavanje prve i druge slojeve fluidizovanog sloja. Takav preveliki materijal može biti rezultat aglomeracije kalcinisanih čestica, aglomeracije calcinat/inertna čestica, prevelikih čestica rude/inertnih čestica unutar šarže fluidizovanog sloja, u kome je donji ispust pozicioniran u položaju oko najviše 20 % ukupne visine fluidizovanog sloja merenog od mreže mlaznica reaktora.

Fig.1 šematski prikazuje reaktor za prženje prema stanju tehnike, a

Fig.2 šematski prikazuje reaktor za prženje prema ovom pronalasku.

[0041] Fig.1 prikazuje reaktor 10 za delimično prženje čestica rude koje sadrže bakar, nikl i/ili zlato radi uklanjanja arsen i/ili antimon sulfida iz bakra. Preko voda 11, ruda se uvodi u reaktor 10, dok se SiO2čestice u formi peska uvode u reaktor 10 preko voda 12.

[0042] Ruda i SiO2čestice u formi peska formiraju fluidizovani sloj 1 iznad mreže mlaznica reaktora 2 pošto su čestice fluidizovane fluidizujućim gasom. Fluidizujući gas injektira iz mreže mlaznica reaktora 2 preko voda 13.

[0043] Dalje, moguće je dodati dodatni sadržaj vode preko voda 14 radi kontrole temperature reaktora.

[0044] Preko voda 15, mešavina obeju čestica se povlači iz fluidizovanog sloja 1.U međuvremenu, vrlo lagane čestice se transportuju u zonu slobodnog lebdenja 3 iznad fluidizovanog sloja 1. Odatle, čestice se povlače zajedno sa fluidizujućim gasom preko voda 16.

[0045] Iz voda 16, čestice/mešavina gasa se uvodi u ciklon 17 u kome se čestice razdvajaju od gasne struje. Gasna struja se izbacuju iz ciklona 17 preko voda 18, dok čestice prolaze u vod 15 preko voda 19.

[0046] Centralni problem sa kojim se susreće ovaj reaktor za prženje su visoki dodatni sadržaji peska od iznad > 10 mas.% i visok čak 20 mas.% od suve osnove što uzrokuje povećan zapreminski protok u daljim radnim fazama peska contaminiranog kalcinisanom rudom i problemima koji se odnose na prosečno vreme boravka, jer dodatni sadržaj peska zahteva visoke brzine fluidizujućeg gasa.

[0047] Rad reaktor kakav je prikazan na Fig.1 unutar opsega brzina od 0,5 do 1,5 m s<-1>za dobijanje vremena boravka vrednosti u opsegu od 0,5 - 1 h sa odgovarajućim sadržajem peska od do 10 mas.% u odnosu na suvu rudu, dovelo bi do niske koncentracije peska unutar fluidizovanog sloja, zbog toga, do previsokih lokalnih koncentracija rude. Kao rezultat, pesak odgovarajuće ne štiti čestice rude od sinterovanja.

[0048] Fig.2 prikazuje šematski reaktor 20 prema ovom pronalasku. Vlažna ruda sa sadržajem sumpora od 25 - 35 mas.% sumpora uvodi se u reaktor 20 preko voda 21. Dodatne SiO2čestice u formi peska mogu biti dodate preko voda 22 ako se to zahteva, npr. u slučaju izuzetnog gubitka inertnog materijala. Oba voda 21 i 22 otvaraju se u vazduh nepropusni uvodni uređaj 30, 30' za transportovanje čestica rude u reaktor bez bilo kog kontakta sa kiseonikom.

[0049] Dodatna SiO2struja je poželjno postavljena na 0 do 3 mas.% od ukupne masestruje, ali u bilo kom slučaju ispod 10 mas.%. Dalje, SiO2čestice imaju distribuciju veličina čestica od 0.1 mm do 2 mm. Umesto dodatnog peska, bilo koji drug inertni materijal može bitiupotrebljen, naročito takve supstance sa gustinom čestica sličnom ili većem od onih rude, naime iznad 2000 kg/m<3>. Moguće supstance su granulisana troska iz topljenje korišćenog u radu postrojenja za prečišćavanje bakra.

[0050] Vazduh ili bilo koji drugi oksidacioni medijum, npr. vazduh pomešan sa azotom iz separacione jedinice za vazduh, injektira se preko voda 23 u mrežu mlaznica 32 reaktora 20. Time, se uspostavlja fluidizovani sloj 31 sa ulaznom brzinom fluidizujućeg gasa u opsegu od 0,5 do 1,5 m s<-1>i prosečnim vremenom boravka čestica rude od 0,5 do 1 h.

[0051] Postupak obuhvata injektiranje vode preko voda 24 za temperaturnu kontrolu reaktora 20.

