KR20110027638A - 니켈이 함유된 황화물의 처리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 니켈이 함유된 황화물을 활석 입자들을 포함하는 채굴 광석 또는 채굴 광석의 농축물로부터 분리하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 채굴 광석 또는 채굴 광석의 농축물의 슬러리의 Eh를 조정하는 단계 및 니켈이 함유된 황화물의 입자들을 활석 입자들보다 소수성을 덜 띄도록 만드는 단계와 상기 슬러리로부터 상기 니켈이 함유된 황화물 입자들을 부유시키는 단계를 포함한다.

Description

니켈이 함유된 황화물의 처리{PROCESSING NICKEL BEARING SULPHIDES}
본 발명은 니켈이 함유된 황화물(nickel bearing sulphides)을 채굴 광석(mined ores) 또는 채굴 광석의 농축물로부터 분리하는 방법과 관련된 것이다.
더욱 특별하게, 본 발명은 니켈이 함유된 황화물을 채굴 광석 또는 채굴 광석의 농축물로부터 분리하는 습식제련법(hydrometallurgical)과 관련된 것이다.
더욱 특별하게, 본 발명은 니켈이 함유된 황화물을 채굴 광석 또는 채굴 광석의 농축물로부터 분리하는 습식제련법과 관련된 것으로서, 활석이 함유된 채굴 광석 또는 채굴 광석의 농축물의 슬러리로부터 니켈이 함유된 황화물 광물질의 포말 부선(froth flotation)을 포함한다.
상기 "니켈이 함유된 황화물"은 본 명세서에서 니켈 황화물(nickel sulphides) 및 니켈 철 황화물(nickel iron sulphides)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 니켈이 함유된 황화물의 예로는 황철 니켈광(pentlandite), 침상 니켈광(millerite) 및 바이올라라이트(violarite)를 포함한다.
본 발명은 출원인의 마운트 케이쓰(Mount Keith) 니켈 광상(deposit)과 관련된 연구 및 개발 작업 과정에서 만들어졌다.
마운트 케이쓰 니켈 광상은 1990년대 초반에 개발되었다. 상기 광상은 니켈이 함유된 황화물을 보유하고 있다. 그 시기에, 오스트레일리아 및 핀란드에 있는 두 곳의 제련소에서는 그와 같은 낮은 등급의 니켈광을 처리하여 고품질의 농축물을 생산할 수 있는 방법을 발견하는 것이 주요 도전 과제였다. 그 시기에 공정이 개발되었으며 상기 공정은 채굴 광석의 90%에 이르는 채굴 처리에 사용된다. 높은 수준의 활석광을 함유하는 나머지 10% 또는 그쯤의 광은 활석의 존재로 인하여 허용되는 농축도로 처리될 수 없다. 상기 활석광은 광체(ore body) 내부에 별개의 광맥(vein)으로 발생한다. 지금까지 채굴된 활석광은 상기 광산에 대량으로 비축되어있다.
마운트 케이쓰 광산에서 활석광을 처리하는 과정 및 상기 광으로부터 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 과정이 중요한 목표이다.
또한, 활석광을 처리하는 문제는 마운트 케이쓰 광산에만 국한되지 않고, 오스트레일리아 및 다른 지역에 있는 수많은 다른 광상에도 해당되는 문제이다.
본 출원인에 의해 수행된 상기 연구 및 개발 작업으로 다음과 같은 중요한 결과물이 만들어졌다.
