BR112018014777B1 - Método e aparelho para tratar um resíduo de lixiviação de um concentrado metálico contendo enxofre - Google Patents

Abstract

A presente invenção descreve um processo para tratar um resíduo de lixiviação gerado em uma lixiviação de um concentrado metálico contendo enxofre. Nele, o resíduo de lixiviação é alimentado em um reator, em que um gás de fluidificação é injetado no reator para formar um leito fluidificado contendo pelo menos uma porção do resíduo de lixiviação. Assim, o resíduo de lixiviação é aquecido na presença de partículas inertes a uma temperatura entre 600 e 900 °C em uma atmosfera oxidante para produzir partículas calcinadas e SO2. Pelo menos 60 % em peso das partículas inertes são removidas do leito fluidificado enquanto pelo menos 60 % em peso das partículas calcinadas são removidas junto com uma corrente de gás contendo gases de escape e o gás de fluidificação.

Description

[0001] A invenção refere-se a um processo e um aparelho para tratar um resíduo de lixiviação gerado em uma lixiviação de um concentrado metálico contendo enxofre, em que o resíduo de lixiviação é alimentado em um reator, em que um gás de fluidificação é injetado no reator para formar um leito fluidificado contendo pelo menos uma porção do resíduo de lixiviação, em que o resíduo de lixiviação é aquecido na presença de partículas inertes a uma temperatura entre 600 e 900 °C em uma atmosfera oxidante para produzir partículas calcinadas e SO2.

[0002] Em princípio, processos de oxidação em leitos fluidizados são bem conhecidos.

[0003] O documento US 3,941,867 A descreve um processo para oxidar o molibdênio ou MoS2 para formar trióxido de molibdênio em um leito fluidizado composto contínuo contendo sólidos refratários não elutriados. Uma taxa de reciclagem relativamente alta de calcina oxidada para alimentação é mantida para obter melhores resultados. A temperatura dos sólidos oxidados circulados é mantida alta para evitar problemas de aderência e deposição. Foram alcançados altos rendimentos e altas conversões, com o produto tendo baixo teor de enxofre.

[0004] A partir do documento US 4,415,540 A é conhecido um método para recuperar pelo menos um metal não ferroso solúvel em ácido sulfúrico a partir de uma solução forte de ácido sulfúrico contendo o referido metal e ferro como sulfatos. O referido método compreende as seguintes etapas consecutivas: - submeter a referida solução em uma forma subdividida à decomposição térmica em um reator de leito fluidizado a uma temperatura de 600 a 750 ° C com 20 - 150% de excesso de ar por um tempo médio de retenção de 1 a 12 horas para obter calcina contendo óxido férrico e o sulfato do referido metal não ferroso, - lixiviar o referido sulfato de metal não ferroso da referida calcina com água ou soluções diluídas de ácido sulfúrico; - separar a referida solução de lixiviação contendo o referido sulfato de metal não ferroso do resíduo e - recuperar o referido metal não ferroso da referida solução de lixiviação, por eletrólise ou qualquer outro método.

[0005] O documento US 2,785,050 A ensina um processo contínuo de dois estágios em que partículas de sulfeto de metal são suportadas em uma placa perfurada em uma primeira zona para manter um leito fluidizado na referida primeira zona, passando uma corrente de gás quente contendo oxigênio para cima através da placa perfurada, efetuando assim a secagem e a torrefação parcial do minério. Desta forma, materiais inertes podem ser usados para moer partículas de minério e permanecer no leito fluidizado. Posteriormente, a referida corrente de gás é passada através de uma segunda zona de torrefação em suspensão maior que a primeira zona, na qual uma suspensão dispersa de partículas é posteriormente torrada.

[0006] Da mesma forma, o documento US 2,789,034 A descreve um processo para converter minério de sulfeto metálico finamente dividido em dióxido de enxofre e aglomerados em dois leitos fluidizados conectados em série e dispostos um sobre o outro. Correspondendo ao projeto da US 2,785,050 A, os dois leitos são separados por uma segunda placa perfurada. Partículas inertes não são mencionadas.

[0007] O documento EP 0 508 542 A2 é direcionado à torrefação de minérios com valores metálicos, como minérios de metais preciosos, para recuperação de valores metálicos com conversão de arsênico em uma forma insolúvel in situ na presença de um aditivo como ferro e na presença de oxigênio em uma torrefadora como em uma torrefadora de leito fluidizado circulante. O arsênio volatilizado na torrefação de minérios também pode ser convertido em uma forma insolúvel na fase gasosa em um processo de torrefação em duas etapas após a remoção de sólidos de uma fase gasosa e o contato com um aditivo em alta concentração de oxigênio em uma torrefadora da segunda etapa.

[0008] Documento US 5,783,158 A se refere a minério que contém ouro e/ou prata e como metal acompanhante, pelo menos ferro é calcinado a temperaturas na faixa de 50 ° a 900 °C com a adição de gás contendo oxigênio. Obtém-se uma mistura de sólidos contendo óxido de metal e um gás de escape contendo SO2. A mistura de sólidos da calcinação é arrefecida, sendo a temperatura reduzida em pelo menos 50 °C. A mistura de sólidos resfriados é adicionada a um reator de leito fluidizado e o gás de escape contendo SO2 é introduzido no reator de leito fluidizado. No reator, o sulfato de metal é produzido na mistura de sólidos, de modo que pelo menos 10% do teor de enxofre é ligado aos gases de escape. A mistura de sólidos contendo sulfato de metal é retirada do reator de leito fluidizado, agitada com uma solução aquosa de ácido, dissolvendo assim o sulfato de metal. Os sólidos restantes são fornecidos para uma recuperação de ouro e/ou prata.

