ES2828714T3 - Tratamiento del concentrado de sulfuro complejo - Google Patents

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Abstract

Un proceso de tratamiento de concentrado de sulfuro complejo, que comprende los pasos de (a) tostar concentrado de sulfuro complejo húmedo o en pasta en un horno (10) a una temperatura de al menos 720 °C para obtener una calcina; en el que se introduce oxígeno en el paso (a) de tostado como aire enriquecido con oxígeno; (b) fundir la calcina obtenida en el paso (a) bajo atmósfera inerte o libre de oxígeno en un horno (20) de fundición para obtener una mata; (c) granular la mata obtenida en el paso (b) para obtener una mata granulada que se alimenta a un proceso de lixiviación posterior.

Description

DESCRIPCIÓN
Tratamiento del concentrado de sulfuro complejo
Campo de la invención
La presente invención se relaciona con el tratamiento de concentrado de mineral para lixiviación, y más particularmente con un proceso de tratamiento de concentrado de sulfuro complejo que comprende Ni, Cu, Co, Fe y/o PGM.
Antecedentes de la invención
El documento CA2098521 divulga un método para producir una mata de níquel de alta calidad y una escoria muy oxidada en un horno de fundición instantánea, y para reducir la escoria del horno de fundición instantánea y para sulfurar la mata resultante en un horno eléctrico. La mata producida en el horno de fundición instantánea y en el horno eléctrico se conduce directamente a un tratamiento hidrometalúrgico adicional. El método consiste en el secado, fundición instantánea, limpieza de escoria y sulfuración en uno o dos hornos eléctricos y limpieza de gas para todos los pasos del proceso. Este método requiere mucha energía para el secado, mucho oxígeno técnico para fundir y mucha energía para producir oxígeno técnico y aceite u otro combustible para fundir. Este método también requiere coque u otro reductor para la limpieza de la escoria. El uso de combustibles orgánicos y reductores en este proceso produce cantidades significativas de emisiones de CO2. Este proceso produce dos tipos diferentes de mata: mata a partir de la fundición y mata a partir de la reducción. Esto significa que también se requieren dos procesos de lixiviación diferentes. El uso de combustibles aumenta la cantidad de flujo de gas y el gran flujo de gas requiere una gran caldera y tubería de gas. Además, el paso de fundición requiere altas temperaturas y las paredes del horno mucha agua de enfriamiento.
Para el estado de la técnica también se hace referencia a la Metalurgia Extractiva de Metales del Grupo del Níquel, Cobalto y Platino, Crundwell et al., 2011, ISBN 978-0-08-096809-4, páginas 199-209 y al documento US 4,344,793, que presenta un proceso de reducción de fundición.
Breve descripción de la invención
Por tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un proceso para paliar las desventajas anteriores. Los objetos de la invención se consiguen mediante un proceso que se caracteriza por lo que se indica en las reivindicaciones independientes. Las realizaciones preferidas de la invención se divulgan en las reivindicaciones dependientes.
La invención se basa en la comprensión de que es posible producir un solo tipo de mata y un paso más económico cuando se emplea un proceso de la presente invención.
Una ventaja del proceso de la presente invención es que es posible introducir concentrado en el proceso sin secarlo. Si una pequeña parte del concentrado se alimenta directamente al paso de fundición, solo se necesita un pequeño secador. Como resultado, no se necesita vapor y/o combustible y nitrógeno o solo se necesita una pequeña cantidad de vapor y nitrógeno para el secado.
Además, con el proceso de la presente invención no se necesita ningún horno de fundición instantánea, aunque se emplea un concentrado que comprende cantidades significativas de MgO y otro material de óxido. Por lo tanto, no se necesita oxígeno técnico para el enriquecimiento de oxígeno y no se requiere calentamiento de agua en las duelas de enfriamiento. Además, no se necesita ningún quemador de concentrado ya que el concentrado se seca y reacciona rápidamente hasta el nivel objetivo.
