复合硫化物精矿的处理

摘要

本发明提供一种处理复合硫化物精矿的方法，其包括以下步骤：(a)在至少720℃的温度下在炉中焙烧湿或浆化的复合硫化物精矿以获得煅烧物；和(b)在惰性或无氧气氛下在熔炼炉(20)中熔炼在步骤(b)中获得的煅烧物以获得冰铜，并任选地(c)将步骤(b)中获得的冰铜造粒以获得造粒的冰铜。

权利要求

1.一种处理复合硫化物精矿的方法，其中该复合硫化物精矿包含精矿总重量的2至20重量％Ni、0至15重量％Cu和10至55重量％Fe，且复合硫化物精矿从包含两种或更多种金属的硫化物的复合硫化物矿石获得，包括以下步骤：(a)在至少720℃的温度下在炉(10)中焙烧湿或浆化的复合硫化物精矿以获得煅烧物，其中将氧引入焙烧步骤(a)作为富氧空气；和(b)在惰性或无氧气氛下在熔炼炉(20)中熔炼在步骤(a)中获得的煅烧物以获得冰铜，其中在旋风分离器中处理得自步骤(b)的废气，其中为了控制但不完全去除煅烧物的硫含量，可通过使用二次空气来增加炉上部和用于处理从焙烧步骤(a)获得的废气的旋风分离器的温度用于氧化粉尘的硫。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括(c)：

将在步骤(b)中获得的冰铜造粒以获得造粒的冰铜。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述复合硫化物精矿包含Ni、Cu、Co、Fe和/或PGM。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中煅烧物的硫含量低于10％w/w。

5.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中步骤(a)中的炉是鼓形炉或流化床炉。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中步骤(a)中的焙烧温度为720至870℃。

7.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述氧分压低于1000Pa。

8.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中步骤(a)中的焙烧在鼓泡层中完成。

9.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中步骤(b)中的熔炼温度为1300至1450℃。

10.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中将复合硫化物精矿的第一部分引入焙烧步骤(a)中，并在干燥后将剩余的第二部分引入熔炼工序(b)。

11.根据权利要求10所述的方法，其中第一部分为经处理的复合硫化物精矿总量的80-

90％。

12.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述熔炼炉(20)是电炉。

13.根据权利要求6所述的方法，其中步骤(a)中的焙烧温度为750至850℃。

14.根据权利要求6所述的方法，其中步骤(a)中的焙烧温度为780至820℃。

说明书

复合硫化物精矿的处理

技术领域

[0001] 本发明涉及用于浸取的矿石精矿的处理，更具体地涉及一种处理包含Ni、Cu、Co、Fe和/或PGM的复合硫化物精矿的方法。

背景技术

[0002] CA2098521公开了一种用于在闪速熔炼炉中生产高等级镍冰铜和高度氧化的炉渣的，和用于还原来自闪速熔炼炉的炉渣并将所得冰铜在电炉中硫化方法。在闪速熔炼炉和电炉中生产的冰铜都直接进行进一步的湿法冶金处理。该方法由在一个或两个电炉中进行干燥、闪速熔炼、炉渣净化和硫化，以及对于所有工艺步骤的气体清洗组成。这种方法需要大量的能量用于干燥，大量工业氧用于熔炼和用于生产工业氧和油或用于熔炼的其他燃料的大量能量。该方法还需要焦炭或其他还原剂进行用于炉渣净化。在此过程中使用有机燃料和还原剂产生大量的二氧化碳排放。该过程产生两种不同类型的冰铜：来自熔炼的冰铜和来自还原的冰铜。这意味着也需要两种不同的浸取过程。使用燃料增加气体流量，而大气体流量需要大的锅炉和气体管线。此外，熔炼步骤需要高温和炉围隔(wall)大量的冷却水。

发明内容

[0003] 因此，本发明的目的是提供一种方法以减轻上述缺点。本发明的目的通过其特征在于独立权利要求所记载的方法来实现。在从属权利要求中公开了本发明的优选实施方案。

