RS95504A

RS95504A - Postupak rafinacije koncentrata koji sadrže dragocene metale

Info

Publication number: RS95504A
Application number: YUP-955/04A
Authority: RS
Inventors: Tuula Makinen; Minna Eerola; Jukka Laulumaa; Ilkka Kojo; Nils Merikanto
Original assignee: Outokumpu Oyj,
Priority date: 2002-05-03
Filing date: 2003-05-02
Publication date: 2007-02-05
Also published as: PL372600A1; EA200401237A1; EA006620B1; US20050217422A1; MXPA04010718A; FI20020835A7; BR0309679A; CN1650037A; FI20020835A0; AU2003240873A1; JP2005524768A; CA2484416A1; EP1509628A1; WO2003093516A1; KR20040099476A; ZA200408570B; FI114808B

Abstract

Pronalazak se odnosi na postupak rafinacije koncentrata plemenitih metala, i prema tom postupku, najmanje koncentrat (9) plemenitog metala, reakcioni gas (10), topitelj (11) i leteća prašina (12) koji se obradjuju uvode se zajedno u reakcioni trup (3) peci (1) za topljenje suspenzije; u pec (1) za topljenje suspenzije formiraju se odvojene faze kamenca (8) i troske (7); i troska formirana u peci za topljenje suspenzije prevodi se u električnu peć (2) tako da se stvaraju metalizovani kamenac (14) i otpadna troska (13). Zatim se kamenac (8) iz peći za topljenje suspenzije prevodi u hidrometaluršku obradu (15), a troska prevedena u električnu peć obradjuje se zajedno da redukcionim sredstvom i, po potrebi, sa sredstvom za snižavanje tačke topljenja ili poboljšanje fluidnosti, a stvoreni metalizovani kamenac (14) prevodi se ili na hidrometaluršku obradu (16) ilise vraća u peć (1) za topljenje suspenzije.

Description

POSTUPAK RAFINACIJE KONCENTRATA KOJI SADRŽE PLEMENITE

METALE

Ovaj pronalazak odnosi se na postupak rafinacije koncentrata koji sadrži plemeniti metal kakav je opisan u preambuli zahteva 1. U postupku prema ovom pronalasku koristi se peć za topljenje suspenzije; kamenac koji se nagradi u toj peći prevodi se u hidrometaluršku obradu, a troska se redukuje u električnoj peći. Metalizirani kamenac koji se nagradi u električnoj peći se ili vraća u peć za topljenje suspenzije ili u hidrometaluršku obradu zajedno sa ili odvojeno od kamenca iz peći za topljenje suspenzije.

Uopšteno govoreći, plemeniti metali, Au, Ag, Pt, Pd, Rh i Ir, proizvode se u svetu korišćenjem različitih postupaka proizvodnje. Zlato se proizvodi bilo direktno, korišćenjem posebne osobine zlata ili kao sporedan proizvod u tradicionalnoj proizvodnji bakra. Najveća količina platine i značajan deo paladijuma proizvodi se u svetu prvenstveno korišćenjem električnih peći. Najveći deo svetske proizvodnje paladijuma je baziran na proizvodnji nikla kao sporednog proizvoda iz ruda putem korišćenja suspenzionih tehnika, gde je dobijeni međuproizvod koncentrat nikla. Bitna faza u oba postupka je korišćenje konvertora kao dela postupka. Međutim, korišćenje konvertora u postupku je štetno, jer se povećavaju emisije sumpordioksida i međuproizvoda izazvanih transportom rastopa. Kamenac dobijen na gore opisane načine dalje se obrađuje u hidrometalurškim pogonima. Postoji više različitih hidrometalurških postupaka za dalju rafinaciju kamenca dobijenog topljenjem, gde plemeniti metali treba da budu izdvojeni kao sporedni proizvodi.

