RS60984B1

RS60984B1 - Obrada složenog sulfidnog koncentrata

Info

Publication number: RS60984B1
Application number: RS20201297A
Authority: RS
Inventors: Maija-Leena Metsärinta; Satu Jyrkönen; Jussi Liipo
Original assignee: Outotec Finland Oy
Priority date: 2014-11-10
Filing date: 2015-11-10
Publication date: 2020-11-30
Also published as: FI127945B; WO2016075368A1; US20180298467A1; EA201790901A1; EP3218527A1; CA2966706A1; CA2966706C; EP3218527B1; CN107002173A; EA033630B1; CN107002173B; US10501824B2; ZA201703564B; FI20145980A7; ES2828714T3

Description

Opis

OBLAST PRONALASKA

[0001] Predmetni pronalazak se odnosi na obradu koncentrata rude za luženje, a tačnije na postupak obrade složenog sulfidnog koncentrata koji sadrži Ni, Cu, Co, Fe i/ili PGM.

STANJE TEHNIKE PRONALASKA

[0002] CA2098521 stavlja na uvid javnosti postupak za proizvodnju visokokvalitetnog niklovog kamenca i visokooksidovane šlјake u fleš peći za topljenje, i za redukciju šlјake iz fleš peći za topljenje, i za sulfidizaciju nastalog kamenca u električnoj peći. Kamenac proizveden u fleš peći za topljenje i u električnoj peći direktno se vodi na dalјu hidrometaluršku obradu. Postupak se sastoji od sušenja, toplјenja prženjem, čišćenja šlјake i sulfidizacije u jednoj ili dve električne peći i prečišćavanja gasa za sve faze procesa. Ovaj postupak zahteva mnogo energije za sušenje, mnogo tehničkog kiseonika za toplјenje i mnogo energije za proizvodnju tehničkog kiseonika i ulјa ili drugog goriva za toplјenje. Ovaj postupak zahteva i koks ili neko drugo redukciono sredstvo (reduktant) za čišćenje šlјake. Upotreba organskog goriva i redukcionih sredstava u ovom procesu proizvodi značajne količine emisije CO2. Ovim postupkom dobijaju se dve različite vrste kamenca: kamenac od toplјenja i kamenac od redukcije. To znači da su potrebna i dva različita procesa luženja. Upotreba goriva povećava količinu protoka gasa, a za veliki protok gasa potreban je veliki kotao i gasovod. Dalјe, korak toplјenja zahteva visoke temperature i zidove peći sa mnogo rashladne vode.

[0003] Za stanje tehnike, takođe, upućujemo na Extractive Metallurgy of Nickel, Cobalt and Platinum-Group Metals, Crundwell et al., 2011, ISBN 978-0-08-096809-4, str. 199-209 i na US 4,344,793, koji predstavlјa proces redukcionog toplјenja.

KRATAK OPIS PRONALASKA

[0004] Cilј predmetnog pronalaska je, prema tome, da obezbedi postupak za ublažavanje gore navedenih nedostataka. Cilјevi pronalaska postižu se postupkom koji se karakteriše onim što je navedeno u nezavisnim patentnim zahtevima. Poželјna tehnička rešenja pronalaska stavljena su na uvid javnosti u zavisnim patentnim zahtevima.

[0005] Pronalazak se zasniva na shvatanju da je moguće proizvesti jednu vrstu kamenca i ekonomičnijem povećanju kada se koristi postupak iz ovog pronalaska.

[0006] Prednost postupka prema predmetnom pronalasku je što je moguće dovođenje koncentrata u postupak bez sušenja. Ako se mali deo koncentrata dovede direktno u korak toplјenja, potrebna je samo mala sušara. Kao rezultat nije potrebna para i/ili gorivo i azot ili je samo mala količina pare i azota potrebna za sušenje.

[0007] Dalјe sa postupkom iz predmetnog pronalaska nije potrebna fleš peć za topljenje, iako se koristi koncentrat koji sadrži značajne količine MgO i drugih oksidnih materijala. Zbog toga za obogaćivanje kiseonikom nije potreban tehnički kiseonik i nije potrebno zagrevanje vode u hladnjacima. Pored toga, nije potreban gorionik koncentrata, jer se koncentrat suši i brzo reaguje do cilјanog nivoa.