[0004] 本发明基于以下认识：当采用本发明的方法时，可产生单一类型的冰铜和更经济的设备。

[0005] 本发明方法的优点在于可将精矿进料到该方法中而无干燥。如果一小部分精矿直接进料到熔炼步骤，则只需要小型干燥机。因此，对于干燥，不需要蒸汽和/或燃料和氮或仅需要少量的蒸汽和氮。

[0006] 此外，采用本发明的方法，尽管使用含有大量MgO和其它氧化物材料的精矿，仍不需要使用闪速熔炼炉。因此，不需要工业氧用于氧富集，并且不需要在冷却板中加热的水。此外，不需要精矿燃烧器，因为精矿干燥并迅速反应至目标水平。

附图说明

[0007] 在下文中，将参考所附的图(附图)，通过优选实施方案更详细地描述本发明，其中[0008] 图1显示了示出本发明的第一实施方案的本发明方法的流程图；

[0009] 图2显示了示出本发明的第二实施方案的方法的本发明方法的流程图；

[0010] 图3显示了示出本发明的第三实施方案的方法的本发明方法的流程图；

[0011] 图4显示了示出本发明的第四实施方案的方法的本发明方法的流程图；和[0012] 图5显示了示出本发明的第五实施方案的方法的本发明方法的流程图。

具体实施方式

[0013] 本发明提供一种处理复合硫化物精矿的方法，包括以下步骤：

[0014] (a)在至少720℃的温度下在炉中焙烧湿的或浆化的复合硫化物精矿以获得煅烧物；和

[0015] (b)在惰性或无氧气氛下在熔炼炉中熔炼在步骤(a)中获得的煅烧物，从而获得冰铜。

[0016] 该方法通常进一步包括步骤(c)：将在步骤(b)中获得的冰铜造粒以获得造粒的冰铜。

[0017] 本发明的方法特别适用于包含Ni、Cu、Co、Fe和/或PGM(铂族金属)的复合硫化物精矿。本发明的方法允许处理小的沉积物以及复合硫化物矿石和/或精矿，其包含几种，至少两种金属的硫化物。例如，这样的复合硫化物精矿可以从复合硫化矿获得，该复合硫化矿包含精矿总重量的2至20重量％Ni、0至15重量％Cu和10至55重量％Fe。精矿通常还包含较少量的其它金属。因此，本文所用的术语“复合硫化物精矿”优选是指从包含两种或更多种，优选三种或更多种金属的硫化物的复合硫化物矿石获得的精矿。

[0018] 根据本发明的方法，可以将所有复合硫化物精矿进料到焙烧步骤(a)中。或者，将复合硫化物精矿的第一部分引入焙烧步骤(a)中，并且将剩余的第二部分在干燥后引入熔炼步骤(b)中。通常在这种情况下，第一部分是经处理的复合硫化物精矿总量的80-90％。

[0019] 焙烧可以在鼓形炉或流化床炉中进行。流化床焙烧可以在鼓泡层或循环床中完成。在主要铁必须被氧化的情况下，循环床是可行的。

[0020] 焙烧步骤(a)的期望结果取决于局部氧压力和温度。

[0021] 焙烧步骤(a)的温度应为至少720℃，因为产品中不需要硫酸盐，例如铁，铜和镍在低于700℃的温度下形成硫酸盐。最可能的焙烧温度取决于精矿的组成，因为不需要随后熔化所引起的床或煅烧物的烧结。有利地，步骤(a)中的焙烧温度为720至870℃，更优选为750至850，最优选为780至820℃。在高于870℃的温度下，复合硫化物精矿倾向于产生熔融相。

[0022] 可以将氧引入焙烧步骤(a)，例如作为富氧空气或任何含氧气体，优选作为富氧空气。焙烧步骤(a)中所需的氧量取决于复合硫化物精矿的品质和所得煅烧物的所需硫化物浓度。优选使用不形成硫酸盐的焙烧条件(氧压力和温度)进行焙烧。氧分压取决于所需的冰铜品质，并且通常低于1000Pa。