[0052] Preliv 25 je pozicioniran na položaju od najmanje 80 % ukupne visine fluidizovanog sloja 31 merenog od mreže mlaznica 32 reaktora 20. Preko izlaznog toka, čestice rude mogu biti povučene iz

1

fluidizovanog sloja 31. U tipičnom reaktoru, preliv 25 je smešten 0,5 m do 1,5 m iznad mreže mlaznica 32.

[0053] Dalje, čestice rude s takođe povlače zajedno sa fluidizujućim gasom preko ispusta 26 koji je pozicioniran tako da tokom rada on bude iznad fluidizovanog sloja u regionu slobodnog lebdenja.

Čestice i gas su prolaze kroz ispust 26 u ciklon 27 u kome se gas i čestice razdvajaju. SO2koji sadrži gas se uklanja preko voda 28, dok se čestice uvode u vod 25 preko voda 29. Donji ispust 34 koristi se za iapuštanje inertnih čestica s vremena na vreme .

[0054] Prema ideji ovog pronalaska, Fig.2 prikazuje dve zona 31 b, 31c i sloj 31a ispod ove dva zona. Rada ove dve zona i sloja, koji vodi uspeha ovog pronalaska, objašnjen je u nastavku:

Fiksni sloj sloja 31a štiti mrežu mlaznica 32 od sinterovanja. Ta zona 31a stvorena je distribuiranjem inertnih čestice pre puštanja u rad reaktora, sa prečnikom od više od 2 mm, poželjno preko sloja od 5 -20 cm iznad mreže mlaznica 32. Ove čestice su fiksirane i deluju kao vazduh permeabilnizid, nedozvoljavajući kalcinatu koji sadrži sumpor da dođe na vth rešetkaste mlaznice. Pad pritiska ovog sloja je nizak, tj. u opsegu od 0.1 - 1 kPa zasnovano na tačnoj granulometriji i obliku ovih čestice . Otuda, visoke temperature na ulazima mlaznica i odgovarajuće sinterovanje nije moguće, jer čestice rude ne tonu u ovaj sloj 31a. Gustina čvrstog materijala u ovoj zoni je viša od 1500 kg m<3>.

[0055] Prva zona 31b bogata je na inertnoj supstanci. Prva zona 31b je najveća zona fluidizovanog sloja 31. Ruda u kontatu sa prvom zonom 31b sprečava se od sinterovanje pošto je sadržaj inertnih čestica, npr. SiO2čestice u formi peska, visok. Poželjni uslovi za formiranje prve zone 31b su korišćenje preliva 25, distribucija veličine čestica inertnih čestica podrazumevajući 80 mas.% između 0.5 - 1.5 mm, ali u bilo kom slučaju 100 mas.% između 0.1 - 2mm, distribucija veličine čestica rude podrazumevajući 80 mas.% čestica, ispod 60 µm čestice ali u bilo kom slučaju 100 mas.% između 0 - 200 µm, brzina fluidizujućeg gasa unutar ove zona da bude 0,2 - 2 m s<-1>.

[0056] Druga zona 31c je bogata na česticama rude i formira, zbog toga, ledbeći kalcinatni sloj iznad prve zone 31b. Za dobijanje takve druge zone, parametri postupka koji su već pomenuti, što se tiče prve zone 31b, su potrebni. Iako je ova zona 31c bogata na kalcinatima sa tendencijom sinterovanja, kretanje ispodležećeg peskom bogatog sloja štiti rudu od sinterovanja.

[0057] U zaključku, ovaj nov reaktor može da radi sa manje od < 10 mas.% naročito 0 – 3mas.% dodatne inertne supstance. Usled niskog sadržaj inertnih čestica, rezultujući proizvod je visokog kvaliteta. Dalje, može se postići prosečno vreme boravka čvrstih čestica rude u opsegu od 0.5 - 1 h, koji su optimum za uklanjanje arsen. Dalje oksidacioni medijumi mogu biti upotrebljeni umesto vazduha, tako da dalje smanje mogućnost stvaranja vrelih tačka tokom stacionarnog stanja rada ili procedure startovanja, jer brzina oslobađanja toplote unutar fluidizovanog sloja i blizina mrežaste mlaznice funkcija sadržaja kiseonika u fluidizujućem gasu.

Primer

[0058] Sledeći jednostavan laboratorijski test pokazuje učinak ovog pronalaska.800 g SiO2čestica u formi peska i 200 g čestica rude stavljenu su unutar transparentne kolone od pleksiglasa (prečnik: 0,1 m). Na dno te column vazduh se uvodi kao fluidizujući gas, pri čemu se njegov protok povećava postepeno. Pri brzini iznad 0.1 m/s samo su čestice rude fluidizovane, dok pesak ostaju na dnu kolone. Iznad brzine fluidizujućeg gasa od 0.6 m/s, SiO2čestice su takođe fluidizovane. Držanjem brzine konstantnom, dve zone su formirane, pri čemu se najmanje 80 mas.% SiO2čestica nalazi neposredno iznad dna kolone formirajući vidljiv prvi sloj, pri čemu se najmanje 80 mas.% čestica rude nalaze u drugom sloju iznad prvog.

