FI71952B - Foerfarande foer framstaellning av ett mineralrostgods - Google Patents

Description

1 71952

Menetelmä mineraalipasutteen valmistamiseksi Tämä keksintö koskee sulfidimineraalin pasutusprosessien parannuksia. Tarkemmin sanoen tämä keksintö koskee menetelmää mineraalisulfidipasutteen valmistamiseksi, jonka rikkipitoisuus on alle noin 1 prosentti.

Sulfidimineraalirikasteiden, kuten sfaleriitti- tai kalkopy-riittirikasteiden perkipasutus leijukerrospasutusprosessissa tarjoaa mahdollisuuden tuottaa kalsiinia, joka sisältää suhteellisen pieniä määriä rikkiä, esimerkiksi alle noin 1 prosentin rikkiä. Kokemus on kuitenkin osoittanut, että todelliset rikkitasot leijukerrospasutetuissa kalsiineissa ovat tyypillisesti luokkaa 2-3 prosenttia. Leijukerrospasutetuissa kalsiineissa mitatut korkeammat rikkitasot johtuvat pääasiassa sen kalsiinin sulfatoitumisesta, jonka kuumat pasutusuunin kaasut ovat vieneet mukanaan ja kuljettaneet hiukkasmaisen aineen talteenottosysteemeihin, kuten sykloneihin ja/tai sähköstaattisiin saostimiin. Tätä sulfatoitumista tapahtuu jäte-lämpökattilassa tai hiukkasmaisen aineen talteenottosystee-meissä esiintyvissä alemmissa lämpötiloissa kalsiinissa olevan metallioksidin reaktiolla kaasussa olevan rikkitrioksidin kanssa, kuten alla yhtälössä (1) esitetään kuparioksidin yhteydessä.

CuO + S03 -) CuS04 (1)

Rikkitrioksidia syntyy pasutuksen aikana syntyneen rikkidioksidin reaktiolla pasutusuunin kaasussa ylimäärin olevan hapen kanssa (yhtälö 2).

^ S02 + 1/2 02 -> S03 (2) Näin ollen vaikka ylimäärin olevan hapen läsnäolo on toivottavaa pasutuksen aikana rikin täydellisen poiston varmistamiseksi mineraalirikasteesta, ylimäärin olevan hapen läsnäolo tal-teenottosysteemissä ei ole toivottavaa, koska se johtaa rikkitrioksidin kehittymiseen, mikä vuorostaan lisää kalsiinin rikkipitoisuutta .

2 71952 Tämän keksinnön mukaisesti aikaansaadaan menetelmä metallikal-siinien valmistamiseksi, joilla on suhteellisen pienet rikkipitoisuudet, esimerkiksi alle noin 1 prosentin rikkipitoisuudet. Keksinnölle on tunnusomaista, että aikaansaadaan mineraa-lirikaste, jolla on leijutuskelpoiset hiukkaskoot; leijutetaan sanottu mineraalirikaste leijukerrosreaktorissa ylös kohoavalla hapettavalla kaasulla, jolloin sanottu mineraalirikaste pasut-tuu metallioksidia sisältäväksi pasutteeksi ja saadaan poisto-kaasu, joka sisältää metallioksidipitoista, mukaan kulkeutunutta pasutetta; ja aikaansaadaan leijutetun rikasteen yläpuolelle pelkistävä ympäristö, jonka määrät riittävät pelkistämään ainakin osan sanotussa poistokaasussa olevasta SO^tsta SC^ksi, jolloin estetään ainakin osittain poistokaasun mukana kulkeutuneen pasutteen metallioksidin sulfatoituminen; ja otetaan talteen mukana kulkeutunut pasute sanotusta poistokaasun virrasta, jolloin saadaan mineraalipasute, jonka rikkipitoisuus on noin 1 prosentti.