[0009] O documento US 2006/230879 A1 descreve um método e uma planta para o tratamento térmico de minérios sulfídicos, nos quais os sólidos são aquecidos a uma temperatura de aproximadamente 450 a 1500 °C em um reator de leito fluidizado. A fim de melhorar a utilização de energia, propõe-se introduzir um primeiro gás ou uma mistura de gases por baixo, através de um tubo de suprimento de gás em uma câmara de mistura do reator, o tubo de suprimento de gás sendo pelo menos parcialmente cercado por um leito fluidizado anelar estacionário que é fluidizado pelo fornecimento de gás fluidizante. As velocidades de gás do primeiro gás ou mistura de gases, bem como do gás fluidizante para o leito fluidizado anelar são ajustadas de modo que os números de Froude das partículas no tubo de suprimento de gás estejam entre 1 e 100, no leito fluidizado anelar entre 0,02 e 2 e na câmara de mistura entre 0,3 e 30.

[0010] O documento US 2003/198584 A1 refere-se a partículas contendo microrganismos vivos desidratados revestidos com uma camada homogênea de substância hidrofóbica selecionada para reduzir os riscos de degradação desses microrganismos por estresses físico- químicos, como calor, umidade, ácido gástrico ou compressão. A invenção também se refere a um método para produzir essas partículas, que consiste em injetar uma substância hidrofóbica em fusão na massa dos referidos microrganismos desidratados, colocados em uma câmara varrida por uma corrente de ar a temperatura controlada e da qual a base está em rotação. A invenção refere-se ainda às partículas obtidas pelo referido método e ao uso das referidas partículas em composições farmacêuticas, dietéticas ou alimentares.

[0011] O documento US 4,670,237 A ensina um processo de remoção de poluentes consistindo substancialmente em óxidos de enxofre dos gases de escape a temperaturas abaixo de 150 °C por meio de um sorvente que contém carbonato de cálcio, óxido de cálcio e/ou hidróxido de cálcio e que é incluído em um sistema de leito fluidizado circulante. O referido sistema consiste em um reator de leito fluidizado, um separador e uma linha de retorno Uma utilização completa do sorvente é alcançada na medida em que uma corrente parcial de sorvente carregado é retirada do leito fluidizado circulante e é submetida a uma temperatura de 600 a 1200° C para um tratamento oxidante. Uma grande parte do sorvente que foi submetido a um tratamento oxidante é reciclada no leito fluidizado circulante. Uma corrente parcial que contém o sorvente principalmente na forma de sulfato de cálcio é removida do processo. O sorvente fresco é fornecido ao leito fluidizado circulante e/ou ao estágio para o tratamento de oxidação na taxa em que a referida corrente parcial é removida do processo.

[0012] Finalmente, o documento WO 2011/076995 A1 refere-se a um método para o tratamento de resíduos de lixiviação contendo ferro e enxofre que é gerado na lixiviação de um concentrado de metal não-ferroso sulfídico. O resíduo de lixiviação contendo enxofre ou parte dele é encaminhado para o tratamento em leito fluidizado, no qual o enxofre contido no resíduo de lixiviação é queimado para formar dióxido de enxofre e os metais valiosos contidos no resíduo de lixiviação são recuperados, principalmente como óxidos e encaminhados para um processo de recuperação de metais.

[0013] A lixiviação direta de concentrado de zinco sulfúrico é uma tecnologia aplicada bem conhecida para produção de zinco. O processo gera uma quantidade considerável de enxofre elementar que é atualmente eliminado devido à falta de soluções de tratamento comprovadas. No que diz respeito a contaminação polimetálica e a resistência à lixiavibilidade deficiente é crescentemente difícil obter a aprovação da autoridade para a eliminação a longo prazo deste resíduo de enxofre.

[0014] Uma composição típica do resíduo em estado seco mostra a composição a seguir:

[0015] A composição dada também é tomada como uma base para a presente invenção. O enxofre é queimado ao SO2 e os não combustíveis contidos são separados como um produto sólido, consistindo principalmente de sílica, chumbo, zinco e ferro, bem como, até 0,1 % em peso de prata. O processo permite a utilização do produto sólido, isto é, calcinar Fe e Pb em uma fundição de chumbo, recuperação de prata, bem como, a produção de vapor e ácido sulfúrico.

[0016] Para uma utilização adicional dos compostos metálicos, especialmente prata, é necessário queimar o enxofre contido no SO2. Tal torrefação é, por exemplo, realizada em um leito fluidificado como é, por exemplo, proposto em WO 2011/076995. Neste, o resíduo de lixiviação contendo enxofre ou parte de, é alimentado a um tratamento de leito fluidificado em que o resíduo é queimado em dióxido sulfúrico e os metais valiosos contidos no resíduo de lixiviação são recuperados. Para evitar A aglomeração, a areia é adicionada ao leito fluidificado.

