CN102301017A - 烧结方法 - Google Patents
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Abstract
烧结镍红土矿石的方法，其包括下列步骤：i)将待烧结的镍红土矿石材料送入烧结工序；和ii)向所述烧结工序中的矿石材料中添加包含硫酸的烧结溶液以提供烧结的矿石材料，其中所述烧结溶液的酸浓度为100g/L至400g/L。
Description
发明领域
本发明涉及镍红土矿石的烧结方法，特别地涉及用于堆浸目的的矿石的烧结。
背景技术
以下对本发明背景的讨论意图帮助理解本发明。然而，应当理解，本讨论并非承认或允许所涉及的任何材料在本申请的优先权日时为公开的、已知的或部分公知常识。
堆浸是用于从低级矿石中经济地提取金属的一种方法。通常，其包括堆积原矿进入堆中并在堆的顶部引入浸提溶液以通过堆向下渗透。浸提溶液从矿石中提取期望的金属价值并被收集成为富集浸提溶液(PLS)，例如在位于堆下方的穿孔排水管中。然后，将PLS运输至加工厂，在那里从PLS的杂质中分离期望的金属价值并回收。
烧结法能用于粘结矿石中的细颗粒以形成较大的颗粒，由此提高矿石的浸提特性。在堆浸中，较大的粒径促进通过堆积的矿石材料的浸提溶液的渗透并确保通过浸提溶液接触在细材料中包含的目标金属价值。
BHP Minerals International Inc的第US 6312500号美国专利描述了烧结红土矿石的一种方法。在该专利中，必要时首先将矿石压碎至小于一英寸(2.54cm)的粒径。然后在旋转盘式烧结机(rotary discagglomerator)或筒式烧结机(drum agglomerator)中通过将颗粒与浓硫酸混合来烧结颗粒。通常在空气中固化烧结的颗粒，静置足够长的一段时间使硫酸具有足够的化学反应时间以进攻包含镍的矿物，溶解一部分矿石，去除一部分包含的水(通过空气蒸发)并使碱性硫酸盐和/或硅酸盐或硅胶沉淀并形成粘合剂以保持剩余的矿石颗粒以球团形式粘结在一起。固化时间能为一小时至若干天。
由于产生了来自酸和矿石中存在的少量水分的放热反应的热，烧结法中强或浓酸的使用是有利的。这能导致矿石材料更好的粉碎并暴露目标金属价值。然而，使用用于烧结的浓酸溶液的主要问题之一是产生的烧结块变得易碎，一旦烧结块开始破碎成为较小颗粒则导致堆的堵塞。浓酸的使用还能促进不期望杂质的溶解。
Agatzini的希腊专利GR1001555教导了一种堆浸方法，其中能通过使用水或优选包含1N至2N(49至98g/L)的硫酸的浸提溶液(浸滤剂)润湿矿石来烧结低级至非常低级的镍和钴氧化物矿石。
Murrin Murrin Operations Pty Ltd的国际专利公开WO 2007143779涉及镍红土矿石的烧结方法，其中将待烧结的矿石材料的水分含量调整至预定水平，并使用酸浓度不超过约100g/L的包含酸的烧结溶液烧结矿石材料。教导了当提供不牺牲烧结块的结构完整性的合适的烧结矿石材料(“烧结体”)时使用用于烧结的稀酸溶液。还教导了提高了堆浸出液的渗透速度和提取水平。
申请人惊奇的发现可使用落在GR1001555、US 6312500和WO2007143779所包括的条件外的选定范围的条件优化镍红土矿石的烧结。
贯穿本说明书，术语“矿石”和“矿石材料”理解为包括矿石、矿石剔除材料、浓缩物、废石或研磨材料(mill scats material)中的任何一种形式的镍红土。
发明概述
根据本发明，提供了烧结镍红土矿石的方法，其包括步骤：
i)将待烧结的镍红土矿石材料送入烧结工序；和
ii)向所述烧结工序中的矿石材料中添加包含硫酸的烧结溶液以提供烧结的矿石材料，其中所述烧结溶液的硫酸浓度为100g/L至400g/L。
尽管存在在先专利公布的教导，但是申请人发现使用硫酸浓度为100g/L至400g/L且优选为140g/L至280g/L的烧结溶液最适宜烧结镍红土矿石。与在先的烧结矿石相比，镍红土矿石的最佳烧结提高了矿石堆的渗透性并能使烧结的矿石堆积成更高的堆，其反过来使堆浸方法实现了更有效的回收率，增加了产率并降低了成本。