KRATAK OPIS CRTEŽA

[0008] U dalјem tekstu pronalazak će biti detalјnije opisan pomoću poželјnih tehničkih rešenja sa upućivanjem na priložene [prateće] crteže, u kojima

Slika 1 prikazuje dijagram toka postupka predmetnog pronalaska koji prikazuje prvo tehničko rešenje pronalaska;

Slika 2 prikazuje dijagram toka postupka predmetnog pronalaska koji prikazuje drugo tehničko rešenje pronalaska;

Slika 3 prikazuje dijagram toka postupka predmetnog pronalaska koji prikazuje treće tehničko rešenje pronalaska;

Slika 4 prikazuje dijagram toka postupka predmetnog pronalaska koji prikazuje četvrto tehničko rešenje pronalaska; i

Slika 5 prikazuje dijagram toka postupka predmetnog pronalaska koji prikazuje peto tehničko rešenje pronalaska.

DETALJNI OPIS PRONALASKA

[0009] Predmetni pronalazak obezbeđuje postupak obrade složenog sulfidnog koncentrata, koji obuhvata korake:

(a) prženja vlažnog ili suspendovanog složenog sulfidnog koncentrata u peći na temperaturi od najmanje 720°C da bi se dobio proizvod kalcinacije; gde se kiseonik uvodi u korak (a) prženja kao vazduh obogaćen kiseonikom;

(b) toplјenje proizvoda kalcinacije dobijenog u koraku (a) pod inertnom ili atmosferom bez kiseonika u peći za topljenje da se dobije kamenac;

(c) granuliranje kamenca dobijenog u koraku (b) da bi se dobio granulat kamenac koji se uvodi u naknadni proces luženja.

[0010] Postupak prema predmetnom pronalasku je posebno pogodan za složeni koncentrat sulfida koji sadrži Ni, Cu, Co, Fe i/ili PGM (metal(e) iz grupe platine). Postupak prema predmetnom pronalasku omogućava obradu malih naslaga kao i složenih sulfidnih ruda i/ili koncentrata koji sadrže sulfide nekoliko, a najmanje dva metala. Na primer, takav složeni sulfidni koncentrat se može dobiti iz složene sulfidne rude koja sadrži 2 do 20 mas.% Ni, 0 do 15 mas.% Cu i 10 do 55 mas.% Fe u odnosu na ukupnu masu koncentrata. Koncentrat, takođe, sadrži manje količine ostalih metala. Prema tome, izraz „složeni sulfidni koncentrat“, kako je ovde upotrebljen, poželјno se odnosi na koncentrate dobijene iz složenih sulfidnih ruda koji sadrže sulfide dva ili više, poželјno tri ili više metala.

[0011] Prema postupku predmetnog pronalaska, sav kompleks sulfidnog koncentrata može se uvesti u korak (a) prženja. Alternativno, prvi deo kompleksnog sulfidnog koncentrata uvodi se u korak (a) prženja, a preostali drugi deo uvodi se u koraku (b) toplјenja nakon sušenja. Uobičajeno, u takvom slučaju prvi deo čini 80 do 90% ukupne količine tretiranog složenog sulfidnog koncentrata.

[0012] Prženje se može izvoditi u doboš peći ili u peći sa fluidizovanim slojem. Prženje u fluidizovanom sloju može se postići ili u ključalom sloju ili u cirkulišućem sloju. Cirkulišući sloj je moguć u slučaju kada se uglavnom gvožđe mora oksidovati.

[0013] Želјeni ishod koraka (a) prženja zavisi od lokalnog pritiska kiseonika i temperature.

[0014] Temperatura koraka (a) prženja trebalo bi da bude najmanje 720°C, jer sulfati nisu poželjni u proizvodu, a na primer gvožđe, bakar i nikl formiraju sulfate na temperaturama ispod 700°C. Najviša moguća temperatura prženja zavisi od sastava koncentrata, jer nije poželјno sinterovanje proizvoda kalcinacije ili sloja izazvanog toplјenjem. Povolјno je da temperatura prženja u koraku (a) iznosi od 720 do 870°C, još poželјnije od 750 do 850, najpoželјnije od 780 do 820°C. Na temperaturama iznad 870°C, kompleksni sulfidni koncentrati teže da proizvedu toplјene faze.

[0015] Kiseonik se uvodi u korak (a) prženja kao vazduh obogaćen kiseonikom. Potrebna količina kiseonika u koraku (a) prženja zavisi od kvaliteta složenog sulfidnog koncentrata i želјene koncentracije sulfida dobijenog proizvoda kalcinacije. Prženje se poželјno izvodi u takvim uslovima prženja (pritisak i temperatura kiseonika) da se ne formiraju sulfati. Parcijalni pritisak kiseonika zavisi od želјenog kvaliteta kamenca i obično je ispod 1000 Pa.