[0017] Entretanto, mais tarde, é difícil separar partículas de areia dos compostos metálicos valiosos.

[0018] Portanto, o objeto desta presente invenção é fornecer um processo e um aparelho correspondente para torrar resíduos de lixiviação contendo enxofre e, ao mesmo tempo, minimizar a aglomeração, bem como, fornecer uma separação completa do material calcinado.

[0019] Esse problema é resolvido com um método de acordo com reivindicação 1 atual. Um resíduo de lixiviação gerado em uma lixiviação de concentrado metálico contendo enxofre, preferivelmente não ferroso, é alimentado em um reator. Nele, o resíduo e partículas inertes são fluidificados por um gás de fluidificação que é injetado a partir de pelo menos um bico, preferivelmente de uma grelha do bico do reator. Desse modo, um leito fluidificado é formado, que opera em temperaturas entre 500 e 900 °C, preferivelmente 600 a 900 °C, o mais preferivelmente entre 650 e 850 °C em uma atmosfera oxidante para produzir partículas calcinadas e SO2. Depois de passar um tempo de permanência específico, as partículas calcinadas produzidas a partir do resíduo de lixiviação são retiradas do reator enquanto que as respectivas reações químicas são realizadas.

[0020] Mais importante, o leito fluidificado é projetado tal que pelo menos 60 % em peso, preferivelmente 80 % em peso, o mais preferivelmente 90 % em peso (independente da porção de partículas calcinadas removidas) das partículas inertes são removidas do leito fluidificado enquanto pelo menos 60 % em peso, preferivelmente 80 % em peso, o mais preferivelmente 90 % em peso (independente da porção de partículas inertes removidas) das partículas calcinadas são removidas junto com uma corrente de gás contendo gases de escape e o gás de fluidificação. Esse efeito pode ser obtido por diferentes parâmetros sendo valores sensíveis para as respectivas velocidades de fluidificação mínimas das partículas inertes e das calcinadas como diâmetros e densidades de partícula.

[0021] Desse modo, as diferentes partículas já estão separadas no reator de leito de fluidificação, razão pela qual nenhuma separação de partícula adicional é necessária posteriormente. Ao levantar as partículas calcinadas acima do leito fluidificado, é possível retirar pelo menos a parte principal das partículas calcinadas sem qualquer material inerte adicional.

[0022] Além disso, o específico durante a operação é benéfico para uma outra razão. Se todas as partículas se juntarem, os aglomerados obterão um tamanho de partícula eficaz mais alto, aumentarão o peso e, portanto, afundarão no leito fluidificado. Na parte inferior do leito fluidificado, as partículas inertes, devido a sua concentração mais alta, impedem a junção de partículas calcinadas da sinterização como é bem conhecido a partir dos processos que são o estado da técnica.

[0023] Além disso, o levantamento das partículas calcinadas acima do leito fluidificado resulta em uma reação mais uniforme do oxigênio contido dentro do gás de fluidificação e o enxofre dentro do resíduo. Isso ocorre, visto que, a concentração de oxigênio é máxima no circuito interno, enquanto a concentração de enxofre segue a tendência oposta exata, isto é, mínima ou nula no circuito interno, é maior na primeira zona e mais alta na segunda zona devido à concentração das partículas de resíduo. Como um resultado da oxidação de enxofre mais uniforme, a formação de pontos quentes que é a principal causa de sinterização é evitada. Neste contexto, as substâncias inertes, preferivelmente localizadas próximas ao fundo em uma concentração particularmente alta, operam como uma forma de uma camada isolante, enquanto o termo “inerte” é usado para descrever uma substância que não é comumente reativa durante a torrefação parcial.

[0024] É preferido que, o processo reivindicado caracterize duas zonas sendo arranjadas acima uma da outra com respeito à altura dos reatores. Nesta opção, pelo menos 60 % em peso, preferivelmente 80 % em peso, o mais preferivelmente 90 % em peso (independente da porção de partículas calcinadas) das partículas inertes são encontradas em uma primeira zona do leito fluidificado, enquanto pelo menos 60 % em peso, preferivelmente 80 % em peso, o mais preferivelmente 90 % em peso (independente da porção de partículas inertes) das partículas de resíduo ou partículas de resíduo calcinadas são encontradas em uma segunda zona acima da primeira zona. A formação destas duas zonas ocorre durante a operação do reator de estado estacionário e é particularmente evidente durante a redução de gás de fluidificação (em caso de paradas controladas ou viagens planejadas).

[0025] As partículas finas encontradas na primeira zona são removidas do leito fluidificado enquanto que as partículas finas da segunda zona são removidas junto com a corrente de gás contendo gases de escape e o gás de fluidificação. A existência destas diferentes zonas pode ser ajustada por diferentes parâmetros ou diferentes densidades das partículas de resíduo e/ou das partículas inertes como diâmetros e densidades de partícula são valores sensíveis para as respectivas velocidades de fluidificação mínimas. Além disso, a formação destas duas zonas torna-se mais evidente ao diminuir o fornecimento do gás de fluidificação para o reator, que resulta em um “seguro” em termos de potencial de sinterização do reator curto ou longo desligado como explicado nos parágrafos abaixo.