Breve descripción de los dibujos
A continuación, la invención se describirá con mayor detalle por medio de realizaciones preferidas con referencia a los dibujos adjuntos [que acompañan], en los que
La Figura 1 muestra un diagrama de flujo del proceso de la presente invención que ilustra una primera realización de la invención;
La Figura 2 muestra un diagrama de flujo del proceso de la presente invención que ilustra una segunda realización de la invención;
La Figura 3 muestra un diagrama de flujo del proceso de la presente invención que ilustra una tercera realización de la invención;
La Figura 4 muestra un diagrama de flujo del proceso de la presente invención que ilustra una cuarta realización de la invención; y
La Figura 5 muestra un diagrama de flujo del proceso de la presente invención que ilustra una quinta realización de la invención.
Descripción detallada de la invención
La presente invención proporciona un proceso de tratamiento de concentrado de sulfuro complejo, que comprende los pasos de
(a) tostar un concentrado de sulfuro complejo húmedo o en pasta en un horno a una temperatura de al menos 720 °C para obtener una calcina; en el que se introduce oxígeno en el paso (a) de tostado como aire enriquecido con oxígeno; (b) fundir la calcina obtenida en el paso (a) bajo atmósfera inerte o libre de oxígeno en un horno de fundición para obtener una mata;
(c) granular la mata obtenida en el paso (b) para obtener una mata granulada que se alimenta a un proceso de lixiviación posterior.
El proceso de la presente invención es particularmente adecuado para concentrado de sulfuro complejo que comprende Ni, Cu, Co, Fe y/o PGM (metales del grupo del platino). El proceso de la presente invención permite el tratamiento de depósitos pequeños, así como minerales y/o concentrados de sulfuros complejos que comprenden sulfuros de varios, al menos dos, metales. Por ejemplo, tal concentrado de sulfuro complejo puede obtenerse a partir de mineral de sulfuro complejo que comprende 2 a 20 % en peso de Ni, 0 a 15 % en peso de Cu y 10 a 55 % en peso de Fe del peso total del concentrado. El concentrado también comprende típicamente cantidades más pequeñas de otros metales. Por tanto, el término "concentrado de sulfuro complejo", como se usa aquí, preferiblemente se refiere a concentrados obtenidos a partir de minerales de sulfuro complejos que comprenden sulfuros de dos o más, preferiblemente tres o más, metales.
De acuerdo con el proceso de la presente invención, todo el concentrado de sulfuro complejo se puede alimentar al paso (a) de tostado. Alternativamente, una primera parte del concentrado de sulfuro complejo se introduce en el paso (a) de tostado y la segunda parte restante se introduce en el paso (b) de fundición después del secado. Típicamente, en tal caso, la primera parte es del 80 al 90 % de la cantidad total del concentrado de sulfuro complejo tratado.
La tostación se puede realizar en un horno de tambor o en un horno de lecho fluidizado. El tostado en lecho fluidizado se puede realizar ya sea en un lecho burbujeante o en un lecho circulante. El lecho circulante es posible en caso de que se deba oxidar principalmente hierro.
El resultado deseado del paso (a) de tostado depende de la presión y temperatura de oxígeno locales.
La temperatura del paso (a) de tostado debe ser de al menos 720 °C ya que no se desean sulfatos en el producto y, por ejemplo, hierro, cobre y níquel forman sulfatos a temperaturas por debajo de 700 °C. La temperatura de tostado más alta posible depende de la composición del concentrado, ya que no se desea la sinterización de la calcina o el lecho provocado por la fusión resultante. Ventajosamente, la temperatura de tostado en el paso (a) es de 720 a 870 °C, más preferiblemente de 750 a 850, lo más preferiblemente de 780 a 820 °C. A temperaturas superiores a 870 °C, los concentrados de sulfuros complejos tienden a producir fases fundidas.
Se introduce oxígeno en el paso (a) de tostado como aire enriquecido con oxígeno. La cantidad requerida de oxígeno en el paso (a) de tostado depende de la calidad del concentrado de sulfuro complejo y de la concentración de sulfuro deseada de la calcina obtenida. El tostado se lleva a cabo preferiblemente usando condiciones de tostado (presión de oxígeno y temperatura) tales que no se forman sulfatos. La presión parcial de oxígeno depende de la calidad de mata deseada y normalmente es inferior a 1000 Pa.