1. 예를 들어 차아황산나트륨(sodium dithionite)을 첨가하는 방식으로, Eh를 감소시킴으로써 니켈 황화물 광석(sulphide ores)을 활석 입자들과 비교하여 소수성을 덜 띄도록 만들고, 그 결과 구아(guar)는 니켈 황화물 상에서보다 활석 상에 선택적으로 코팅되고, 그 후 예를 들어 공기를 첨가하는 방식으로, Eh를 증가시켜서 니켈 황화물 광석의 부유성(flotability)을 개선시킴으로써 니켈 황화물 광석이 상기 펄프에 유지되는 상기 활석 입자들과 함께 선택적으로 부유하도록 한다. 구아(표면 개질제(surface modifying agents))는 구아-코팅된 활석 입자들이 서로 면상반응(flocc)을 일으키도록 하며, 그렇게 함으로써 상기 활석 입자들의 부유성을 저하시키는 효과를 나타낸다. 활석 입자들의 표면 특성을 변경시키는 구아의 효능은 잘 알려져 있다. 그러나, 본 출원인은 그러한 구아가 마운트 케이쓰 광산과 같은 종류에는 덜 효과적이라는 것을 발견했다. 본 출원인은 그러한 구아가 자연적인 부선 조건에서 활석 및 니켈 황화물과 함께 소수성(hydrophobically)으로 반응한다는 것을 발견했다. 이러한 이유로, 구아는 자연적인 부선 조건에서 활석 및 니켈 황화물 상에 코팅되고, 그 결과 구아는 활석 및 니켈 황화물 상에 동일한 효과를 갖고 자연적인 부선 조건에서 활석 및 니켈 황화물의 분리를 용이하게 만들지 않는다. 상기-설명된 Eh 조정으로 구아가 활석 부선을 억제하고 선택적인 니켈 황화물 광석 부선을 허용하도록 한다.
2. 본 출원인은 본 명세서에서 설명된 것과 같이 선택된 포말 생산물의 순차적인 재-연마 단계는 부선 농축물로부터 활석 폐기물에 예상외로 큰 장점을 가져다 주고, 이런 이유로 활석 및 니켈 황화물의 분리가 현저하게 개선된다는 것을 발견하였다. 본 출원인은 활석 입자들의 표면 부분만이 상기 입자들이 공기 거품들에 부착되도록 하고(즉, 소수성으로 작용하도록), 초기 연마 단계(부선을 위해 상기 입자들을 준비할 때 예로서 수행한) 이후 활석 입자들을 재-연마하는 단계는 그와 같이 부착하는 경향을 갖지 않는 상기 활석 표면의 비율을 증가시킨다. 결과적으로, 상기 활석 입자들을 재연마하는 단계는 활석의 특성인 소수성을 증가시키고 따라서 상기 활석 입자들이 예를 들어, 자연적인 부선 조건에서 니켈 황화물 광물보다도 부유성을 덜 갖도록 만든다. 여기에서 "순차적인 재-연마 단계"는 본 발명의 방법이 하나 이상의 연마 작업에 처해지는 입자들에 의해, 초기 연마 단계 이후 상기 방법의 서로 다른 단계에서 수행되는 처리 흐름에서 입자들 상의 일련의 재-연마 단계들을 포함하는 것을 의미하는 것으로 이해된다.
본 명세서는 상기 발견들 중 제1과 관련된다.
개략적으로 설명하면, 본 발명은 활석 입자들을 포함하는 채굴 광석 또는 채굴 광석의 농축물로부터 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법을 제공하고, 상기 방법은 적어도 하나의 부선 단계를 포함하며, 상기 부선 단계는 채굴 광석 또는 채굴 광석의 농축물의 슬러리의 Eh를 조정하는 단계 및 채굴 광석 또는 채굴 광석의 농축물 내의 니켈이 함유된 황화물의 입자들을 채굴 광석 또는 채굴 광석의 농축물 내의 활석 입자들보다 소수성을 덜 띄도록 만드는 단계, 및 상기 니켈이 함유된 황화물 입자들을 상기 슬러리로부터 부유시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 니켈이 함유된 황화물 입자들을 활석 입자들을 포함하는 채굴 광석 또는 채굴 광석의 농축물로부터 분리하는 방법을 제공하고, 상기 방법은 적어도 하나의 부선 단계를 포함하며, 상기 부선 단계는 채굴 광석 또는 채굴 광석의 농축물의 슬러리의 Eh를 조정하는 단계 및 채굴 광석 또는 채굴 광석의 농축물 내의 니켈이 함유된 황화물의 입자들을 채굴 광석 또는 채굴 광석의 농축물 내의 활석 입자들보다 소수성을 덜 띄도록 만드는 단계, 본 명세서에 설명된 표면 개질제를 상기 슬러리에 첨가하는 단계 및 니켈이 함유된 황화물 입자들이 아닌 활석 입자들을 상기 표면 개질제로 코팅하는 단계, 및 상기 활석 입자들을 상기 슬러리 내에 보유하는 동안 상기 니켈이 함유된 황화물 입자들을 상기 슬러리로부터 부유시키는 단계를 포함한다.