[0026] Adicionalmente, tal modo de operação protege o reator da sinterização também durante as paradas operacionais planejadas ou inesperadas. A diminuição gradual do fornecimento de gás de fluidificação resulta em uma formação mais distinta das duas zonas de fluidificação, visto que, a necessidade reativa se próximo a ou abaixo da velocidade de fluidificação mínima das partículas inertes (durante a redução de gás de fluidificação) enquanto ainda está acima da velocidade de fluidificação mínima correspondente das partículas de resíduo/calcinadas. Mais, a redução de gás para o ponto onde as partículas inertes não são mais fluidificadas com uma subsequente parada abrupta do fornecimento de gás de fluidificação resulta em um desligamento onde a primeira zona contém uma quantidade inerte maximizada (mais alta do que durante a operação em estado estacionário) assim, nenhuma sinterização pode ocorrer durante o período onde o reator não está em operação. Além disso, o potencial de sinterização do reator durante a partida também é minimizado na proximidade de alguns bicos para a primeira zona que exibe um teor inerte maximizado. Quaisquer processos de sinterização ocorrendo nas segundas zonas são revertidos durante a partida devido ao momento e movimento resultante da primeira zona.

[0027] Uma outra opção da presente invenção é que pelo menos 60 % em peso, preferivelmente 80 % em peso, o mais preferivelmente 90 % em peso (independente das partículas calcinadas) das partículas inertes e pelo menos 60 % em peso, preferivelmente 80 % em peso, o mais preferivelmente 90 % em peso (independente da porção de partículas inertes) do resíduo de lixiviação e/ou das partículas calcinadas são encontradas em uma zona de mistura comum. Preferivelmente, eles são misturados homogêneos. Desse modo, uma diluição do resíduo é obtida, pelo que a aglomeração é evitada.

[0028] Preferivelmente, o diâmetro de pelo menos 70 % em peso, preferivelmente pelo menos 80 % em peso, das partículas calcinadas é abaixo de 60 μm ou o diâmetro de pelo menos 70 % em peso, preferivelmente 80 % em peso das partículas inertes está entre 0,05 a 3 mm, preferivelmente 0,1 a 2 mm. Desse modo, a retirada separada é possível. Além disso, os últimos valores são tamanhos típicos para partículas calcinadas de partículas de SiO2 na forma de areia, e por isso nenhum pré- tratamento adicional é necessário.

[0029] É especialmente, econômico usar partículas de SiO2 como partículas inertes, visto que, a areia é barata, regularmente disponível e fácil de manusear. Além disso, o SiO2 também está contido em um resíduo de lixiviação típico como mencionado acima.

[0030] Além disso, um projeto preferido do processo reivindicado usa 0,01 a 1 t de material inerte, preferivelmente a areia, por tonelada de resíduo de lixiviação seco. Desse modo, é possível conseguir que o resíduo de lixiviação injetado não atinja o fundo do reator, mas seja queimado na parte superior do leito e transportado do mesmo como partículas calcinadas pelo fluxo de gás de escape.

[0031] Além disso, o tempo de permanência médio para o material alimentado como resíduo de lixiviação e removido como partículas calcinadas está entre 20 a 200 min, preferivelmente entre 30 a 180 min. Desse modo, uma rotatividade completa pode ser obtida.

[0032] O tempo de permanência médio para as partículas inertes está na faixa de várias horas, preferivelmente 2 a 10 horas, o mais preferivelmente entre 3 e 7 horas, razão pela qual é possível manter esse pequeno fluxo sólido.

[0033] Preferivelmente, a velocidade de entrada do gás de fluidificação está entre 0,2 a 2 m/s, preferivelmente 0,5 a 1,5 m/s. Devido a esse parâmetro, é possível que depois de secar e/ou reduzir o teor de enxofre das partículas calcinadas essas partículas sejam levantadas acima da segunda zona em uma assim chamada zona de borda livre. Deste modo, as partículas podem ser retiradas junto com a corrente de gás de fluidificação e separadas, por exemplo, com um ciclone. A velocidade de fluidificação no sentido da invenção é a fase de velocidade do gás, gerada no forno em condições operacionais relacionadas ao forno vazio.

[0034] A atmosfera oxidante é preferivelmente ajustada tal que À como a razão de equivalência combustível-oxigênio (definida como a razão entre o fluxo de massa de oxigênio que entra no forno de leito de fluido dividido pelo oxigênio mínimo necessário para obter combustão estequiométrica completa do resíduo de enxofre alimentado) está entre 1,1 e 1,8, preferivelmente 1,1 e 1,5, o mais preferivelmente 1,3 e 1,5 para garantir uma rotatividade completa. Portanto, é proposto usar ar ou ar enriquecido com oxigênio como gás de fluidificação, visto que, o ar é uma fonte barata para o oxigênio necessário para combustão de enxofre completa. Entretanto, é possível usar nitrogênio ou qualquer outro gás inerte como gás de fluidificação, por meio do qual, um gás com teor de oxigênio é alimentado separadamente.

[0035] O resíduo de enxofre está disponível principalmente como torta do filtro. Para alimentar o material homogeneamente no reator, é proposto misturar o material com água, preferivelmente por meio de um agitador intensivo de modo a desintegrar junções ou aglomerados. Neste cenário, o teor de sólido é ajustado para 30 a 65 % em peso, dependendo do teor dos não combustíveis no resíduo.