Ventajosamente se controla el contenido de azufre de la calcina. Con el proceso de la presente invención es posible obtener calcina con un contenido de azufre por debajo del 10 % p/p. Dependiendo del contenido de azufre de la calcina, la calidad de la mata producida se ajusta durante el tostado y/o fundición.
Si la calidad de la mata se ajusta en el paso (a) de tostado el coeficiente de oxígeno se mantiene de manera que el contenido de azufre de la calcina sea tal que la calcina fundida con fundente producirá en el paso (b) de fundición la mata deseada para lixiviación. Para controlar, pero no para retirar completamente, el contenido de azufre de la calcina, es posible aumentar la temperatura de la parte superior del horno y el ciclón utilizado para tratar el gas de escape obtenido del paso (b) de tostado utilizando aire secundario para oxidar el azufre del polvo. El contenido de azufre de la calcina se controlará así, pero no se retirará por completo. Esto ofrece la posibilidad de minimizar el tiempo de retención. El retiro completo de azufre necesitaría un tiempo de retención más prolongado. De acuerdo con la presente invención, el contenido de azufre de la calcina puede ser preferiblemente de hasta un 10 % p/p dependiendo del tipo de proceso.
Si la calidad de la mata se ajusta durante la fundición, entonces se alimenta el concentrado de sulfuro complejo seco al paso (b) de fundición. El concentrado de sulfuro complejo seco puede introducirse en el horno de fundición a través de un electrodo hueco o mediante inyección.
El gas de escape resultante del paso (a) de tostado se conduce típicamente a una caldera de recuperación de calor que retira el calor y produce vapor. El vapor se puede utilizar para procesos de secado, lixiviación y otros. Los polvos de calcina se retiran típicamente de los gases de escape en calderas, ciclones y/o precipitadores eléctricos. El gas de escape limpio se puede llevar a una planta de ácido.
Cuando se utiliza el ciclón de tostación de lecho circulante, se ubica antes de la caldera de calor residual. La calcina recuperada del ciclón y la caldera se pueden introducir directamente en el paso (b) de fundición ya que, debido al coeficiente de oxígeno optimizado, el polvo de calcina no contiene sulfatos.
La calcina obtenida en el paso (a) se puede llevar directamente a un horno de fundición en el paso (b) de fundición tan caliente desde el horno de tostación. Cuando la calcina se lleva al paso (b) de fundición en caliente, la fundición es rápida y efectiva. Por lo general, se conduce a través de una tubería revestida, donde se puede calentar o mantener caliente utilizando los gases de escape del horno de fundición, hasta un anillo de alimentación giratorio y hacia adelante hasta el horno de fundición, o utilizando una tubería de alimentación, donde se puede calentar o mantener tan caliente usando los gases de escape del horno de fundición, hasta el horno de fundición.
La fundición en el paso (b) se puede llevar a cabo por lotes o de forma continua. El concentrado de sulfuro complejo seco se mezcla con la calcina obtenida del paso (a) y se alimenta al horno de fundición o se alimenta la calcina como se describió anteriormente y el concentrado de sulfuro complejo seco se inyecta o se alimenta a través de electrodos huecos.
La fundición se lleva a cabo preferiblemente con un horno eléctrico como el horno de fundición. El horno eléctrico puede calentarse por resistencia con electrodos Soderberg o un horno de DC.
La atmósfera de gas en el paso (b) de fundición es inerte, es decir, libre de oxígeno. El flujo de gas suele ser muy bajo y, por lo tanto, la cantidad de polvo se minimiza.
La temperatura del paso (b) de fusión es típicamente de 1250 a 1500 °C, preferiblemente de 1300 a 1450 °C. La temperatura óptima ofrece la posibilidad de optimizar el requerimiento de energía y la recuperación de metales valiosos para la mata.
El gas de escape resultante del paso (b) de fundición se usa preferiblemente para calentar la calcina antes de enfriarla ya sea por enfriamiento directo o indirecto y se limpia mediante fregado o con un filtro de bolsa.