상기 채굴 광석 또는 채굴 광석 농축물은 활석광 또는 활석광 농축물을 포함할 수 있고, 또는 비-활석과 활석광 및 활석광 농축물의 혼합물을 포함할 수 있다.
여기에서, "표면 개질제(surface modifying agent)"는 그것이 코팅된 곳 상에서 입자들의 부선을 억제하는 시약을 의미한다. 이러한 표면 개질제는 한 예로서 구아(화학적으로 개질된 구아를 포함), (덱스트린(dextrin)과 같은) 다당류, 및 필요한 특성들을 갖는 합성적으로 제조된 중합체를 포함한다.
바람직한 표면 개질제는 구아이다.
상기 슬러리에 표면 개질제를 첨가하는 단계는 후속하는 부선 단계에서 부선 비율을 개선하도록 상기 슬러리의 pH를 조정하기 위해 상기 표면 개질제와 함께 산을 첨가하는 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 방법은 상기 채굴 광석 또는 채굴 광석 농축물에서 니켈이 함유된 황화물이 상기 슬러리의 Eh를 감소시킴으로써 소수성을 덜 띄도록 만드는 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 방법은 상기 슬러리에 환원제를 첨가함으로써 상기 슬러리의 Eh를 감소시키는 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 환원제는 다음과 같은 일반식을 갖는 산소-황 이온을 형성하도록 상기 슬러리 내에서 분리하는 산소-황 화합물이며:
SnOy z -
상기 일반식에서 n은 1보다 크고, y는 2보다 크며, z는 상기 이온의 원자가이다.
바람직하게 상기 방법은 상기 슬러리의 Eh를 적어도 100mV만큼, 더욱 바람직하게 적어도 200mV만큼 감소시키는 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 방법은 상기 표면 개질제를 상기 슬러리에 첨가한 후 상기 슬러리의 Eh를 조정하는 단계 및 니켈이 함유된 황화물의 입자들이 더욱 소수성을 띄도록 하여 상기 입자들의 부유성을 개선하도록 만드는 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 방법은 상기 슬러리의 Eh를 증가시켜서 상기 채굴 광석 또는 채굴 광석의 농축물 내의 니켈이 함유된 황화물의 입자들이 더욱 소수성을 띄도록 만드는 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 방법은 산화제를 상기 슬러리에 공급하여 상기 슬러리의 Eh를 증가시키는 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 산화제는 산소-함유 가스이며, 전형적으로 공기이다.
바람직하게 상기 방법은 적어도 100mV까지, 더욱 바람직하게 적어도 200mV까지 상기 슬러리의 Eh를 증가시키는 단계를 포함한다.
상기 슬러리는 어떠한 적절한 고체 부하(solid loading)를 가질 수 있다.
바람직하게 상기 방법은 상기 슬러리를 입자 크기에 따라 조대 입자들 흐름 및 미세 입자들 흐름으로 분리하는 단계 및 상기 설명된 부선 단계에서 각각의 처리 흐름을 처리하는 단계를 포함하여 상기 방법이 조대 입자들 부선 단계 및 미세 입자들 부선 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 미세 입자들 흐름은 40㎛보다 작은 입자들을 포함한다.