[0023] 有利地控制煅烧物的硫含量。采用本发明的方法可能获得硫含量低于10％w/w的煅烧物。根据煅烧物的硫含量，在焙烧和/或熔炼期间调整生产的冰铜的品质。

[0024] 如果在焙烧步骤(a)中调整冰铜的品质，则保持氧系数，使得煅烧物的硫含量将使得在熔炼步骤(b)中熔炼煅烧物和助熔剂会产生浸取所需的冰铜。为了控制但不完全去除煅烧物的硫含量，可通过使用二次空气来增加炉上部和用于处理从焙烧步骤(b)获得的废气的旋风分离器的温度用于氧化粉尘的硫。因此，将控制煅烧物的硫含量，但不会完全去除。这提供了使停留时间最小化的可能性。硫的完全去除将需要更长的停留时间。根据本发明，根据工艺类型，煅烧物的硫含量可以优选至高10％w/w。

[0025] 如果在熔炼期间调整冰铜的品质，则将干燥的复合硫化物精矿进料到熔炼步骤(b)中。可以通过中空电极或使用注射将干燥的复合硫化物精矿进料到熔炼炉中。

[0026] 通常将来自焙烧步骤(a)的废气引入热回收锅炉中，该锅炉除去热并产生蒸汽。可以将蒸汽用于干燥，浸取或其他过程。通常从锅炉，旋风分离器和/或电除尘器中的废气除去煅烧粉尘。可以将净化的废气导入酸设备。

[0027] 当采用循环床焙烧旋风分离器时，它位于废热锅炉之前。由于优化的氧系数，煅烧粉尘不含硫化物，因此可以直接将从旋风分离器和锅炉中回收的煅烧物引入熔炼步骤(b)。

[0028] 可以直接将从步骤(a)获得的煅烧物从焙烧炉(热的)导入熔炼步骤(b)中的熔炼炉。当将煅烧物(热的)导入熔炼步骤(b)时，熔化快速且有效。它通常通过加衬管道导入(其中可以使用熔炼炉的废气将其加热或保持为热的)到旋转进料环并向前到熔炼炉，或者使用进料管(可以使用熔炼炉的废气将其加热并保持为热的)导入到熔炼炉。

[0029] 步骤(b)中的熔炼可以分批或连续进行。将干燥的复合硫化物精矿与从步骤(a)获得的煅烧物混合，并将其进料到熔炼炉中，或像之前所述那样进料该煅烧物，并将干燥的复合硫化物精矿进行注入或通过中空电极进料。

[0030] 优选以电炉作为熔炼炉进行熔炼。可以用Soderberg电极或直流电炉电阻加热该电炉。

[0031] 熔炼步骤(b)中的气体气氛是惰性的，即不含氧。气体流量通常非常低，因此粉尘的量最小化。

[0032] 熔融步骤(b)的温度通常为1250-1500℃，优选为1300-1450℃。优化的温度提供了优化能量需求和有价值金属回收到冰铜的可能性。

[0033] 从熔炼步骤(b)产生的废气优选用于在通过直接或间接冷却而冷却之前加热煅烧物并通过洗涤或用袋式过滤器进行净化。

[0034] 在熔炼步骤(b)期间，优选在此之后将在熔炼炉中生产的冰铜进行造粒，因为可在不研磨的情况下使细粒料浸取。

[0035] 可以通过旋风分离器除去造粒气体的粉尘。从旋风分离器中，可以将气体导入多风道洗涤器，用于除去二氧化硫和其它杂质(使用例如氢氧化钠溶液)。

[0036] 采用本发明的方法，非常清楚地分离冰铜与炉渣。此外，通过本发明的方法获得的炉渣没有或几乎没有可干扰炉渣惰性(inertity)的硫化铜。

[0037] 图1示出了本发明方法的第一个实施例的流程图，其中所有复合硫化物精矿(1)以湿或浆料的形式进料到具有用于完成焙烧步骤(a)的循环床的流化床炉(10a)。在图1所示的方法中，在流化床炉中调整冰铜品质，即保持氧系数使得所得煅烧物(2)的硫含量将使得熔炼煅烧物和助熔剂在电炉(20)中产生浸取所需的冰铜(3)。