Tämän keksinnön eräässä toteutusmuodossa pelkistävä kaasu aikaansaadaan leijukerroksen yläpuolelle syöttämällä hiilipitois-ta pelkistysainetta, kuten pulveroitua hiiltä, luonnonkaasua, metaania, propaania, öljyä, vetyä yms. leijukerrosreaktoriin leijutetun mineraalirikasteen kerroksen yläpuolelle.

Viitaten nyt kuvaan, joka on kaavamainen piirros, joka esittää leijukerrosreaktorin käyttöä tämän keksinnön toteutuksessa, siinä esitetään pystysuora reaktori 10, joka on tyyppiä, jota käytetään mineraalirikasteiden, kuten kupari-, sinkki- ja nikkeli-rikasteiden leijutuksessa ja pasutuksessa. Reaktori 10 on varustettu putkella 11 mineraalirikasteen syöttämiseksi reaktoriin. Samoin se on varustettu putkella 12 hapettavan kaasun syöttämiseksi, jolla leijutetaan ja pasutetaan mineraalirikaste. Reaktori 10 on varustettu ristikolla 14, joka jakaa ylös kohoavan hapettavan kaasun, jota käytetään leijuttamaan ristikon yläpuolella olevat hiukkasmaiset mineraalirikasteen kiinteät aineet. Kuvassa mineraalirikasteen kiinteiden aineiden leijutettua kerrosta on esitetty yleisesti viitenumerolla 15. Kuten voidaan nähdä reaktori on varustettu myös putkella 16 pasutteen poistamiseksi ja putkella 17 pelkistävän kaasun toimittamiseksi reaktoriin 10 leijukerroksen 15 yläpuolelle.

3 71952

Reaktorista 10 tuleva poistovirta johdetaan putkella 18 kaasun ja kiinteän aineen erottimeen, kuten sykloniin 19, jossa mukana kulkeutuneet kiinteät aineet erotetaan ja poistetaan poistokaasuista. Kiinteät aineet poistetaan syklonista putken 20 kautta ja poistokaasut tulevat ulos syklonin huipulta ja johdetaan putken 21 kautta S02:n talteenottoon. Valinnaisesti, mutta edullisesti reaktorista 10 tuleva poistovirta johdetaan jätelämpökattilan (ei esitetty) läpi ennen kuin se johdetaan kaasun ja kiinteän aineen erottimeen 19.

Tämän keksinnön toteutuksessa käytetään sulfidia sisältäviä mineraalirikasteita, jotka sisältävät metalleja, jotka on valittu kuparista, sinkistä ja nikkelistä. Tyypillisesti nämä mineraalirikasteet saadaan murskaamalla ja jauhamalla sulfidi-malmeja, joita käsitellään sen jälkeen rikastustehtaassa rikastuneen, hienojakoisen materiaalin tuottamiseksi, joka koostuu pääasiassa metallisulfideista ja rautasulfideista. Tämän keksinnön toteutuksessa kuparirikasteet, kuten kalkopyriitti-ja borniittirikasteet ovat todella erityisen suositeltavia. Vaikka jäljempänä viitataan erityisesti kuparirikasteiden käsittelyyn, on ymmärrettävä, että muitakin mineraalirikasteita, kuten sinkki- ja nikkelirikasteita voidaan käyttää tämän keksinnön toteutuksessa. Esimerkiksi sfaleriittinimistä sinkki-rikastetta voidaan käyttää tämän keksinnön prosessissa.

Palaten nyt tämän keksinnön toteutukseen yleensä tässä hyödylliset kuparirikasteet sisältävät n. 20-32 prosenttia kuparia ja niillä on leijutuskelpoiset hiukkaskoot, jotka vaihtele-vat yleensä halkaisijaltaan välillä n. 10-250 ^um.