바람직하게 상기 방법은 적어도 하나의 정선 회로(cleaning circuit)에서 각각의 부선 단계들로부터 상기 조대 입자들 처리 흐름 및 상기 미세 입자들 처리 흐름을 처리하는 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 방법은 농축물 또는 선광 부스러기(tailing)를 조선실(rougher cells)로 재사용하지 않는 분리된 조선 단계에서 상기 조대 입자들 처리 흐름 및 미세 입자들 처리 흐름을 처리하는 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 방법은 본 명세서에서 설명된 것처럼, 상기 적어도 하나의 처리 흐름에서 입자들을 순차적으로 재-연마하는 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 방법은 전단부 정선 회로에서 상기 조대 입자들 부선 단계의 조선실로부터 농축물 흐름을 정선(cleaning)하는 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 방법은 상기 전단부 정선 회로에서 상기 농축물 흐름을 정선하는 단계 이전에 상기 조대 입자들 부선 단계의 조선실로부터 상기 농축물 흐름에서 입자들을 연마하는 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 연마 단계는 40㎛의 P80으로 입자들을 연마하는 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 방법은 상기 전단부 정선 회로에서 상기 미세 입자들 부선 단계의 조선실로부터 농축물 흐름의 제1 부분을 정선하는 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 방법은 후단부 정선 회로에서 상기 미세 입자들 부선 단계의 조선실로부터 상기 농축물의 제2 부분을 정선하는 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 방법은 상기 후단부 정선 회로에서 상기 조대 입자들 부선 단계의 청소선실(scavenger cells)로부터 선광 부스러기 흐름을 정선하는 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 방법은 상기 후단부 정선 회로에서 상기 농축물 흐름을 정선하는 단계 이전에 상기 조대 입자들 부선 단계의 청소선실로부터 상기 농축물 흐름에서 입자들을 연마하는 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 연마 단계는 60㎛의 P80으로 입자들을 연마하는 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 방법은 상기 후단부 정선 회로에서 상기 전단부 정선 회로로부터 선광 부스러기 흐름을 정선하는 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 방법은 다음 중 어느 하나 이상으로부터 유도된 농축물을 상기 후단부 정선 회로에서 연마하는 단계를 포함하며, 상기 다음은 (i)상기 미세 입자들 부선 단계의 조선실로부터 상기 농축물의 제2 부분, (ii)상기 조대 입자들 부선 단계의 청소선실로부터 선광 부스러기 흐름, 및 (iii)상기 후단부 정선 회로에서 상기 농축물을 정선하는 단계 이전에 상기 전단부 정선 회로로부터 선광 부스러기 흐름이다.
바람직하게 상기 연마 단계는 25㎛의 P80으로 입자들을 연마하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 설명된 방법을 수행하는 기계설비를 제공한다.
본 발명은 니켈이 함유된 황화물 광석을 본 발명에 따라 채굴 광석으로부터 분리하는 방법의 일 실시 예에 대한 흐름도를 나타내는 수반되는 도면과 관련된 실시 예를 통해 또한 설명된다.
도면을 참조하면, 니켈이 함유된 황화물을 포함하는 광의 40%의 고체 슬러리는 로드 제분기(rod mill)(3)로부터 사이클론(cyclone)(5)으로 공급되고 상기 슬러리는 입자 크기에 따라 두 개의 흐름으로 분리된다. 상기 슬러리 내의 광은 파쇄 및 연마 작업에 의해 크기가 축소된 채굴 광석의 흐름이다.
조대 입자들을 갖는 언더플로 흐름(underflow stream)은 이후에 설명되는 일련의 부선 및 정선 단계에서 처리된다.
오버플로 흐름(overflow stream)은 제2 사이클론(7)으로 공급되고 입자 크기에 따라 미세 언더플로 흐름 및 얇은 오버플로 흐름으로 구분된다.