Finska prijava patenta 890 395 opisuje postupak proizvodnje i postrojenja za proizvodnju kamenca nikla visoke čistoće. Prema tom postupku kamenac nikla visoke čistoće proizvodi se direktno u peći za topljenje suspenzije. Najmanje se troska iz peći za topljenje suspenzije redukuje u električnoj peći, gde se formiraju troska električne peći i metalizirani kamenac, tako da se najmanje deo metalizovanog kamenca vraća u peć za topljenje suspenzije kao napajanje.

Iz finskog patenta broj 94,538 poznat je postupak za proizvodnju kamenca nikla visoke čistoće i vrlo oksidisane troske u plamenoj peći za topljenje, kao i postupak za redukciju troske iz plamene peći za topljenje i za sulforizaciju nagrađenog kamenca u električnoj peći. Kamenac nagrađen u plamenoj peći i u električnoj peći uvodi se direktno u dalju hidrometaluršku obradu. Posebna svrha tog pronalaska, precizno rečeno, je da pojednostavi postupak proizvodnje kamenca nikla visoke čvrstoće i da se izbegne upotreba konvertora u postupku.

Predmet ovog pronalaska je da obezbedi novi tip postupka za rafinaciju koncentrata plemenitih metala tako što se plemeniti metali izdvajaju korišćenjem postupka topljenja suspenzije. Drugi predmet ovog pronalaska je da obezbedi postupak rafinacije koncentrata čija vrednost leži u plemenitim metalima sadržanih u koncentratu, a kada nikal i/ili bakar predstavljaju sporedan proizvod po vrednosti.

Novost pronalaska opisana je u karakterišućem delu zahteva 1. Druga ostvarenja ovog pronalaska okarakterisana su onime stoje izneto u preostalim zahtevima.

Postupak prema ovom pronalasku za rafinaciju koncentrata plemenitih metala ima nekoliko prednosti. Pronalazak se odnosi na postupak za rafinaciju plemenitih metala, i prema tom postupku najmanje tretirani koncentrat plemenitog metala, reakcioni gas, agens za formiranje troske ili topitelj i leteća prašina zajedno se uvode u reakcioni trup peći za topljenje suspenzije, tako da se u peći za topljenje suspenzije stvaraju odvojene faze kamenca i troske. Troska stvorena u peći za topljenje suspenzije prevodi se u električnu peć, dok se metalizirani kamenac i otpadna troska nagrađuju, a potom se kamenac iz peći za topljenje suspenzije prevodi na hidrometaluršku obradu, a troska prevedena u električnu peć obrađuje se zajedno sa redukcionim sredstvom i moguće sa sredstvom za snižavanje tačke topljenja ili povećanje fluidnosti, a nagrađeni metalizirani kamenac prevodi se bilo na hidrometaluršku obradu ili se vraća u peć za topljenje suspenzije. Prema ovom pronalasku, u rafinaciji koncentrata plemenitih metala, naročito platine i paladijuma pogodno se koristi peć za topljenje suspenzije kao stoje plamena peć za topljenje.

Postupak prema ovom pronalasku za rafinaciju koncentrata plemenitih metala takođe se može koristiti tako što se deo koncentrata plemenitog metala zamenjuje koncentratom sulfida. Međutim, postupak prema ovom pronalasku suštinski se razlikuje od pomenute objavljene prijave patenta ( FI patent 890,395 i FI patent 94538), jer je sirovina koja se koristi u ovom postupku koncentrat plemenitog metala , a ne koncentrat nikla, tako da se ne formira kamenac nikla visoke čistoće.