[0036] Além disso, também é possível misturar o resíduo de lixiviação com qualquer material inerte, preferivelmente o material inerte usado no leito fluidificado, pelo que mais preferivelmente também o material já usado no leito fluidificado é misturado ao resíduo. Desse modo, é possível formar grânulos e alimentar o resíduo em forma de partículas mais homogeneizadas no reator. Como um resultado, é mais fácil ajustar os parâmetros de fluidificação como velocidade de fluidificação, de modo que, a maioria das partículas calcinadas pode ser retirada junto com o fluxo de gás de escape. Além disso, essa opção tem um benefício de uma produção de vapor mais alta a partir dos gases de escape, visto que, nenhuma água é adicionada ao material de alimentação. Concluindo, o equilíbrio de energia global é melhorado.

[0037] Também é preferido separar as partículas removidas do leito fluidificado em partículas calcinadas e inertes, de modo que, os compostos metálicos valiosos sendo removidos junto com as partículas inertes podem ser recuperados.

[0038] Neste contexto, também é preferido usar um triturador neste estágio de separação para liberar conglomerados de calcina e material inerte para otimizar o processo e atingir uma melhor separação.

[0039] Além disso, também é preferido separar as partículas a partir da segunda zona dos gases de escape, de modo que, as partículas podem ser arrefecidas e o consumo de energia do processo é melhorado reciclando pelo menos partes da energia das partículas. Os gases de escape são alimentados para uma câmara de pós combustão, uma caldeira, uma limpeza de gás quente, bem como, um estágio de limpeza de gás úmido.

[0040] Como já abordado, o equilíbrio de energia do processo pode ser otimizado reciclando energia obtida no resfriamento de partículas inertes, bem como, no resfriamento de partículas calcinadas. Desse modo, as partículas inertes e/ou as calcinadas são arrefecidas pré-aquecendo uma corrente de gás e a corrente de gás pré-aquecida é reciclada a um estágio de processo antes do reator, preferivelmente um misturador para os grânulos e/ou para o próprio reator. O mais preferivelmente, o resfriamento das partículas inertes e/ou calcinadas pode ser usado para pré-aquecer o gás fluidificado e/ou a fonte de oxigênio.

[0041] Além disso, a invenção é dirigida a um aparelho com as características da reivindicação 14. Um tal aparelho para tratar um resíduo de lixiviação gerado em uma lixiviação de concentrado metálico contendo enxofre, preferivelmente não ferroso compreende um tanque de mistura para formar uma suspensão a partir dos resíduos. Alternativamente o resíduo de lixiviação é tratado junto com material inerte/areia em um misturador de alta intensidade para gerar grânulos. Além disso, compreende um reator em que durante a operação um leito fluidificado é formado. O reator caracteriza pelo menos um tubo de alimentação para alimentar o resíduo no reator, com pelo menos um tubo para alimentar, tratar um resíduo de lixiviação gerado em uma lixiviação de um concentrado metálico não ferroso contendo enxofre no reator, um tubo de fornecimento para alimentar um gás fluidificado no reator, pelo menos uma linha de carregamento para retirar partículas calcinadas produzidas a partir do resíduo de lixiviação junto com o gás de escape do reator e com uma linha de saída para retirar partículas inertes do leito fluidificado, em que a linha de saída está posicionada tal que pelo menos 60 % em peso das partículas inertes são retiradas através desta linha de saída. Com esse arranjo, aglomerações no reator são evitadas e, simultaneamente, as partículas calcinadas são retiradas sem serem substancialmente misturadas com as partículas inertes, preferivelmente pelo menos 10 % em peso de partículas inertes são arrastadas no gás de escape junto com as partículas calcinadas. Além disso, um aparelho de acordo com a invenção é equipado com pelo menos um dispositivo de alimentação para transportar uma suspensão ou grânulos no reator.

[0042] Em uma modalidade preferida da invenção, um gás de fluidificação é fornecido a um reator de leito de fluidificação a uma assim chamada grelha do bico, uma placa contendo bicos com 1 a 300 furos por m2 área de forno. Os bicos podem ser de vários tipos incluindo os seguintes: (i) não se estendendo da grelha do bico e tendo um orifício na direção ascendente, (ii) se estendendo acima do eixo de bico tendo um ou mais do que um orifício em ângulos entre 0 e 180° e (iii) bicos equipados mesmo como últimos com uma característica adicional de uma tampa para proteger ainda mais o bloqueamento dos orifícios.

[0043] Preferivelmente, o aparelho também caracteriza um primeiro resfriador conectado à saída para as partículas inertes, e um segundo resfriador conectado a um ciclone, em que as partículas calcinadas são separadas do gás de escape para um manejo separado de ambos os tipos de partículas.

[0044] Outros desenvolvimentos, vantagens e possíveis aplicações da invenção também podem ser tomadas a partir da seguinte descrição dos desenhos. Todas as características descritas e/ou ilustradas formam a matéria objeto da invenção por si ou em qualquer combinação, independente de sua inclusão nas reivindicações ou na sua referência anterior.

[0045] A Fig. 1 mostra esquematicamente um processo de acordo com a invenção usando uma suspensão e

[0046] A Fig. 2 mostra esquematicamente um processo de acordo com a invenção usando grânulos.