[0016] Sadržaj sumpora u proizvodu kalcinacije se povolјno kontroliše. Postupkom iz predmetnog pronalaska moguće je dobiti proizvod kalcinacije sa sadržajem sumpora ispod 10% m/m. U zavisnosti od sadržaja sumpora u proizvodu kalcinacije, kvalitet proizvedenog kamenca se prilagođava tokom prženja i/ili toplјenja.

[0017] Ako se u podesi kvalitet kamenca u koraku (a) prženja, koeficijent kiseonika se održava tako da će sadržaj sumpora u proizvodu kalcinacije biti takav da će toplјeni proizvod kalcinacije sa fluksom u koraku (b) toplјenja proizvesti želјeni kamenac za luženje. Za kontrolu, ali ne i potpuno uklanjanje sadržaja sumpora u proizvodu kalcinacije, moguće je povećati temperaturu gornjeg dela peći i ciklona koji se koristi za prečišćavanje otpadnih gasova dobijenih iz koraka (b) prženja upotrebom sekundarnog vazduha za oksidaciju sumpora iz prašine. Na taj način će se kontrolisati sadržaj sumpora u proizvodu kalcinacije, ali neće biti potpuno uklonjen. Ovo nudi mogućnost smanjenja vremena zadržavanja. Za potpuno uklanjanje sumpora trebalo bi duže vreme zadržavanja. Prema predmetnom pronalasku, sadržaj sumpora u proizvodu kalcinacije može poželјno biti do 10% m/m, u zavisnosti od tipa postupka.

[0018] Ako se kvalitet kamenca prilagodi tokom toplјenja, tada se osušeni kompleksni sulfidni koncentrat dovodi u korak (b) toplјenja. Osušeni složeni sulfidni koncentrat se može dovoditi u peć za toplјenje pomoću šuplјe elektrode ili ubrizgavanjem.

[0019] Otpadni gas koji nastaje u koraku (a) prženja obično se dovodi u kotao za rekuperaciju otpadne toplote koji uklanja toplotu i proizvodi paru. Zatim se para može koristiti od sušenja, luženja i drugih procesa. Prašina proizvoda kalcinacije se obično uklanja iz otpadnog gasa u kotlu, ciklonu(ima) i/ili električnom taložniku (električnim taložnicima). Prečišćeni otpadni gas može se dovesti do postrojenja za kiseline.

[0020] Kada se koristi ciklon za prženje u cirkulišućem sloju, on je postavljen ispred kotla za otpadnu toplotu. Obnovljeni proizvod kalcinacije iz ciklona i kotla može se direktno uvesti u korak (b) toplјenja jer zbog optimizovanog koeficijenta kiseonika prašina proizvoda kalcinacije ne sadrži sulfate.

[0021] Proizvod kalcinacije dobijen u koraku (a) može se direktno uvesti u peć za toplјenje u koraku (b) toplјenja kao vrući proizvod kalcinacije iz peći za prženje. Kada se proizvod kalcinacije dovodi u korak (b) toplјenja vruć, toplјenje je brzo i efikasno. Uobičajeno se vodi kroz obloženu cev, gde se može zagrevati ili održavati vrućim pomoću otpadnih gasova iz peći za toplјenje, do rotirajućeg prstena za dovod i dalјe do peći za toplјenje, ili pomoću dovodne cevi, gde se može zagrejati ili održavati vrućim pomoću otpadnih gasova peći za toplјenje do same peći za toplјenje.

[0022] Toplјenje u koraku (b) može se izvoditi u šaržama ili kontinuirano. Suvi koncentrat složenog sulfida se meša sa proizvodom kalcinacije dobijenim iz koraka (a) i dovodi se u peć za toplјenje ili se proizvod kalcinacije dovodi kao što je ranije opisano, a suvi koncentrat složenog sulfida se ubrizgava ili puni kroz šuplјe elektrode.

[0023] Toplјenje se poželјno izvodi pomoću električne peći kao što je peć za toplјenje. Električna peć može biti zagrevana otporom Soderbergovim elektrodama ili DC peć (na jednosmernu struju).

[0024] Atmosfera gasa u koraku (b) toplјenja je inertna, tj. bez kiseonika. Protok gasa je obično vrlo nizak i stoga je količina prašine svedena na minimum.

[0025] Temperatura koraka (b) toplјenja je obično od 1250 do 1500°C, poželјno od 1300 do 1450°C. Optimalna temperatura nudi mogućnost optimizacije potrebe za energijom i dobijanja vrednih metala u kamencu.