Spisak pozivnih oznaka:

[0059]

1 fluidizovani sloj

2 mreža mlaznica

3 slobodno lebdenje

10 reaktor sa fluidizovanim slojem

11-16 vod

17 ciklon

18, 19 vod

20 reaktor sa fluidizovanim slojem

21-26 vod

27 ciklon

28, 29 vod

30, 30' vazduh nepropusni uvodni uređaj

31 fluidizovani sloj

31a fiksni sloj

31b prva zona

31c druga zona

32 mreža mlaznica

33 slobodno lebdenje

34 donji ispust

Claims (16)

Patentni zahtevi

1. Postupak za uklanjanje arsen i/ili antimon sulfida iz čestica rude koje sadrže bakar, nikl i/ili zlato, u kome se čestice rude uvode u reaktor u kome se fluidizujući gas injektira u taj reaktor radi formiranja fluidizovanog sloja koji sadrži najmanje deo čestica rude i inertnih čestica, u kome se čestice rude zagrevaju u prisustvu inertnih čestica do temperature između 500 i 850 °C i u kome se čestice rude povlače iz reaktora, naznačen time, što najmanje 60 mas.% inertnih čestica čine prvu zonu fluidizovanog sloja i što najmanje 60 mas.% čestica rude čine drugu zonu iznad prve zone.

2. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što je prečnik najmanje 70 mas.% čestica rude manji od 60 µm i/ili što je prečnik najmanje 70 mas.% inertnih čestica između 0,5 do 1.5 mm.

3. Postupak prema zahtevu 1 ili 2, naznačen time, što su inertne čestice SiO2čestice .

4. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se najmanje više od 50 mas.%, poželjno više od 80 mas.% i čak poželjnije više od 90 mas.% čestica rude povučenih iz reaktora, povlače sa položaja iznad fluidizovanog sloja.

5. Postupak prema zahtevu 4, naznačen time, što se preostale čestice rude povlače iz fluidizovanog sloja kroz ispust pozicioniran na oko najmanje 80 % ukupne visine fluidizovanog sloja merenog od dna reaktora.

6. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time, što je sloj inertnih čestica smešten između dna reaktora i fluidizovanog sloja.

7. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time, što je prosečno vreme boravka čestica rude u reaktoru između 0,5 do 1 h.

8. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se čestice rude uvode u reaktor sa sadržajem vode između 5 do 10 mas.%.

9. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time, što the čestice rude fed u reaktor have a sadržaj sumpora of više od 25 mas.% zasnovano na the čestice rude u suvom stanju.

10. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time, što vazduh ili bilo kog drug kiseonik koji sadrži gas koristi as fluidizujući gas.

11. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se fluidizujući gas injektira u reaktor sa a brzinom od 0,2 do 2 m s<-1>.

12. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se inertne čestice uvode u reaktor kontinuirano.

13. Uređaj za uklanjanje arsen i/ili antimon sulfida iz čestica rude koje sadrže bakar, nikl i/ili zlato, koji obuhvata reaktor (20) u kome se tokom rada formira fluidizovani sloj (31), sa najmanje jednim vodom (21) za uvođenje čestica rude u reaktor (20), sredstvom(23) za injektiranje fluidizujućeg gasa reaktor (20), najmanje jedan ispust (26) za povlačenje čestica rude iz reaktora (20), u kome je ispust (26) pozicioniran tako da se tokom rada on pozicionira iznad fluidizovanog sloja (31), i sa prelivom (25) za povlačenje čestice rude iz fluidizovanog sloja (31), u kome je preliv (25) pozicioniran na položaju od najmanje 80 % ukupne visine fluidizovanog sloja (31) merenog od dna reaktora (20).

14. Uređaj prema zahtevu 13, okarakterisan vazduh nepropusnim uvodnim uređajem (25) za transportovanje čestica rude iz voda (21) u reaktor (20).

15. Uređaj prema zahtevu 13 ili 14, okarakterisan mrežom mlaznica (32) za injektiranje fluidizujućeg gasa u reaktor (20).

16. Uređaj prema svakom od zahtevima 13-15, okarakterisan donjim ispustom (34) za povlačenje čestice rude iz fluidizovanog sloja (31), u kome je donji ispust (34) pozicioniran na položaj koji je oko najviše 20 % ukupne visine fluidizovanog sloja merenog od dna reaktora (20).