[0047] A Fig. 1 mostra um tanque de suspensão 10, em que o resíduo contendo enxofre formado em um processo de lixiviação direta é preenchido via tubo 11. O resíduo de enxofre está principalmente disponível como torta do filtro. O material é misturado com água através do tubo 12 por meio de um agitador intensivo de modo a desintegrar junções e aglomerados. O teor de sólido é ajustado a 30 a 65 % em peso, dependendo do teor de não combustíveis no resíduo de enxofre.

[0048] A suspensão é injetada no reator de leito de fluidificação 20 por meio de tubo 13. O reator de leito de fluidificação 20 contém um leito de areia fluidificado. A areia serve para dois propósitos, isto é, primeiro fornecer um leito estável de sólidos fluidificados em que o resíduo de enxofre pode ser injetado e onde todas as reações devem ocorrer e segundo evitar a sinterização dos não combustíveis pela separação de grãos individuais de PbSO4/PbO.

[0049] O leito de areia fluidificado no reator de leito fluidificado 20 retém os compostos não- combustíveis do resíduo de enxofre injetado principalmente na parte superior do leito, enquanto o fundo é em grande parte esvaziado de não combustíveis. O processo de combustão/torrefação é conduzido em uma tal maneira que a suspensão injetada é distribuída homogeneamente através do leito de areia fluidificado. A maioria do material injetado não atinge o fundo do forno mas é queimado na parte superior do leito. A velocidade de fluidificação é ajustada de tal modo que os não combustíveis muito finos (x80 < <40 μm) são arrastados no gás de processo para a maior parte e deixam o forno com o gás de escape via tubo de carregamento 21.

[0050] Uma parte menor dos não combustíveis forma aglomerados e é descarregada com alguma porção da areia através de um tubo de saída 22, como por exemplo, uma barragem de escoamento, como é prática comum em torrefação de concentrados de zinco e pirita.

[0051] Uma outra parte do não-combustível forma aglomerados relativamente grosseiros (> 1 mm) segregando para o fundo do leito fluidificado. Esse material é descarregado em intervalos de várias horas através de uma descarga inferior não mostrada.

[0052] No reator de leito fluidificado, a separação diferente das partículas calcinadas e inertes por diferentes posições de retirada é obtida por ajuste apropriado da razão de areia (0,01 a 1 t por resíduo de enxofre seco), tamanho de partícula de areia (0,1 a 2 mm) e velocidade de fluidificação (0,5 a 1,5 m/s) em combinação com a utilização da saída durante a operação contínua, bem como, uma granulometria fina dos não combustíveis (x80 < <40 μm) que é inerente ao processo.

[0053] A corrente de partículas calcinadas e o gás de escape é alimentado através do tubo de carregamento 21 em um ciclone 30, em que a corrente de gás é separada das partículas calcinadas. As partículas separadas são alimentadas via tubo 32 em um resfriador 50a, como um tambor de resfriamento. Como um meio de transferência de calor, o gás é alimentado no resfriador via linha 51. A descarga de ciclone arrefecido é alimentada via linha 52 na linha 57.

[0054] O fluxo de gás de escape contendo principalmente não combustíveis junto com pequenas partículas de areia é ainda alimentado via tubo 31 em uma pós-combustão 33 para oxidar fumos de enxofre com ar adicional ou qualquer oxigênio contendo gás. O pó gerado nele é alimentado via tubo 36 em tubo de coleta 57.

[0055] O gás de escape é ainda dirigida via tubo 34 em uma caldeira de calor residual 40 para a recuperação de calor por produção de vapor. Os sólidos separados na caldeira de calor residual também são combinados via linha 48 com todas as correntes de produto no tubo 57. Em casos especiais, por exemplo, quando a capacidade da unidade considerada é muito pequena, a caldeira de calor residual 40 pode ser substituída através um resfriador evaporativo.

[0056] Movendo-se a jusante da trajetória do gás, os sólidos são alimentados em um sistema de limpeza de gás quente padrão 42 via tubo 41. O gás de escape na limpeza de gás quente 44 é ainda usado para produção de ácido sulfúrico depois da limpeza em um sistema de limpeza de gás úmido padrão 45.

[0057] As partículas separadas no sistema de limpeza de gás quente 43 também podem ser misturadas através do tubo 47 e 48 com a corrente do produto total no tubo 57. Entretanto, no caso que a corrente sólida (ou qualquer outra corrente sólida) contém ainda uma quantidade significante de sulfeto de enxofre então, a corrente é recirculada, preferivelmente ao tanque de suspensão via tubo 43. Também, mesmo não é mostrado é possível reciclar a corrente sólida no reator 20. Além disso, também não mostrado, os tubos de reciclagem da pós combustão 33 e/ou a caldeira 40 são possíveis.

[0058] As partículas inertes retiradas do leito fluidificado do reator de leito fluidificado 20 são alimentadas no resfriador 50b onde elas são também arrefecidas com ar ou qualquer outro gás. Essa corrente de gás quente pode ser usada como gás de fluidificação e alimentada via linha 24 no reator de leito de fluidificação via linha 23. É possível, que ambos os resfriadores sejam projetados como seções de resfriamento e usem o mesmo meio de transferência de calor. Também, mesmo que não seja mostrado, é possível ter linhas separadas para o meio de transferência de calor em ambas as seções de resfriamento.