La mata producida en el horno de fundición durante el paso (b) de fundición se granula posteriormente, porque es posible lixiviar el gránulo fino sin moler.
Los polvos de gas de granulación pueden retirarse mediante un ciclón. Desde el ciclón, los gases pueden conducirse a un fregador de múltiples vénturis para retirar el dióxido de azufre y otras impurezas utilizando por ejemplo una solución de hidróxido de sodio.
Con el proceso de la presente invención, la mata se separa de la escoria muy claramente. Además, la escoria obtenida mediante el proceso de la presente invención contiene muy poco o nada de sulfuro de cobre, lo que podría alterar la inercia de la escoria.
La Figura 1 ilustra como un primer ejemplo del proceso de la presente invención los flujos de procesos de los procesos donde todo el concentrado (1) de sulfuro complejo se alimenta como húmedo o como pasta a un horno (10a) de lecho fluidizado que tiene un lecho circulante para realizar el paso (a) de tostado. En el proceso que se muestra en la Figura 1, la calidad de la mata se ajusta en el horno de lecho fluidizado, es decir, se mantiene el coeficiente de oxígeno de tal manera que el contenido de azufre de la calcina (2) resultante será tal que la calcina fundida con fundente producirá en el horno (20) eléctrico la mata (3) deseada para lixiviación.
Como se muestra en las Figuras 2 a 5 como ejemplos adicionales de la invención, parte del concentrado de sulfuro complejo tratado se puede alimentar directamente al paso (b) de fundición sin tostar, siempre que se seque primero la parte del concentrado de sulfuro complejo que se alimenta directamente. En las Figuras 2 a 5, los componentes similares se designan con los mismos números de referencia que se utilizan en la Figura 1.
Como se presenta en las Figuras 2 a 5 como segundo a quinto ejemplos del proceso de la presente invención, se alimenta una primera parte (por ejemplo, 80 %) (1a) del concentrado de sulfuro complejo en forma húmeda o en pasta a un horno (10b) de lecho fluidizado que tiene un lecho de burbujeo para realizar el paso (a) de tostado.
Como se ilustra en cada una de las Figuras 1 a 5, la calcina (2) obtenida en el horno (10a o 10b) de tostado se lleva para fundir a un horno (20) de fundición directamente desde el horno (10) de tostado a través de un tubo revestido o un anillo de alimentación giratorio para obtener una mata (3). En todos los ejemplos de las Figuras 1 a 5 se utiliza un horno eléctrico como el horno de fundición. En los procesos que se muestran en las Figuras 2 a 5, la calidad de la mata se ajusta durante la fundición y una segunda parte (1b) del concentrado de sulfuro complejo (por ejemplo, 20 %) se alimenta después del secado en un secador (15) al horno (20) eléctrico a través de un electrodo hueco o mediante inyección.
Con referencia adicional a las Figuras 1 a 5, el gas (4a) de escape del tostado se conduce a la caldera (30) de recuperación de calor, que retira el polvo y el calor de la calcina y produce vapor (5). El vapor (5) se utiliza para procesos de secado, lixiviación y/u otros. Los polvos (2a, 2b, 2c) de calcina se retiran del gas (4b) de escape enfriado en los ciclones (40) y precipitadores (50) eléctricos. El gas (4c) limpio se conduce a una planta (60) de ácido.
Como se muestra en las Figuras 2 a 5, el ciclón (40) se ubica típicamente después de la caldera (30) de calor residual. Sin embargo, en referencia a la Figura 1, el ciclón (40) se ubica después del horno (10) de tostado y antes de la caldera (30) de calor residual cuando el horno (10) de tostado utilizado tiene un lecho circulante.
Con referencia a las Figuras 1 a 5, la calcina (2a y 2b, respectivamente) recuperada de la caldera (30) de calor residual y el ciclón (40) van directamente al horno (20) eléctrico para su fundición. Como el coeficiente de oxígeno se optimiza en el tostado, este polvo de calcina no contiene sulfatos. Como se ilustra en las Figuras 2 y 3, también la calcina (2c) recuperada del precipitador (50) eléctrico se puede conducir al horno (20) eléctrico para su fundición. Sin embargo, como se muestra en las Figuras 1, 4 y 5, en algunos casos la cantidad de polvo del precipitador (50) eléctrico es baja y/o contiene impurezas y por lo tanto puede retirarse de la circulación.