Kuten yllä mainittiin kuparirikaste syötetään putken 11 kautta reaktoriin 10, jossa se leijutetaan ylös kohoavalla hapettavalla kaasulla, jota syötetään reaktoriin 10 putken 12 kautta. Näin ollen mineraalirikastetta pasutetaan aluksi hapettavissa olosuhteissa läsnäolevan rikin, raudan ja kuparin hapetta-miseksi, kuparin edullisesti kuparioksidiksi (CuO) ja raudan hematiitiksi (Fe^O^). Yleensä pasutus suoritetaan lämpötiloissa, jotka ovat mineraalien sulamispisteen alapuolella, 4 71 952 jotta estettäisiin leijukerroksen takertuminen ja kastuminen; lämpötilan on kuitenkin oltava riittävän korkea, jotta se edistäisi malmissa läsnäolevien kuparisulfidien ja rautasulfi-dien muuttumista niiden vastaaviksi kupari- ja rautaoksideiksi kohtuullisen tehokkaalla tavalla. Näin ollen on erityisen edullista suorittaa pasutus lämpötiloissa, jotka ovat yleensä välillä n. 850-1050°C ja edullisesti välillä n. 900-1000°C.

Kuten voidaan helposti arvioida, reaktoriin malmin leijutta-miseksi syötetty hapettava kaasu voi olla happea tai ilmaa; kuitenkin koska ilma on taloudellisempaa, se on edullinen materiaali malmirikasteen leijuttamiseen ja pasuttamiseen.

Käytetyn ilman määrä on riittävä aikaansaamaan happiylimää-rän, jota tarvitaan muuttamaan malmissa läsnäolevat kupari-ja rautasulfidit niiden vastaaviksi oksideiksi. Tyypillisesti käytetty määrä on sellainen, että se aikaansaa noin 1,1-kertaisesti stökiometrisen määrän, jota vaaditaan sulfi-dien hapettamiseen niiden oksideiksi.

Kuten on helppo arvioida ei ole yleensä tarpeen lisätä lämpöä pasutusreaktion suorittamiseksi. Kuitenkin, jos rikasteen palamislämpö on riittämätön ylläpitämään autogeenista pasutus-reaktiota halutussa lämpötilassa, polttoilma voidaan esilämmittää lämpötiloihin välille n. 100-500°C. Näin ollen syöttö-materiaali erityisesti kalkopyriittimalmirikaste leijutetaan ja pasutetaan reaktorissa 10 ylimäärin olevalla, ylöskohoavalla hapettavalla kaasulla, mikä johtaa rikkitrioksidin ja hapen poistokaasuvirran läsnäoloon. Tämän keksinnön mukaisesti kuitenkin pelkistävää kaasua, kuten metaania syötetään leijukerroksen 15 yläpuolelle reaktoriin 10 riittävät määrät kaiken läsnäolevan vapaan hapen kuluttamiseksi, jolloin jatkuvasti ajetaan yhtälössä (3) esitettyä reaktiota oikealle, kunnes systeemi on oleellisesti vapaa sekä hapesta että SO^sta.

S03--> S02 + 1/2 02 (3) 5 71952

Kuten mainittiin pelkistävä kaasu voi olla metaania, mutta ei ole rajoitettu siihen. Niinpä esimerkiksi syöttämällä hiiltä tai öljyä reaktoriin leijukerroksen 15 yläpuolelle putken 17 kautta saavutetaan samantapaiset tulokset. Pelkis-tysaineen vaadittu minimimäärä on määrien A ja B summa, jossa A on hiilen määrä hiilimonoksidina, metaanina tms, joka tarvitaan yhdistymään kaiken vapaan hapen kanssa, mistä tyypillisinä esimerkkeinä ovat yhtälöissä (4) ja (5) esitetyt reaktiot 02 + 2C0--* 2C02 (4) 202 + CH4--μ C02 + 2 H20 (5) ja jossa B on pelkistävän kaasun määrä, joka vastaa sitä, joka vaaditaan SO^in suoraan pelkistykseen yhtälön (6) osoittamalla tavalla.

S03 + CO -*S02 + C02 (6) SO^in pitoisuus kaasuvirrassa ennen pelkistystä vaihtelee lämpötilan, S02 - ja O2~pitoisuuksien kanssa; kuitenkin olennaisesti kaikki SO^ konvertoituu SO^ksi.