상기 미세 입자들 언더플로 흐름은 이후 설명될 일련의 부선 및 정선 단계에서 처리된다.
상기 흐름을 구분하는 상기 입자 크기의 기준은 다음과 같다:
(a) 조대 입자들 언더플로 흐름 - 40㎛ 보다 크고;
(b) 미세 입자들 언더플로 흐름 - 40㎛ 보다 작으며; 그리고
(c) 얇은 오버플로 흐름 - 10 내지 15㎛ 보다 작음.
상기 얇은 오버플로 흐름은 선광 부스러기 댐(tailing dam)에 투입된다.
도면에 도시된 흐름도에서 상기 조대 입자들 언더플로 흐름 및 미세 입자들 언더플로 흐름의 처리에는 중요한 네 가지 단계가 있다.
요약하면:
(a) 제1 단계는 조대 입자들 부선 단계(9)이고, 본 단계에서 상기 사이클론(5)으로부터 상기 조대 입자들 언더플로 흐름은 차아황산나트륨(sodium dithionite)의 형태로 환원제를 첨가함으로써 상기 흐름의 Eh를 조정하여 전처리되고, 이후 구아의 형태로 표면 개질제 및 황산의 존재 하에서 고밀도로 부선실에서 처리됨;
(b) 제2 단계는 미세 입자들 부선 단계(11)이고, 본 단계에서 상기 사이클론(7)으로부터 상기 미세 입자들 언더플로 흐름은 차아황산나트륨을 첨가함으로써 상기 흐름의 Eh를 조정하여 전처리되고, 이후 황산, 시트르산(citric acid) 및 구아의 존재 하에서 저밀도로 부유됨;
(c) 제3 단계는 “전단부(frond-end)” 정선 회로(13)이며, 본 단계에서 상기 조대 입자들 부선 단계(9)로부터 조선 농축물(rougher concentrate)은 재연마되고, 이후 황산 및 구아의 존재 하에서 정선을 위해 상기 미세 입자들 부선 단계(11)에서 제1 그룹의 실(cells)로부터 조선 농축물과 함께 조합됨; 그리고
(d) 제4 단계는 “후단부(back-end)” 정선 회로(15)이며, 본 단계에서 부선 농축물은 (i)상기 조대 입자들 부선 단계(9)로부터 청소선 농축물(scavenger concentrate), (ii)미세 입자들 부선 단계(11)에서 마지막 그룹의 실로부터 조선 농축물, 및 (iii)상기 전단부 정선기(13)로부터 선광 부스러기로부터 유도되고, 상기 부선 농축물은 황산 및 구아를 포함하는 시약 조합이 있는 곳에서 정선되기 전 재-연마됨.
상기 각 단계들 및 관련 있는 작업 조건들은 이후에 더욱 상세히 설명된다.
조대 입자들 부선 단계(9)
상기 사이클론(5)으로부터 상기 조대 입자들 언더플로 흐름은 차아황산나트륨을 첨가함으로써 상기 흐름의 Eh를 조정하여 우선 전처리되고, 이후 황산 및 구아의 존재 하에서 고밀도로 조선 부선실(51)에서 처리된다.
상기 설명된 것과 같이, 상기 차아황산나트륨의 목적은 외부에 대해 필요한 만큼, 전형적으로 적어도 100mV까지 상기 Eh를 감소시키는 것이며, 이로써 상기 흐름에서 니켈이 함유된 황화물이 외부에 대해 소수성을 덜 띄도록 하여 구아가 니켈이 함유된 황화물의 입자들보다 활석 입자들 상에 코팅될 수 있도록 하여, 그것에 의해 상기 활석 입자들의 부선 특성을 저지하도록 한다.