本发明的烧结方法能用于可选择分别浸提的矿石的褐铁矿部分或腐泥土部分，或用于矿石混合物的整体。
烧结溶液包含的硫酸含量能使镍红土矿石的较小颗粒烧结成为较大颗粒。烧结溶液还可包含为水、地下盐水、盐溶液、高盐溶液、海水、循环溶液或其混合物形式的水。在某些实施方案中，烧结溶液可包含来自下游堆浸工序的富集浸提溶液(PLS)。
每吨矿石中添加至烧结步骤的硫酸的量随待烧结的镍红土矿石的实际组成、矿石的水分含量、使用的酸和其它因素的变化而变化。通常，通过添加20kg至50kg的酸每干吨矿石材料来完成烧结。在优选的实施方案中，通过添加约35kg的酸每干吨矿石来完成烧结。
在某些实施方案中，在烧结步骤之前降低矿石的尺寸是有利的。在这些实施方案中，本发明的方法还包括在矿石供给步骤之前将待烧结的镍红土矿石材料的尺寸降低至小于1英寸的步骤。能使用包括球磨机、压碎器、锤磨机等在内的任何合适的粉碎设备来降低矿石的尺寸。
已经发现矿石的水分含量影响本发明的烧结步骤。因此，优选预处理矿石以控制待烧结的矿石材料的水分含量。因此，在某些实施方案中，本发明的方法还包括在矿石供给步骤之前将待烧结的矿石材料的水分含量调整至预定水平的步骤。例如，在某些实施方案中，在烧结之前矿石材料的初始(自然)水分含量能为1％wt/wt至40％wt/wt。能在烧结之前将该矿石材料的初始水分含量调整至选定的1％wt/wt至40％wt/wt的水分含量。在其它的实施方案中，在烧结之前将矿石材料的水分含量调整至5％wt/wt至30％wt/wt。在其它实施方案中，在烧结之前将矿石材料的水分含量调整至15％wt/wt至25％wt/wt。在烧结之后，能通过添加或不添加水溶液将矿石材料的最终水分含量调整至5％wt/wt至40％wt/wt。然而，应当理解，其它范围可适合于特别的矿石。该水平随特别的矿石的变化而变化，这依赖于来源和矿物学并通过针对各个情况的测试工作确定。
如果进行这样的步骤则能在尺寸降低步骤之后、尺寸降低步骤之前或尺寸降低步骤过程中进行该步骤。
优选地，将烧结的矿石固化一段时间，固化时间可为一小时至若干天，其依赖于在产生的颗粒内发生的化学连接过程的完成。该水平随各个特别的矿石的变化而变化，这依赖于矿石来源和矿物学。在多数情况下，对于各个特别的矿石需要实验确定最佳的固化时间。在这些实施方案中，本发明的方法还包括在酸添加步骤之后在预定的固化时间内将烧结的矿石固化的步骤。烧结的矿石材料的固化时间能为1小时至若干天的任何时间。
烧结步骤的烧结工序包括任何合适的烧结设备，例如筒式烧结机或旋转盘式烧结机的一种或多种。
详述
现在参照本发明特别优选的实施方案来描述本发明。
根据本发明，提供了烧结镍红土矿石的方法来提高该红土矿石的堆浸特性。
在典型的镍红土矿石堆浸方法中，必要时首先降低镍红土矿石的粒径，例如通过在球磨机中压碎至小于2.54cm的平均粒径，优选为约6目(3350微米)至约2cm。
在某些实施方案中，使镍红土矿石进行水分调整步骤，其中如果需要在烧结之前，通过空气干燥堆中的矿石或通过向矿石中添加水将矿石的初始(自然)水分含量调整至预定水平。例如，在潮湿条件(降雨或类似条件)下，可晒干过湿的红土以降低初始水分。使用工作台或小的连续操作测定矿石的最终水分含量以确定除浓酸之外能向矿石中添加多少额外的水/溶液来制造具有良好渗透性的合格球团。
然后将压碎的颗粒传送至烧结阶段以进行烧结。在该阶段中，将颗粒与烧结溶液混合以烧结矿石颗粒，所述烧结溶液优选为包含约140g/L至280g/L的硫酸的溶液。可在本领域已知的旋转盘式装置、筒式装置或其它合适的装置中进行烧结步骤。可将硫酸与包括盐水、地下盐水、淡水、海水、高盐溶液或循环溶液的水的来源混合。通常使用的硫酸的量是进攻矿石中消耗酸的矿物材料(通常是从矿石中存在的硅酸镁中容易获得的MgO)必须的量。已经发现量为约35kg的硫酸每吨矿石(干基)。然而，所述量能为约20kg至约50kg的硫酸每吨矿石(干基)。产生的烧结颗粒(球团)的平均粒径为约6目(3350微米)至约2.54cm。
