FI120187B - Menetelmä prosessin säätämiseksi - Google Patents

Description

MENETELMÄ PROSESSIN SÄÄTÄMISEKSI

Keksintö kohdistuu menetelmään hapen osapaineen säätämiseksi erotettaessa mineraaleja toisistaan arvomineraaleja sisältävästä lietteestä prosessin 5 eri osavaiheissa. Hapen osapainetta säädetään kierrättämällä prosessiin tai prosessin eri osavaiheisiin johdettavaa kaasua.

Murskauksen ja jauhatuksen jälkeen malmin eri mineraalit erotetaan prosessin eri osavaiheissa, kuten vaahdotuksessa, sakeutuksessa ja suodatukses-10 sa käsiteltävästä lietteestä mahdollisimman selektiivisesti toisistaan. Prosessin kannalta on tärkeää, että eri mineraalien pinnan hapettumistaso eli mineraalien sähkökemiallinen potentiaali on säädetty ilman sisältämän hapen ja kemikaalien avulla siten, että vaahdotettavat mineraalit tehdään pinnoiltaan hydrofobiseksi ja vastaavasti painettavat mineraalit hydrofiiliseksi. Mineraaliin' en ylihapettaminen aiheuttaa epäselektiivisyyttä ja heikentynyttä saantia sekä kohonneita kemikaalikustannuksia.

On tunnettua, että prosessin eri osavaiheisiin johdettavan ilman sisältämä happi on suurin mineraalipintojen hapettumiseen vaikuttava tekijä. Esimer-20 kiksi vaahdotuksessa käytetään normaalisti ilmaa vaahdotuskaasuna ja siten liuenneen hapen määrä on lähinnä kylläinen, kun lasketaan hapen määrää ilman sisältämän 21 %:n perusteella. On_myös tunnettua, että eräs merkittävimmistä syistä vaahdotusta seuraavien osaprosessien, sakeutuksen ja suodatuksen, epätyydyttävään toimintaan on käsiteltävän lietteen hapetus-25 pelkistysolosuhteiden hallinnan puute.

US-patentissa 6044978 on kuvattu menetelmä kuparin, nikkelin ja platinaryhmän metallien (PGM) talteenottamiseksi niitä sisältävistä sulfidisista malmeista. Menetelmässä reagenssivalmennus tapahtuu tavanomaisesti, 30 mutta lietteen jatkovalmennus suoritetaan ei-hapettavan kaasun kuten typen läsnäollessa. Vaahdotusvaiheet suoritetaan normaalisti ilmalla tai ainakin kaasulla, jonka happipitoisuus on suurempi kuin vaahdotusta edeltävässä 2 valmennuksessa käytetyn kaasun. US-patentin 6044978 mukaan ei-hapettavan kaasun käytöllä parannetaan sulfidimineraalien erottumista muusta malmista.

5 Typen tai muiden ei-hapettavien kaasujen kuten hiilidioksidin, metaanin, etaanin, propaanin tai rikkidioksidin käyttö ei välttämättä kuitenkaan ole taloudellista. Esimerkiksi typen tai hiilivetyjen käyttö vaatii vastaavan tehtaan rakentamista rikastamon yhteyteen.

io Keksinnön tarkoituksena on poistaa tekniikan tason mukaisia haittapuolia ja aikaansaada entistä parempi menetelmä mineraalien erottamisessa toisistaan arvomineraaleja sisältävästä lietteestä tapahtuvan prosessin ohjaamiseksi säätämällä prosessiin syötettävän kaasun hapen osapainetta siten, että kierrätetään prosessin eri osavaiheisiin syötettäviä kaasuja. Keksinnön 15 olennaiset tunnusmerkit selviävät oheisista patenttivaatimuksista.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti säädetään hapen osapainetta mineraalien erottamiseksi toisistaan arvomineraaleja sisältävän lietteen käsittelyn eri vaiheissa kierrättämällä toisiaan seuraaviin osavaiheisiin vaahdotukseen, 20 sakeutukseen ja suodatukseen, johdettavaa kaasua. Osa hapesta kuluu mineraalien pintojen hapetusreaktioihin, ja kun käsittelystä poistuvaa kaasua kierrätetään, kaasun typpipitoisuus kasvaa ja kierrätyskaasun avulla voidaan säätää mineraalipintojen potentiaalia. Rikastusprosessissa esimerkiksi rikkiyhdisteet ja kemikaalit kuluttavat happea ja atmosfäärin happipitoisuus ale-25 nee, kun samaa kaasua käytetään uudelleen. Prosessin tarvitsemaa lisä-happea syötetään esimerkiksi ilman, hapen tai happirikastetun kaasun muodossa mineraalien hapetusvaatimusten mukaan. Lisähappi voidaan syöttää myös siten, että osa lisähapesta on otsonia tai klooria.