또한, 부선실에서 상기 흐름의 후속적인 처리는 (산화제로서 작용하는) 공기의 존재 하에서 상기 흐름의 Eh를 증가시키는 효과를 갖고, 그것에 의해 상기 니켈이 함유된 황화물은 농축물을 형성하여 부유한다.
상기 조선실(51)로부터의 농축물은 상기 전단부 정선 회로(13)로 투입된다.
상기 조선실(51)로부터 선광 부스러기는 차아황산나트륨의 첨가로 상기 흐름의 Eh를 조정함으로써 우선 전처리되고, 이후 상기 설명된 것과 같이 황산 및 구아의 존재 하에서 고밀도로 청소선 부선실(55)에서 처리된다.
상기 청소선실(55)로부터 선광 부스러기는 선광 부스러기 침전 농축 장치(tailings thickener)(57)로 투입된다.
상기 청소선실(55)로부터 농축물은 타워 제분기(tower mill)(81)로 투입되어 상기 제분기에서 60의 P80으로 재-연마된다.
상기 재-연마된 농축물은 이후 상기 후단부 정선 회로(15)로 공급된다.
미세 입자들 부선 단계(11)
상기 사이클론(7)으로부터 미세 언더플로 흐름은 차아황산나트륨의 첨가로 상기 흐름의 Eh를 조정함으로써 전-처리되고, 이후 상기 설명한 것처럼 황산, 시트르산, 및 구아의 존재 하에서 조선실(61)에서 저밀도로 부유된다.
상기 조선실(61)의 제1 그룹으로부터의 농축물은 상기 전단부 정선 회로(13)로 투입된다.
상기 조선실(61)의 마지막 그룹으로부터의 농축물은 상기 후단부 정선 회로(15)로 투입된다.
상기 조선실(61)로부터 선광 부스러기는 선광 부스러기 침전 농축 장치(79)로 투입된다.
전단부 정선 회로(13)
상기 조대 입자들 부선 단계(9)의 조선실(51)로부터의 농축물은 플래쉬 부선실(flash flotation cell)(19) 앞에 사이클론 클러스터(cyclone cluster)(17)로 투입된다.
35㎛의 P80을 갖는 상기 사이클론 클러스터(17)로부터의 오버플로는 정선실(cleaner cell)(21)로 투입되어 황산 및 구아를 포함하는 시약 조합의 존재 하에서 정선된다.
또한, 상기 미세 입자들 부선 단계(11)에서 제1 그룹의 실로부터 상기 언급된 농축물은 상기 정선기 실(21)로 투입되어 또한 황산 및 구아를 포함하는 시약 조합의 존재 하에서 정선된다.
상기 사이클론 클러스터(17)로부터 언더플로는 상기 플래쉬 부선실(19)로 공급된다.
(i)상기 플래쉬실(flash cell)(19) 및 (ii)상기 정선기실(21)로부터의 농축물은 재-정선기실(re-cleaner cell)(23)로 공급되고 황산 및 구아를 포함한 시약 조합의 존재 하에서 정선된다.
니켈 황화물 생산물 흐름은 상기 재-정선기실(23)에서 생산되고 침전 농축 장치(49)로 공급된다.
상기 플래쉬 부선실(19)로부터의 선광 부스러기는 타워 제분기(25)로 침전되고 35 마이크론의 P80으로 재-연마된다.
상기 타워 제분기(25)로부터의 생산물은 상기 사이클론 클러스터(17)로 공급되고 상기 설명된 것처럼 처리된다.
상기 재-정선기실(23)로부터의 선광 부스러기는 상기 정선기실(21)로 공급되고 상기 정선기에서 처리된다. 상기 정선기실(21)로부터의 선광 부스러기는 상기 후단부 정선 회로(15)로 투입된다.