Como se muestra en cada una de las Figuras 1 a 5, la mata (3) obtenida del horno (20) eléctrico se granula típicamente en granulación (70) y la mata granulada (3a) se alimenta a un proceso de lixiviación posterior.
Como se ilustra en cada una de las Figuras 1 a 5, el gas (8) del horno (20) eléctrico se enfría y limpia usando fregado o filtro (80) de bolsa.
Como se ilustra adicionalmente en las Figuras 3 y 4, también es posible conducir la escoria (7a) obtenida del horno (15) eléctrico a un horno (90) de limpieza de escoria, donde la escoria puede reducirse en presencia de coque (9) para obtener una escoria inerte (7b) y más mata (3b). La mata (3b) adicional también se puede llevar a la granulación (70). El gas (8b) del horno (90) de limpieza de escoria se enfría y limpia usando fregado o un filtro (85) de bolsa.
Será obvio para un experto en la técnica que, a medida que avanza la tecnología, el concepto inventivo se puede implementar de diversas formas. La invención y sus realizaciones no se limitan a los ejemplos descritos en este documento, sino que pueden variar dentro del alcance de las reivindicaciones.
Ejemplos
Ejemplo 1
Se trató concentrado de sulfuro complejo: 9 % de Cu, 2.3 % de Ni, 0.1 % de Co y 10 g/t de PGM, 46 % de FeS y 54 % de ganga a escala de laboratorio utilizando el método de la presente invención para producir la siguiente escoria y mata:
Figure imgf000005_0001
Es perceptiblemente notable que la mata se separó de la escoria muy claramente en estos experimentos de laboratorio. El contenido de azufre de la escoria fue muy bajo. Esto significa que la escoria no contiene sulfuro de cobre, que podría perturbar la inercia de la escoria. Esta mata era principalmente sulfuro de cobre, sulfuro de níquel y sulfuro de níquel-hierro. La mata contenía una pequeña cantidad de cobre metálico, pero no hierro metálico.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un proceso de tratamiento de concentrado de sulfuro complejo, que comprende los pasos de
(a) tostar concentrado de sulfuro complejo húmedo o en pasta en un horno (10) a una temperatura de al menos 720 °C para obtener una calcina; en el que se introduce oxígeno en el paso (a) de tostado como aire enriquecido con oxígeno;
(b) fundir la calcina obtenida en el paso (a) bajo atmósfera inerte o libre de oxígeno en un horno (20) de fundición para obtener una mata;
(c) granular la mata obtenida en el paso (b) para obtener una mata granulada que se alimenta a un proceso de lixiviación posterior.
2. El método como se reivindica en la reivindicación 1, en el que el concentrado de sulfuro complejo comprende Ni, Cu, Co, Fe y/o PGM.
3. El método como se reivindica en la reivindicación 1 o 2, en el que la calcina tiene un contenido de azufre inferior al 10 % p/p.
4. El proceso como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el horno en el paso (a) es un horno de tambor o un horno de lecho fluidizado.
5. El proceso como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la temperatura de tostado en el paso (a) es de 720 a 870 °C, más preferiblemente de 750 a 850, lo más preferiblemente de 780 a 820 °C.
6. El proceso como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la presión parcial de oxígeno es inferior a 1000 Pa.
7. El proceso como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el tostado en el paso (a) se realiza en un lecho de burbujeo.
8. El proceso como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la temperatura de fusión en el paso (b) es de 1300 a 1450 °C.
9. El proceso como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que una primera parte del concentrado de sulfuro complejo se introduce en el paso (a) de tostado y una segunda parte restante se introduce en el paso (b) de fundición después del secado.
10. El proceso como se reivindica en la reivindicación 9, en el que la primera parte es del 80 al 90 % de la cantidad total del concentrado de sulfuro complejo tratado.
11. El proceso como se reivindica en de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el horno (20) de fundición es un horno eléctrico.
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