Poistokaasussa oleva ylimääräinen pelkistysaine, kuten hiilimonoksidi tai vety vähentää poistovirrassa olevaa kuparioksidia alla olevan yhtälön (7) mukaisesti.

CuO + CO--* Cu + C02 (7) Näin ollen osa kuparista saattaa päätyä hiukkasmaisiin materiaaleihin, jotka otetaan talteen kaasu-hiukkaserottimesta 19, kuparimetallin muodossa.

Erottimessa 19 talteenotetut kiinteät aineet poistetaan putken 20 kautta ja yhdistetään niin haluttaessa pasutteeseen, joka poistetaan reaktorista 10 putken 16 kautta. Tämän jälkeen pasute voidaan käsitellä standardi sulatusoperaatioissa tai hydrometallurgisin menetelmin kuparin talteenottamiseksi siitä.

6 71952

Vaikka tätä keksintöä on kuvattu erityisen yksityiskohtaisesti kuparirikasteiden yhteydessä, muitakin mineraalirikastei-ta voidaan käyttää, kuten niitä, jotka sisältävät pääasiassa sinkkiä tai nikkeliä.

Edellä olevasta pitäisi myös käydä ilmi, että tiettyjä muutoksia ja vaihtoja voidaan tehdä tähän keksintöön poikkeamatta keksinnön hengestä ja suojapiiristä, ja että tällaisten muutosten ja vaihteluiden katsotaan olevan liitteenä olevien patenttivaatimusten suojapiirissä.

Claims (9)

71 952

1. Menetelmä mineraalipasutteen valmistamiseksi, jonka rikkipitoisuus on alle noin 1 prosentti, tunnettu siitä, että: aikaansaadaan mineraalirikaste, jolla on leijutuskelpoiset hiukkaskoot; leijutetaan sanottu mineraalirikaste leijukerrosreaktorissa ylös kohoavalla hapettavalla kaasulla, jolloin sanottu mineraalirikaste pasuttuu metallioksidia sisältäväksi pasutteeksi ja saadaan poistokaasu, joka sisältää metallioksidipitoista, mukaan kulkeutunutta pasutetta; ja aikaansaadaan leijutetun rikasteen yläpuolelle pelkistävä ympäristö, jonka määrät riittävät pelkistämään ainakin osan sanotussa poistokaasussa olevasta SO^:sta SC^tksi, jolloin estetään ainakin osittain poistokaasun mukana kulkeutuneen pasutteen metallioksidin sulfatoituminen; ja otetaan talteen mukana kulkeutunut pasute sanotusta poistokaasun virrasta, jolloin saadaan mineraalipasute, jonka rikkipitoisuus on noin 1 prosentti.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu mineraalirikaste leijutetaan hapettavalla kaasulla ja pasutetaan lämpötiloissa, jotka vaihtelevat välillä n. 850-1050°C.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanotut lämpötilat vaihtelevat välillä n. 900 -1000°C.

4. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu pelkistävä ympäristö aikaansaadaan lisäämällä hiilipitoista pelkistysai-netta leijukerrosreaktoriin leijukerroksen yläpuolelle.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu hiilipitoinen pelkistysaine on valittu pulveroidusta hiilestä, luonnonkaasusta, metaanista, propaanista, öljystä ja vedystä. 71 952

6. Patenttivaatimuksen 1,2 tai 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu hapettava kaasu on ilma, jonka määrät vaih-televat noin 1,1-kertaisesta 1,6-kertaiseen stökiömetriseen määrään, joka vaaditaan sanotussa rikasteessa olevien sulfidien hapettamiseen niiden oksideiksi, ja että sanottu hiilipitoinen pelkistysaine on metaani.

7. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu mineraalirikas-te on valittu ryhmästä, johon kuuluvat kupari-, sinkki- ja nikkelirikasteet.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu rikaste on kuparirikaste, joka on valittu kalkopyriitti- ja borniittirikasteista.

9 71952