Prema pogodnom ostvarenju ovog pronalaska, kamenac koji se dobije iz peći za topljenje suspenzije i metalizovani kamenac dobijen iz električne peći, granulišu se pre hidrometalurške obrade. Prema različitim primenama ovog pronalaska, kamenac iz peći za topljenje suspenzije i metalizirani kamenac iz električne peći, obrađuju se ili u istom hidrometalurškom postupku ili u različitim postupcima. Prema poželjnom ostvarenju ovog pronalaska, u hidrometalurškom postupku, takođe se u najmanje jednoj fazi luži kamenac iz peći za topljenje suspenzija. Na taj način izdvajaju se željene komponente koncentrata. Prema jednom ostvarenju ovog pronalaska, takođe se u najmanje jednoj fazi luži metalizovani kamenac u hidrometalurškom postupku, a koji je nastao u električnoj peći. Prema poželjnom ostvarenju ovog pronalaska luženje kamenca odigrava se u sulfatnij atmosferi. Prema drugom ostvarenju ovog pronalaska luženje se odigrava u hloridnoj atmosferi. Prema sledećem ostvarenju ovog pronalaska, plemeniti metali izdvajaju se iz ostatka luženja. Prema poželjnom ostvarenju ovog pronalaska železni talog koji se nagrađuje u hidrometalurškoj obradi kamenca i metalizovanog kamenca odvodi se u peć za topljenje suspenzije.

U postupku prema ovom pronalasku, energija koju sadrži sirovina, kao što je toplota oksidacije koju sadrže železo i sumpor, efikasnije se koristi nego ako bi koncentrat bio obrađivan u primarnoj električnoj peći. Budući da se u ovom postupku faza kamenca odvaja od faze troske u dva koraka, u peći za topljenje suspenzija i u električnoj peći izdvajanje plemenitih metala značajno je povećano u poređenju sa obradom u primarnoj električnoj peći. U postupku prema ovom pronalasku, količina stvorenih izlaznih gasova značajno je manja nego kada se koristi samo primarna električna peć za tretiranje koncentrata. U postupku prema ovom pronalasku takođe se smanjuju gubici prašine. Relativno manja količina gasa omogućava izdvajanje i proizvodnju sumpordioksida bilo kao čistog sumpordioksida ili kao sumporne kiseline. Ovime su smanjena potrebna ulaganja vezana za gas i sumpordioksid u odnosu na postupak zasnovan na odgovarajućoj primarnoj električnoj peći koja ispunjava ekološke zahteve. Eliminacija upotrebe konvertora rezultuje gore opisanim prednostima jer se više ne koriste primarne električne peći.

Pronalazak je detaljnije opisan uz poziv na priložen nacrt.

Fig. 1 prikazuje šemu postupka prema ovom pronalasku.

Na Fig. 1 ilustrovana je peć 1 za topljenje suspenzije, kao što je plamena peć za topljenje, koja se koristi u postupku prema ovom pronalasku. U gornji deo reakcionog trupa 3 peći 1 uvodi se koncentrat 9 plemenitog metala, oksidacioni gas 10, sredstvo za formiranje troske tj. topitelj 11 i leteća prašina 12 iz faze hlađenja izlaznih gasova u bojleru 6 zagrevan otpadnom toplotom. U peć 1 za topljenje suspenzije takođe se može uvoditi železni talog obrazovan u hidrometalurškim obradama 15 i 16 kamenca. Sastojci koji se uvode u reakcioni trup 3 međusobno reaguju i na dnu taložnika 4 obrazuje se sloj 8 kamenca, a iznad njega sloj 7 troske. Gasovi koji se stvaraju u peći 1 za topljenje suspenzije uklanjaju se kroz uzlazni kanal 5 u bojler 6 zagrevan otpadnom toplotom, odakle se nastale leteće prašine 12 recirkulišu ponovo u peć 1 za topljenje suspenzije, a izlazni gasovi 18 se sprovode na dalje procesiranje. Značajan deo koncentrata 9 su plemeniti metali akumulirani u taložniku 4, najvećim delom u sloju 8 kamenca. Kamenac se podvrgava granulaciji 17 i odvodi se na dalju hidrometaluršku obradu 15 gde se kamenac luži, pri čemu se plemeniti metali poslednji luže.