[0026] Otpadni gas koji nastaje u koraku (b) toplјenja poželјno se koristi za zagrevanje proizvoda kalcinacije pre hlađenja bilo direktnim bilo indirektnim hlađenjem i čisti se ispiranjem gasova (eng. scrubbing) ili vrećastim filterom.

[0027] Kamenac, proizveden u peći za toplјenje tokom koraka (b) toplјenja, posle toga se granulira, jer je fino zrno moguće izlužiti bez mlevenja.

[0028] Prašina granulacionog gasa može se ukloniti ciklonom. Iz ciklona, gasovi se mogu dovesti do višestrukog pročišćavača (skrubera) za uklanjanje sumpor-dioksida i drugih nečistoća pomoću npr. rastvora natrijum-hidroksida.

[0029] Postupkom predmetnog pronalaska kamenac se vrlo jasno odvaja od šlјake. Dalјe, šlјaka dobijena postupkom prema predmetnom pronalasku ne sadrži ili sadrži vrlo malo bakar sulfida, koji bi mogao poremetiti inertnost šlјake.

[0030] Slika 1 prikazuje kao prvi primer procesa predmetnog pronalaska procesne tokove procesa u kojima se sav složeni koncentrat (1) sulfida dovodi kao mokar ili kao mulj u peć (10a) sa fluidizovanim slojem koja ima cirkulišući sloj za postizanje koraka (a) prženja. U postupku prikazanom na slici 1, kvalitet kamenca se podešava u peći sa fluidizovanim slojem, tj. koeficijent kiseonika se održava kao takav da će sadržaj sumpora u dobijenom proizvodu (2) kalcinacije biti takav da će toplјeni proivod kalcinacije sa fluksom proizvesti u električnoj peći (20) želјeni kamenac (3) za luženje.

[0031] Kao što je prikazano na slikama 2 do 5 kao dalјim primerima pronalaska, deo tretiranog složenog sulfidnog koncentrata može se direktno dodavati u korak (b) toplјenja bez prženja, pod uslovom da se direktno dovedeni deo složenog sulfidnog koncentrata prvo osuši. Na slikama 2 do 5, slične komponente su označene istim pozivnim oznakama kao i na slici 1.

[0032] Kao što je prikazano na slikama 2 do 5 kao od drugom do petom primeru postupka predmetnog pronalaska, prvi deo (npr. 80%) (1a) složenog sulfidnog koncentrata dovodi se kao vlažan ili kao mulj u peć (10b) sa fluidizovanim slojem koja ima ključajući sloj za postizanje koraka (a) prženja.

[0033] Kao što je prikazano na svakoj od slika 1 do 5, proizvod (2) kalcinacije dobijen u peći (10a ili 10b) za prženje vodi se na toplјenje u peć (20) za toplјenje direktno iz peći (10) za prženje kroz obloženu cev ili rotirajući prsten za dovod da bi se dobio kamenac (3). U svim primerima sa slika 1 do 5 električna peć se koristi kao peć za toplјenje. U postupcima prikazanim na slikama 2 do 5, kvalitet kamenca se podešava tokom toplјenja, a drugi deo (1b) složenog sulfidnog koncentrata (npr. 20%) se nakon sušenja u sušilici (15) dovodi u električnu peć (20) kroz šuplјu elektrodu ili ubrizgavanjem.

[0034] Dalјe, upućujući na slike 1 do 5, otpadni gas (4a) iz prženja dovodi se u kotao (30) za rekuperaciju otpadne toplote, koji uklanja prašinu proizvoda kalcinacije i toplotu i proizvodi paru (5). Para (5) se koristi za sušenje, luženje i/ili druge procese. Prašina (2a, 2b, 2c) proizvoda kalcinacije uklanja se iz ohlađenog gasa (4b) u ciklon(e) (40) i električne taložnike (50). Prečišćeni gas (4c) vodi se u postrojenje (60) za kiseline.

[0035] Kao što je prikazano na slikama 2 do 5, ciklon (40) je obično postavljen iza kotla (30) za otpadnu toplotu. Međutim, upućujući na sliku 1, ciklon (40) je postavljen iza peći (10) za prženje i pre kotla (30) za otpadnu toplotu kada korišćena peć (10) za prženje ima cirkulišući sloj.