[0038] 如图2至5所示，作为本发明的另外的实施例，可以直接将部分经处理的复合硫化物精矿进料到熔炼步骤(b)而不焙烧，如果首先干燥复合硫化物精矿的直接进料部分。在图2至图5中，相同的部件用与图1中相同的附图标记表示。

[0039] 如图2至5所示，作为本发明方法的第二至第五实施例，将复合硫化物精矿的第一部分(例如80％)(1a)以湿或浆料的形式进料到具有用于完成焙烧步骤(a)的鼓泡层的流化床炉(10b)。

[0040] 如图1至图5中所示，将在焙烧炉(10a或10b)中获得的煅烧物(2)直接从焙烧炉(10)通过加衬管或旋转进料环导入到熔炼炉(20)中用于熔炼，从而获得冰铜(3)。在图1至图5的所有实施例中，使用电炉作为熔炼炉。在图2至5所示的方法中，在熔炼过程中调整冰铜品质，并且在干燥器(15)中干燥后通过中空电极或使用注射将复合硫化物精矿的第二部分(1b)(例如20％)进料到电炉(20)。

[0041] 进一步参考图1至图5，将来自焙烧的废气(4a)引入热回收锅炉(30)，其去除煅烧粉尘和热并产生蒸汽(5)。蒸汽(5)用于干燥、浸取和/或其他工艺。在旋风分离器(40)和电除尘器(50)中从冷却的气体(4b)中除去煅烧粉尘(2a，2b，2c)。净化气体(4c)被引导到酸性设备(60)。

[0042] 如图2至5所示，旋风分离器(40)通常位于废热锅炉(30)之后。然而，参考图1，当所使用的焙烧炉(10)具有循环床时，旋风器(40)位于焙烧炉(10)之后并且在废热锅炉(30)之前。

[0043] 参考图1至5，从废热锅炉(30)和旋风分离器(40)回收的煅烧物(分别为2a和2b)直接进入电炉(20)用于熔炼。由于在焙烧中优化了氧系数，因此这些粉尘煅烧物不含硫酸盐。如图2和图3所示，从电除尘器(50)回收的煅烧物(2c)也可以导入电炉(20)用于熔炼。然而，如图1、图4和图5所示，在一些情况下，电除尘器(50)的粉尘量低和/或含有杂质，因此可以从循环除去。

[0044] 如图1至5中的每一个所示，从电炉(20)获得的冰铜(3)通常在造粒(70)中造粒，并将造粒的冰铜(3a)进料至随后的浸取过程。

[0045] 如图1至图5中所示，通过使用洗涤或袋式过滤器(80)将来自电炉(20)的气体(8)进行冷却和净化。

[0046] 如图3和图4进一步所示，还可将从电炉(15)获得的炉渣(7a)导入到炉渣净化炉(90)，其中可以在焦炭(9)存在下还原炉渣以获得惰性炉渣(7b)和另外的冰铜(3b)。然后，可以将另外的冰铜(3b)导入至造粒(70)。通过使用洗涤或袋式过滤器(85)将来自炉渣净化炉(90)的气体(8b)进行冷却和净化。

[0047] 对于本领域技术人员显而易见的是，随着技术的进步，本发明的概念可以以各种方式实现。本发明及其实施方案不限于本文所描述的实施例，而是可以在权利要求的范围内变化。

[0048] 实施例

[0049] 实施例1

[0050] 采用本发明的方法以实验室规模处理复合硫化物精矿：Cu 9％、Ni 2.3％、Co 0.1％、和PGM 10g/t、FeS 46％、脉石54％，以产生以下炉渣和冰铜：

[0051]

[0052] 在这些实验室实验中，显著值得注意的是，冰铜与炉渣分离的非常清楚。炉渣的硫含量非常低。这意味着炉渣不含可干扰炉渣惰性的硫化铜。这种冰铜主要是硫化铜，硫化镍和硫化镍铁。冰铜含有极少量的金属铜，但不含金属铁。