[0059] A areia arrefecida é alimentada em um triturador opcional e unidade de separação 55 via tubo 54, em que as partículas metalúrgicas são separadas da areia. As partículas metalúrgicas são coletadas no tubo 57, em que também todas as outras linhas de produto serão alimentadas.

[0060] A areia ou quaisquer outras partículas inertes podem ser recicladas no reator de leito fluidificado 20 diretamente via tubo 56.

[0061] A Fig. 2 mostra um processo quase idêntico. A única diferença é que, não uma suspensão, mas grânulos são alimentados no reator de leito fluidificado 20. Essa opção tem um benefício de uma produção de vapor mais alta, visto que, nenhuma água é adicionada ao material de alimentação. A torta do filtro de resíduo de enxofre pegajoso necessita ser desintegrada de modo a permitir uma alimentação controlada no forno 20. Isso é obtido por meio de mistura o resíduo de enxofre com areia em um misturador 14, preferivelmente um misturador de cisalhamento alto. Nele, o resíduo de enxofre é alimentado via tubo 11, bem como, a areia adicional é alimentada via tubo 15. Descobriu-se que uma adição de 1,5 a 4 t de areia por tonelada de resíduo de enxofre seco é necessária para obter uma mistura de alimentação de fluxo livre. O tamanho do grão da areia é preferivelmente 0,1 a 1 mm. A mistura intensiva gera grânulos com um tamanho do grão adequado para a torrefação de leito fluidificado (na massa dos sólidos sendo entre 300 e 600 μm, enquanto os sólidos entre 0,1 e 3 mm ainda estarão presentes).

[0062] Antes da alimentação no reator de leito fluidificado 20, os grânulos são passados via tubo 16 em um secador opcional 17 de modo a aumentar sua estabilidade. A água removida é retirada via tubo 18. O secador 17 pode utilizar ar pré-aquecido que é passado direta ou indiretamente para um outro estágio de processo e/ou água pré-aquecida ou outro líquido através de uma fonte de calor inerente ou externa ao processo. Além disso, o secador 17 também pode ser eletricamente aquecido ou projetado como um leito fluidificado. A necessidade do estágio de secagem depende das características do resíduo de enxofre. É bem possível que nem todos os resíduos de enxofres necessitem secar antes da torrefação.

[0063] A combustão/torrefação no reator de leito fluidificado 20 difere do processo na Fig. 1 na medida em que o volume total do leito do reator de leito fluidificado 20 é usado para o processo de combustão/torrefação. A sinterização é abordada pela ótima separação de partículas pegajosas (sulfatos, óxidos de chumbo) em uma matriz de areia. A combustão ocorre em 650 a 850 °C com um fator À de 1,1 a 1,5 como no processo de acordo com a Fig. 1. Em equilíbrio do reator de leito fluidificado 20 exibe um déficit de calor, um combustível de carbonáceo pode ser queimado no reator de leito fluidificado 20 para manter a temperatura de operação desejada. Isso também é possível para o processo de acordo com a Fig. 1. Entretanto, o processo deve ser autossustentável para ser atraente.

[0064] A velocidade de fluidificação está na faixa típica de torrefação estacionária, isto é, 0,5 a 1,5 m/s. A maior parte da porção calcinada é descarregada através da barragem de escoamento. As pequenas partículas de areia e calcina são arrastadas no torrefador de gás de escape. O reator de leito de fluidificação 20 tem uma descarga inferior para descarga interna ou eventuais aglomerados grosseiros. A calcina descarregada do reator de leito fluidificado 20 é arrefecida em um tambor de resfriamento 50 (a,b). A separação de areia e prata contendo componentes valiosos é obtida por tratamento em um estágio de atrito e subseqüente classificação por triagem ou classificação de ar.

[0065] O gás de escape contém principalmente não combustíveis junto com alguma pequena porção de areia. Deve ser observado que, a partícula sólida contém a maioria da prata, bem como, sulfatos/óxidos de chumbo, sulfatos/óxidos de zinco, ferro principalmente como hematite e sílica e deve ser enviado e posteriormente tratado em uma fundição de chumbo.

[0066] Em um estágio de processo adicional, o enxofre limpo pode ser separado do resíduo de enxofre em um estágio de destilação a vácuo que é operado com vapor sendo gerado na caldeira de calor residual a 250 a 300 °C. A fração de não-combustível é assim, enriquecida até 60 % em peso e existe como sólidos muito finos (x80 < < 40 μm) colocados em suspensão em uma fase de enxofre líquido. Essa fase de enxofre é atomizada para partículas finas (x80 < 80 μm) e pode ser usado para combustão como descrito para ambas as figuras. O enxofre evaporado é condensado em um banho de enxofre líquido a uma temperatura abaixo da temperatura de evaporação do enxofre. Impurezas evaporadas como mercúrio são assim mantidas em fase gasosa e podem ser separadas do enxofre. O gás de escape é ainda limpo em estágios de limpeza de gás no estado da técnica. O enxofre condensado é enxofre elementar puro e pode ser vendido como produto.

[0067] A areia (ou quaisquer outras partículas inertes) removida no triturador e unidade de separação são pelo menos parcialmente recicladas para o misturador para formar grânulos via um tubo 61. Entretanto, também é possível reciclar pelo menos partes destas partículas no reator de leito fluidificado 20.