[0036] Uz upućivanje na slike 1 do 5, proizvod (2a i 2b, redom) kalcinacije dobijen iz kotla (30) za otpadnu toplotu i ciklona (40) ide direktno u električnu peć (20) za toplјenje. Kako je koeficijent kiseonika optimizovan u prženju, ova prašina ne sadrži sulfate. Kao što je prikazano na slikama 2 i 3, takođe proizvod (2c) kalcinacije dobijen iz električnog taložnika (50) može se dovesti do električne peći (20) za toplјenje. Međutim, kao što je prikazano na slikama 1, 4 i 5, u nekim slučajevima je količina prašine u električnom taložniku (50) mala i/ili sadrži nečistoće i zbog toga se može ukloniti iz cirkulacije.

[0037] Kao što je prikazano na svakoj od slika 1 do 5, kamenac (3) dobijen iz električne peći (20) se obično granulira u granulaciji (70), a granulirani kamenac (3a) se odvodi u naknadni proces luženja.

[0038] Kao što je prikazano na svakoj od slika 1 do 5, gas (8) iz električne peći (20) hladi se i prečišćava upotrebom skrubera ili vrećastog filtera (80).

[0039] Kao što je dalјe prikazano na slikama 3 i 4, takođe je moguće dovesti šlјaku (7a) dobijenu iz električne peći (15) do peći (90) za prečišćavanje šlјake, gde se šlјaka može redukovati u prisustvu koksa (9) da bi se dobila inertna šlјaka (7b) i dalјi kamenac (3b). Dalji kamenac (3b) se, takođe, može dovesti do granulacije (70). Gas (8b) iz peći (90) za prečišćavanje šlјake hladi se i prečišćava pomoću skrubera ili vrećastog filtera (85).

[0040] Stručnjaku u ovoj oblasti biće očigledno da se, kako tehnologija napreduje, inventivni koncept može primenjivati na razne načine. Pronalazak i njegova ostvarenja nisu ograničeni na ovde opisane primere, već mogu da variraju u okviru obima patentnih zahteva.

PRIMERI

Primer 1

[0041] Složeni sulfidni koncentrat: Cu 9%, Ni 2.3%, Co 0.1% i PGM 10 g/t, FeS 46% i gangue 54% tretiran je u laboratorijskim razmerama metodom ovog pronalaska da bi se proizvele sledeći oblici šlјake i kamenca:

[0042] Posebno je uočljivo da se kamenac u ovim laboratorijskim eksperimentima vrlo jasno odvojio od šlјake. Sadržaj sumpora u šlјaci bio je vrlo nizak. To znači da šlјaka ne sadrži bakar sulfid koji bi mogao da naruši njenu inertnost. Ovaj kamenac je uglavnom bio bakar sulfid, nikal sulfid i nikal-gvožđe sulfid. Kamenac je sadržao malo metalnog bakra, ali nije imao metalnog gvožđa.

Claims

Patentni zahtevi

1. Postupak obrade složenog sulfidnog koncentrata, koji obuhvata korake

(a) prženja vlažnog ili suspendovanog složenog sulfidnog koncentrata u peći (10) na temperaturi od najmanje 720°C da bi se dobio proizvod kalcinacije; gde se kiseonik uvodi u korak (a) prženja kao vazduh obogaćen kiseonikom;

(b) toplјenje proizvoda kalcinacije dobijenog u koraku (a) pod inertnom ili atmosferom bez kiseonika u peći (20) za toplјenje da bi se dobio kamenac;

(c) granuliranje kamenca dobijenog u koraku (b) da bi se dobio granulirani kamenac koji se odvodi u naknadni proces luženja.

2. Postupak prema patentnom zahtevu 1, gde složeni sulfidni koncentrat sadrži Ni, Cu, Co, Fe i/ili PGM.

3. Postupak prema patentnom zahtevu 1 ili 2, gde proizvod kalcinacije ima sadržaj sumpora ispod 10% m/m.

4. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 3, gde je peć u koraku (a) doboš peć ili peć sa fluidizovanim slojem.

5. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 4, gde je temperatura prženja u koraku (a) od 720 do 870°C, poželјnije od 750 do 850, najpoželјnije od 780 do 820°C.

6. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 5, gde je parcijalni pritisak kiseonika ispod 1000 Pa.

7. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 6, gde se prženje u koraku (a) postiže u ključalom sloju.

8. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 7, gde je temperatura toplјenja u koraku (b) od 1300 do 1450°C.

9. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 8, gde se prvi deo složenog sulfidnog koncentrata uvodi u korak (a) prženja, a preostali drugi deo uvodi u korak (b) toplјenja nakon sušenja.

10. Postupak prema patentnom zahtevu 9, gde prvi deo čini 80 do 90% ukupne količine složnog sulfidnog koncentrata koji se obrađuje.

11. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 9, gde peć (20) za toplјenje je električna peć.