通常将烧结的球团固化一段时间，固化时间为一小时至若干天，这依赖于发生的化学连接过程的完成。优选地，固化时间为约4小时至10小时。在固化过程中，在空气中储存烧结的矿石颗粒(通常为球团形式)，静置足够长的一段时间使硫酸具有足够的化学反应时间以溶解一部分矿石并通过空气蒸发去除一部分包含的水使得碱性硫酸盐和/或硅酸盐或硅胶沉淀并形成粘合剂以保持剩余的矿石颗粒以球团形式连接在一起。化学连接过程包括使用用于胶溶作用的强酸使沉淀硅胶再增溶(resolubilisation)和来自矿石的铁和镁溶解。在固化过程中，过量的水蒸发且一部分水被视为结晶水并导致在制造具有确定的物理强度的固体球团的固体颗粒之间充当化学连接剂的镁-铁-硅胶“胶”的再沉淀。固化时间是需要从“胶”相中去除过量的水或游离水的量的函数。
然后，使烧结的球团形成具有底部和顶部的堆。将浸提溶液应用于堆的顶部并允许其通过堆向下渗透。在堆的底部收集PLS并可再利用、收集PLS以用于镍(和/或钴)或二者的组合的回收。浸提溶液优选为硫酸。浸提溶液可为偿还已回收的金属价值的再利用的溶液。优选地，将球状烧结矿石形成两堆或一系列堆并以逆流方法浸提。
在本发明的实践中，约20kg至约50kg的硫酸每吨矿石是制造具有期望的物理特性的球团以经受堆积矿石导致的搬运和堆积负载所需的全部酸。总之，根据Knappes渗透试验，使用140g/L至280g/L的硫酸的烧结溶液的用于烧结的最佳的烧结酸的量为每吨矿石约35kg的硫酸。
在本说明书(包括权利要求)中使用术语“包含(comprise)”、“包含(comprises)”、“包含(comprised)”或“包含(comprising)”的情况下，将其理解为说明存在规定的特征、整数、步骤或成分，但不排除一种或多种其它的特征、整数、步骤、成分或其组合的存在。
Claims (12)
1.烧结镍红土矿石的方法，其包括下列步骤：
i)将待烧结的镍红土矿石材料送入烧结工序；和
ii)向所述烧结工序中的矿石材料中添加包含硫酸的烧结溶液以提供烧结的矿石材料，其中所述烧结溶液的酸浓度为100g/L至400g/L。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述烧结溶液的酸浓度为140g/L至280g/L。
3.如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中以20kg至50kg的酸每吨矿石材料的方式添加烧结溶液。
4.如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中以约35kg的酸每吨矿石的方式添加烧结溶液。
5.如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其还包括下列步骤：
在将待烧结的矿石材料送入所述烧结工序之前将所述待烧结的矿石材料的水分含量调整至预定水平。
6.如权利要求5所述的方法，其中在烧结之前将所述矿石材料的水分含量调整至5％wt/wt至30％wt/wt。
7.如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其还包括下列步骤：
在将待烧结的镍红土矿石材料送入所述烧结工序之前将所述待烧结的镍红土矿石材料的尺寸降低至小于1英寸。
8.如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其还包括在预定的固化时间内固化所述烧结的矿石的步骤。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述烧结的矿石材料的固化时间为1小时至10天。
10.如权利要求8或9所述的方法，其中所述烧结的矿石材料的固化时间落入约1小时至10小时的范围内。
11.如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述烧结工序包括一个或多个筒式烧结机或旋转盘式烧结机。
12.如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述烧结溶液包含来自下游堆浸工序的富集浸提溶液。
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