30 Keksinnön kohteena olevan menetelmän mukaisessa prosessissa olennaisesti kaikki soveltuvat vaiheet kuten jauhatus, pumppaukset, valmennus- ja vaahdotusvaiheet sekä sakeutus että suodatus suljetaan kiertokaasuatmo- 3 sfääriin. Näin vältetään ylimääräinen mineraalien hapettuminen kaikissa prosessivaiheissa. Esimerkiksi pumppukaivot toimivat avoimena ollessaan mi-neraalilietteen hapettajina ja siksi myös pumppukaivot otetaan mukaan suljettuun kaasukiertoon. Suljettu kaasukierto tarkoittaa, että prosessiin kuulu-s vat laitteet varustetaan tarpeellisilla rakenteilla kuten kansirakenteilla kaasun talteenoton varmistamiseksi. Lisäksi keksinnön mukaista menetelmää käyttävä prosessi varustetaan kaasun siirtoon ja kierrätykseen tarvittavilla laitteilla kuten kiertoputkisto, ainakin yksi puhallin ja varastosäiliö. Kiertokaasun oikean happipitoisuuden määrittämiseksi menetelmää seurataan esimerkiksi 10 mittaamalla hapen osuutta kiertokaasussa tai seuraamalla malmilietteen potentiaalia. Prosessissa käsiteltävän lietteen seuraamiseksi mineraalielektro-dien, kiinteiden tai pulverimuotoisten pintojen tilan mittaamiseen prosessiliet-teessä käytetään potentiaalimittauksia, impedanssimittauksia, ultraääniherät-teisiä tai potentiaalipulssiherätteisiä zeta-potentiaalimittauksia erikseen tai 15 yhdessä prosessissa olevien tai siihen lisättävien reagenssi-pitoisuusmittausten kanssa. Mitattavia pintoja voivat myös olla prosessissa käytettävien laitteiden tai laitteiden osien omia pintoja.

Keksinnön mukaisesti voidaan käsiteltävässä lietteessä olevien mineraalien 20 ylihapettuminen tai ylipelkistyminen estää mahdollisimman tarkoituksenmukaisella ja taloudellisesti edullisella tavalla. Useimmat kemialliset reaktiot, jotka eri prosessivaiheissa tapahtuvat, ovat käytännön kannalta katsoen palautumattomia. Kun muutos on kerran tapahtunut, ei ole teknistä menetelmää, jolla mineraalit saataisiin takaisin optimitilaan. Ylihapettumisen tai yli-25 pelkistymisen välttämiseksi keksinnön mukainen lisäkaasun syöttö jaetaan eri prosessivaiheiden mukaan siten, että eri prosessivaiheisiin syötetään joko samaa lisäkaasua tai lisäkaasun hapen osapainetta muutetaan tarvittaessa eri prosessivaiheisiin syötettävien lisäkaasujen välillä. Näin mikäli mittausten perusteella on aiheellista, ainakin yhdessä prosessin osavaiheessa voidaan 30 käyttää kiertokaasua, jonka hapettavan kaasun pitoisuus on pienempi kuin ilman happipitoisuus. Tällöin pelkistävänä kaasuna voidaan käyttää esimerkiksi rikkivetyä tai rikkidioksidia. Samoin mikäli on aiheellista, ainakin yhdes- 4 sä prosessin osavaiheessa voidaan käyttää kiertokaasua, jonka hapettavan kaasun pitoisuus on suurempi kuin ilman happipitoisuus.

Keksinnön mukaisesta suljetusta kaasukierrosta seuraa, että koko prosessi 5 saadaan toimimaan taloudellisesti edullisella tavalla tekniikan tasoa alemmissa hapetuspotentiaaleissa. Näin on mahdollista saada mineraalien erotuksissa parempi selektiivisyys, ja mineraalien saanti-pitoisuus-käyrästöllä päästään uuteen toimintapisteeseen. Samalla reagenssikulut pienenevät ja prosessilaitteiston tuottavuus kasvaa. Lisäksi kaasujen kierrättämisessä voi-10 daan käyttää hyödyksi arvomineraalien käsittelyprosessissa käytettävien potkurien tai muiden sekoituslaitteiden pyöriessään luontaisesti synnyttämää imua ja alipainetta. Samoin kaasujen kierrätyksen hyötysuhteen parantamiseksi voidaan käyttää edullisesti hyödyksi prosessissa tapahtuvaa luontaista hapettavien kaasujen köyhtymistä hapettavien kaasujen pitoisuuden säätä-15 misessä.