[0068] O ar pré-aquecido (ou qualquer outro gás) de pelo menos um resfriador 50a, 50b são alimentados pelo menos parcialmente no secador 17 via tubos 62, 63, onde eles são usados para secar e/ou pré-aquecer os grânulos.

[0069] Além disso, pelo menos partes do gás pré- aquecido de pelo menos um resfriador 50a, 50b no reator de leito fluidificado 20 via tubos 62, 64, onde pode ser usado como gás de fluidificação e/ou fonte de oxigênio. Lista de Referências 10 misturador 11 - 13 tubo 14 misturador 15 , 16 tubo 17 secador 18 , 19 tubo 20 reator de leito fluidificado 21 tubo de carregamento 22 tubo de saída 23 , 24 tubo 30 ciclone 31 , 32 tubo 33 estágio pós-combustão 34 - 36 tubo 40 caldeira 41 tubo 42 limpeza de gás quente 43 , 44 tubo 45 limpeza de gás úmido 46 - 48 tubo 50a, 50b resfriador 51 - 54 tubo 55 triturador e unidade de separação 56, 57 tubo 61 - 64 tubo

Claims (11)

1. Processo para tratar um resíduo de lixiviação gerado em uma lixiviação de um concentrado metálico contendo enxofre, em que o resíduo de lixiviação é alimentado em um reator, em que um gás de fluidificação é injetado no reator para formar um leito fluidificado contendo pelo menos uma porção do resíduo de lixiviação, em que o resíduo de lixiviação é aquecido na presença de partículas inertes a uma temperatura entre 600 e 900°C em uma atmosfera oxidante para produzir partículas calcinadas e SO2, caracterizado pelo fato de que pelo menos 60% em peso das partículas inertes são removidas do leito fluidizado enquanto pelo menos 60% em peso das partículas calcinadas são removidas junto com uma corrente de gás contendo gases de escape e o gás de fluidificação, em que o diâmetro de pelo menos 70% em peso das partículas calcinadas é menor do que 60 μm e/ou em que o diâmetro de pelo menos 70% em peso das partículas inertes está entre 0,05 a 3 mm, em que as partículas inertes são partículas de SiO2, em que o tempo de residência médio do resíduo de lixiviação no reator está entre 20 e 200 min, em que a velocidade de entrada do gás de fluidificação está entre 0,2 e 2 m/s, e em que uma parte menor dos não-combustíveis forma aglomerados e é descarregada com alguma porção da areia através de um tubo de saída (22).

2. Processo, de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos 60% em peso das partículas inertes formam uma primeira zona do leito fluidizado e que pelo menos 60% em peso do resíduo de lixiviação e/ou as partículas calcinadas são encontradas em uma segunda zona acima da primeira zona.

3. Processo, de acordo com reivindicação 1, caracteri zado pelo fato de que uma zona mista no leito fluidizado contém pelo menos 60% em peso das partículas inertes e pelo menos 60% em peso do resíduo de lixiviação e/ou das partículas calcinadas em uma forma mista.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de uma razão entre 0,01 e 1 t de material inerte por tonelada de resíduo de lixiviação seco é ajustada.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a atmosfera oxidante é ajustada tal que a razão entre o fluxo de massa de oxigênio que entra no forno de leito de fluido dividido pelo oxigênio mínimo necessário para obter combustão estequiométrica completa do resíduo de enxofre alimentado está entre 1,1 e 1,8.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o resíduo de lixiviação é misturado com água para formar uma suspensão antes de ser alimentado no reator ou que o resíduo de lixiviação é misturado com material inerte e/ou material da primeira zona antes de ser alimentado no reator.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as partículas removidas da primeira zona são separadas em partículas calcinadas e inertes.

8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as partículas da segunda zona são separadas do gás de escape.

9. Processo, de acordo com reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que poeira contida no gás de escape é reciclada para um estágio de processo realizado antes do reator e/ou no reator.

10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as partículas inertes e/ou as calcinadas são arrefecidas por pré-aquecimento de uma corrente de gás e que a corrente de gás pré-aquecida é reciclada a um estágio de processo arranjada antes do reator e/ou no reator.

11. Aparelho para tratar um resíduo de lixiviação gerado em uma lixiviação de um concentrado metálico não ferroso contendo enxofre em um processo, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, compreendendo um tanque de mistura (10) para formar uma suspensão ou grânulos a partir dos resíduos de um reator (20), com pelo menos um tubo (13) para alimentar, para tratar um resíduo de lixiviação gerado em uma lixiviação de um concentrado metálico não ferroso contendo enxofre no reator (20), um tubo de fornecimento (23) para alimentar um gás fluidizado no reator (20), pelo menos um tubo de captação (21) para retirar partículas calcinadas produzidas do resíduo de lixiviação junto com o gás de escape do reator (20) e com um tubo de saída (22) para retirar partículas inertes do leito fluidificado, em que o tubo de saída (22) está posicionado tal que pelo menos 60% em peso das partículas inertes são retiradas através desse tubo de saída (22) caracterizado por um primeiro resfriador (50b) conectado ao tubo de saída (22) para as partículas inertes, e um segundo resfriador (50a) conectado a um ciclone (30) em que as partículas calcinadas são separados do gás de escape.

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