Sloj 7 troske nagrađen u peći 1 zatopljenje suspenzije odvodi se u električnu peć 2 u koju se, pored oksidisane troske i redukcionog sredstva uvodi, ako je potrebno, sumporisani ili drugi materijal za snižavanje tačke topljenja i za poboljšanje fluidnosti kako bi se podesila tačka topljenja kamenca koji treba da se nagradi. U električnoj peći 2, kao rezultat procesa redukcije, nagrađuju se metalizovani kamenac 14 i troska 13. Bez dodatka sumpora sadržaj sumpora u metalizovanom kamencu može da ostane vrlo nizak, pa shodno tome tačka topljenja i viskoznost mogu ostati visoki. U električnoj peći 2 plemeniti metali se uglavnom transferišu u kamenac 14 koji se dalje, prema ovom pronalasku prevodi u hidrometaluršku obradu 16 bilo zajedno sa kamencem iz peći 1 za topljenje suspenzije ili odvojeno. Druga alternativa je da se metalizovani kamenac 14 ili njegov deo recirkuliše u peć 1 za topljenje suspenzije. Pre hidrometalurške obrade 16 metalizovanog kamenca 14, kamenac se podvrgava granulaciji 19. Troska 13 nagrađena u električnoj peći 2 je otpadna troska, tj. ona se odbacuje. Plemeniti metali izdvajaju se u hidrometalurškom postupku.

I u peći za topljenje suspenzije i u električnoj peći plemeniti metali se pretežno transferišu u fazu kamenca iz kojeg se izdvajaju hidrometalurškim postupkom. Sloj 8 kamenca iz peći za topljenje suspenzije i metalizovani kamenac 14 iz električne peći luže se u istoj ili odvojenoj liniji za luženje. Faze luženja zavise od sadržaja koncentrata plemenitog metala koji se obrađuje. Prema poželjnom ostvarenju ovog pronalaska, luženje se izvodi u sulfatnoj atmosferi, tj. rastvor u nekom koraku sadrži sulfate. Tako se kobalt i nikl koji se možda sadrže u koncentratu luče u prvoj fazi luženja pod selektivnim pritiskom kao sulfati. U istoj fazi takođe se luži železo koje se jednovremeno može iztaložiti kao železohidroksid. Niki se iozdvaja kao so ili se prevodi u metal elektrolizom. U drugoj fazi lučenja bakar se luži kao bakarsulfat koji može biti izdvojen kao takav ili preveden u metalni bakar elektrolizom. Bakarsulfat takođe može biti kristalizovan i vraćen posle sušenja u peć za topljenje suspenzije. Podešavanjem stepena oksidacije u postupku luženja i u piromctalurškom postupku, može se uticati na ostatak sulfata u rastvoru. Plemeniti metali zaostaju u ostatku luženja. Sadržaj plemenitih metala u ostatku luženja povećava se, na pr., pomoću jake sumporne kiseline ili tretiranjem sumpordioksidom. Nagrađeni koncentrisani talog je dobra sirovina za rafinerije raznih plemenitih metala. Prema jednom ostvarenju ovog pronalaska luženje se izvodi u hloridnoj atmosferi, u kom slučaju se u luženju koristi hloridni gas čime se u rastvoru stvaraju kobalt, nikl, bakar i hloridi železa.

Pronalazak je ilustrovan uz poziv na primer koji sledi.

Primer

Postupak prema ovom pronalasku primenjen je na koncentrat plemenitog metala koji je prethodno opisan, tako što je deo koncentrata zamenjen koncentratom nikla. Nagrađeni talog železa tokom hidrometalurške obrade recirkulisan je u peć za topljenje suspenzije. Skraćenica PGM označava plemenite metale.