Koska koko arvometalleja sisältävän lietteen käsittelyprosessi toimii suljetussa kaasukierrossa, tämä tarkoittaa sitä, että esimerkiksi hapen pitoisuus jauhatuksessa on matalammalla tasolla kuin normaalissa ilma-atmosfäärissä 20 toimittaessa. Tämän seurauksena jauhatukseen käytettävän myllyn vuo-rausmateriaalien korroosio hidastuu, myllyssä käytettävien kuulien ja tankojen kulutus pienenee. Samoin myös muissa prosessin osavaiheissa voidaan huomata menetelmän edullisia vaikutuksia.

25 Vaahdotuksessa monista ratkaisevista tekijöistä vaahdon rakenne on ollut ja on yksi keskeisimpiä. Siinä viimeistään heijastuu käsiteltävästä raaka-aineesta, kemikaaleista yms. riippuen vaahdotuskaasun mahdollisesti aiheuttamat ongelmat. Kun vaahdotusprosessissa käytetään kiertokaasuja keksinnön mukaisesti, voidaan vaahdon rakenne optimoida huomattavasti tehok-30 kaammin. Vaahdon rakenteen optimointi voidaan tehdä vaiheesta toiseen vastaamaan mineraalien erotusselektiivisyyden ja mineraalien vaahdossa tapahtuvan siirron vaahdon rakenteelle, kuten mekaaniselle lujuudelle, aset- 5 tamia vaatimuksia. Näin tällöin myös raskaat mineraalit kuten jalometallit ja platinaryhmän mineraalit saadaan pysymään esimerkiksi löyhillä sidoksilla kiinni toisissaan olevissa partikkeleissa eli flokeissa, tai eri molekyylien muodostamissa flokeissa eli miselleissä ja samalla ominaispainoa pienennettyä 5 hiilivetyjen avulla.

Käytettäessä keksinnön mukaista menetelmää prosessissa voidaan käyttää olosuhteiden mukaan säätäen voimakkaampia sekoituksia. Tämä taas merkitsee prosessissa lyhyempiä viiveitä, suurempia kapasiteetteja, alentuneita 10 kustannuksia ilman, että saannit haluttuun faasiin pienevät. Keksinnön mukainen menetelmä sopii erikoisesti kuparipitoisten, nikkelipitoisten, sinkkipi-toisten, kobolttipitoisten, lyijypitoisten, hopeapitoisten sekä platina- ja palla-diumpitoisten malmien ja raaka-aineiden vaahdotukseen, sakeutukseen ja suodatukseen ja näihin liittyvään muuhun prosessointiin.

15

Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkissä vaahdotukseen liittyen. Esimerkki 20 Prosessissa käsiteltävä malmi sisälsi sekä kuparisulfideja, kuten kalkopyriit-tiä CuFeS2, borniitti CusFeS,*, eri CuxS-faaseja että pyriittiä FeS2.

Malmi jauhettiin seostettujen metallisten jauhinkappaleiden kanssa hienouteen 89,3 % alle 74 mikrometriä typpiatmosfäärissä, joka sisälsi 11% hap-25 pea. Vaahdotus tehtiin keksinnön mukaisesti jauhatus- ja vaahdotuslaitteiden ympärille muodostetussa suljetussa kaasukierrossa tavanomaisia kokoojia eli ksantaattia ja dithiofosfaattia käyttäen 2 % happea sisältävällä typellä pH:ssa 10,8 Ca(OH)2-lisäystä käyttäen.

30 Olosuhteet optimoitiin kalkopyriitin CuFeS2 ja pyriitin FeS2 sähkökemiallisten potentiaalien osalta niin, että ECUFeS2 oli alueella - 160 mV vs AgCI/Ag ja EFes2 - 75 mV vs AgCI/Ag. Vaahdotusreagenssien annostelut optimoitiin 6 maksimoimalla hydrofobisuuserot impedanssianalyysin avulla kalkopyriitin ja pyriitin kesken.

Vaahdotuksessa kupariesirikasteen FeS2-pitoisuudeksi saatiin 8,4 % ja sili-5 kaattipitoisuudeksi 4,7 %. Esirikasteen kertauksella edellämainitun kaltaisissa olosuhteissa lopullisen kuparirikasteen kuparisaanniksi malmista laskien tuli 93,5 % ja kuparirikasteen FeS2-pitoisuudeksi 4,4 % sekä silikaattipitoisuudeksi 2,2 %.

ίο Kun vastaava koe, samalla jauhatuksella, tehtiin tekniikan tason mukaisesti ilma-atmosfäärissä ilman vaahdotuslaitteiden ympärille muodostettua suljettua kaasukiertoa vaahdotuskaasuna ilmaa optimoiden CuFeS2-potentiaali arvoon - 160 mV vs AgCI/Ag, kupariesirikasteen FeS2 oli 15,6 % ja silikaatti-pitoisuus 6,8 %. Lopullisessa, ilmaa käyttäen kerratussa kuparirikasteessa 15 FeS2-pitoisuus oli 12,5 %, silikaattipitoisuus 4,7 % sekä kuparisaanti 88,6 %. Mainittakoon, että FeS2-potentiaali kohosi selektiivisyyttä ajatellen liian korkeaksi.

Verrattaessa esimerkissä keksinnön mukaisessa ratkaisussa saatuja arvoja 20 tekniikan tason mukaisessa ratkaisussa saatuihin arvoihin voidaan todeta, että kuparisaanti parani 4,9 %, silikaattipitoisuus pieneni yli 50 % ja pyriittipi-toisuus 65 %. Tällöin kuparirikasteesta tuli puhtaampaa ja siten helpommin jatkokäsiteltävää.

Claims (20)

1. Menetelmä hapen osapaineen säätämiseksi erotettaessa mineraaleja toisistaan arvomineraaleja sisältävästä lietteestä erotusprosessin eri s prosessivaiheissa, tunnettu siitä, että hapen osapaineen säätämiseksi prosessin eri vaiheisiin syötettäviä kaasuja kierrätetään eri prosessivaiheissa käytettävien laitteiden ympärille muodostetussa olennaisesti suljetussa kaasukierrossa siten, että kaasun kierrätystä säädetään mittaamalla arvomineraaleja sisältävän lietteen potentiaalia. 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että prosessi varustetaan kaasun siirtoon ja kierrätykseen tarvittavilla laitteilla.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että prosessi 15 varustetaan kiertoputkistolla, ainakin yhdellä puhaltimella ja varastosäiliöllä.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasujen kierrättämisessä käytetään hyödyksi eri prosessivaiheisiin asennettujen sekoituslaitteiden pyöriessään luontaisesti synnyttämää imua ja 20 alipainetta.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että prosessissa tarvittavan lisäkaasun syöttö jaetaan eri prosessivaiheiden mukaan siten, että eri prosessivaiheisiin syötetään samaa lisäkaasua. 25

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että prosessissa tarvittavan lisäkaasun hapen osapainetta muutetaan eri prosessivaiheisiin syötettävien lisäkaasujen välillä.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapen osapaineen säätämisessä tarvittava happilisäys aikaansaadaan ilmaa syöttämällä.

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapen osapaineen säätämisessä tarvittava happilisäys aikaansaadaan happea syöttämällä. 5

9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapen osapaineen säätämisessä tarvittava happilisäys aikaansaadaan happirikastettua ilmaa syöttämällä. ίο

10. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapettava kaasu sisältää otsonia (O3).

11. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiertokaasu sisältää pelkistävää kaasua. 15

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kierto-kaasu sisältää rikkivetyä.

13. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kierto-20 kaasu sisältää rikkidioksidia.

14. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että prosessin jauhatusvaihe suljetaan kaasukiertoon.

15. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mineraalien erottamisessa toisistaan käytettävä vaahdo-tusvaihe suljetaan kaasukiertoon.

16. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-13 mukainen menetelmä, 30 tunnettu siitä, että mineraalien erottamisessa toisistaan käytettävä sakeu-tusvaihe suljetaan kaasukiertoon.

17. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen 1-13 menetelmä, tunnettu siitä, että mineraalien erottamisessa toisistaan käytettävä suoda-tusvaihe suljetaan kaasukiertoon.

18. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnet tu siitä, että arvomineraaleja sisältävän lietteen potentiaalia mitataan mine-raalielektrodeilla.

19. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen 1-17 menetelmä, ίο tunnettu siitä, että arvomineraaleja sisältävän lietteen potentiaalin mittauksessa käytetään hyväksi impedanssia.

20. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen 1-17 menetelmä, tunnettu siitä, että arvomineraaleja sisältävän lietteen potentiaalin käytetään 15 hyväksi reagenssipitoisuuksia.