Analize i količine materijala koji ulaze u peć za topljenje suspenzije:

Kada se primeni ulazni gas obogaćen kiseonikom i odgovarajući stepen oksidacije, kao i kada se u obzir uzme izlazni gas, zahtev za gorivom za toplotni bilans, recirkulišuće količine prašine, potrebni topitelj i i, što se tiče električne peći, potrebe za koksom i male količine koncentrata za sulforizaciju kamenca, iz peći za toplenje suspenzija i iz električne peći dobijaju se sledeći proizvodi.

Količine materijala za ulaznu mešavinu i analize:

Gas nagrađen u peći zatopljenje suspenzije sadrži više od 10% sumpordioksida te je pogodan za proizvodnju sumporne kiseline. Izlazni gasovi iz električne peći gotovo ne sadrže sumpordioksid i ne opterećuju okolinu. Gore opisani postupak funkcioniše bez nikla čak i kad je veliki deo bakra zamenjen železom, ako izvodni materijal ne sadrži dovoljnu količinu bakra.

Za stručnjake iz ove oblasti jasno je da različita ostvarenja ovog pronalaska nisu ograničena na dati primer, već da mogu da variraju u okviru patentnih zahteva koji slede.

Claims

1. Postupak rafinacije koncentrata koji sadrže plemenite metale u kome: a) Se najmanje koncentrat 9 plemenitog metala, reakcioni gas 10, topitelj 11 i leteća prašina 12 koji treba da se obrade, zajedno uvode u reakcioni trup 3 peći 1 za topljenje suspenzije; b) Se u peći za topljenje suspenzije formiraju zasebno sloj 8 kamenca i sloj 7 troske; c) Se formirana troska u peći za topljenje suspenzije odvodi u električnu peć 2 da bi se obrazovao metalizovan kamenac 14 i otpadna troska 13, naznačen time, što se d) kamenac (8) iz peći za topljenje suspenzije prevodi u hidrometaluršku obradu (15), i e) troska prevedena u električnu peć obrađuje zajedno sa redukcionim sredstvom i, po potrebi, sa materijalom za snižavanje tačke topljenja ili poboljšanje fluidnosti, a stvoreni metalizovani kamenac (14) prevodi bilo na hidrometaluršku obradu (16) ili se vraća u peć (1) za topljenje suspenzije.

2. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što se deo koncentrata (9) plemenitog metala koji se uvodi u peć (1) za topljenje suspenzije zamenjuje sulfidnim koncentratom.

3. Postupak prema zahtevu 1 ili 2, naznačen time, što se kamenac (8) iz peći (1) za topljenje suspenzije i metalizovani kamenac (14) iz električne peći granulišu pre hidrometalurške obrade.

4. Postupak prema zahtevima 1-3, naznačen time, što se kamenac iz peći za topljenje suspenzija i metalizovan kamenac iz električne peći obrađuju u istom hidrometalurškom postupku.

5. postupak prema zahtevima 1-3, naznačen time, što se kamenac iz peći za topljenje suspenzije i metalizovan kamenac iz električne peći obrađuju u zasebnim hidrometalurškim postupcima.

6. Postupak prema zahtevima 1-5, naznačen time, što se kamenac (8) iz peći za topljenje suspenzije luži u hidrometalurškoj obradi (15) u najmanje jednoj fazi.

7. Postupak prema zahtevima 1-5, naznačen time, što se metalizovan kamenac iz električne peći luži u hidrometalurškoj obradi (16) u najmanje jednoj fazi.

8. Postupak prema zahtevu 6 ili 7, naznačen time, što se luženje izvodi u sulfatnoj atmosferi.

9. Postupak prema zahtevu 6 ili 7,naznačen time, što se luženje izvodi u hloridnoj atmosferi.

10. Postupak prema zahtevima 6, 7, 8 ili 9, naznačen time, što se plemeniti metali izdvajaju iz ostatka luženja.

11. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se železni talog nagrađen u hidrometalurškoj obradi kamenca i metalizovanog kamenca prevodi u peć za topljenje suspenzije.