후단부 정선 회로(15)
상기 후단부 정선 회로(15)는 부선 농축물을 처리하고, 상기 부선 농축물은 (i)상기 조대 입자들 부선 단계(9)의 청소선실(55)로부터의 농축물, (ii)상기 미세 입자들 부선 단계(11)에서 마지막 그룹의 조선실로부터의 농축물, 및 (iii)상기 전단부 정선기(13)로부터의 선광 부스러기들로부터 유도된다.
이러한 흐름들은 상기 후단부 정선 회로(15)의 상부 흐름(upstream)인 청소선 단계(29)에 있는 실(cells)로 초기에 투입된다.
상기 청소선 단계(29)로부터의 농축물은 사이클론 클러스터(cyclone cluster)(31)로 투입된다.
25㎛의 P80을 갖는 사이클론 클러스터(31)로부터의 오버플로는 정선기실(35)로 투입되고 황산 및 구아를 포함하는 시약 조합의 존재 하에 정선된다.
상기 정선기실(35)로부터의 농축물은 정선기실(37)로 투입되고 산 및 구아를 포함하는 시약 조합의 존재 하에서 또다시 정선된다.
상기 정선기실(35)로부터의 선광 부스러기는 선광 부스러기 침전 농축 장치(tailing thickener)(41)로 투입된다.
니켈 황화물 생산물 흐름은 상기 정선기실(37)에서 생산되고 침전 농축 장치(43)로 공급된다.
상기 정선기실(37)로부터 선광 부스러기는 상기 정선기실(35)로 재사용된다.
사이클론 클러스터(31)로부터의 언더플로는 25㎛의 P80으로 추가적인 재-연마를 위해 상기 타워 제분기(33)로 돌아가서 침전된다. 상기 제분기 배출은 상기 사이클론 클러스터(31)로 돌아가 투입된다.
도면에 나타난 본 발명에 따른 방법의 흐름도의 실시 예를 설계 시 하나의 목적은 활석 입자들의 자연적인 부유성 때문에 재사용을 최소화하는 것이다. 전단부 정선기(13)와 분리된 후단부 정선기(15)를 포함하여 농축물 등급 목표를 상기 전단부 정선기에 대해 재사용을 할 필요가 없도록 한다. '후단부' 정선기(15)에 앞서 추가적인 재-연마 단계는 또한 유용하다.
차아황산
본 발명에 따른 방법의 중요한 특징은 Eh 조정이고, 상기 조정으로 부선실로 상기 흐름을 공급하기에 앞서 처리 흐름의 Eh를 감소시키고, 니켈 황화물 입자들이 아닌 활석 입자들을 선택적으로 코팅한 이후 상기 Eh를 증가시킨다.
상기 설명된 것처럼, 이러한 Eh 조정으로 니켈 황화물 광석이 활석 입자들과 비교하여 소수성을 덜 띄도록 하고, 그 결과 그러한 구아는 니켈 황화물 입자들에서보다 활석 상에서 선택적으로 코팅된다.
예를 들어, 부선실에서 공기를 첨가함으로써 상기 Eh를 후속적으로 증가시키는 것으로 상기 Eh를 증가시켜 니켈 황화물 광석의 부유성을 개선하고, 니켈 황화물 광석이 선택적으로 부유하게 하여, 그 결과 상기 활석 입자들이 상기 처리 흐름 내에 유지되도록 한다.
순차적인 재-연마
상기 조대 입자들 부선 단계(9)의 청소선실(55)로부터의 농축물 및 상기 전단부 정선기(13)로부터의 선광 부스러기를 재-연마하는 것은 니켈이 함유된 황화물과 함께 후속적으로 부유되는 활석의 양을 감소시킴으로써 이러한 흐름의 후속적인 부선 반응에 유용하다는 것이 실험으로부터 증명되었다.
황산
본 출원인은 구아와 조합한 황산의 첨가로 상기 방법에 있어 관심의 대상이 되는 범위의 전체적인 입자 크기를 통해 활석 입자들에 관한 니켈이 함유된 황화물의 부선 비율이 개선된다는 것을 실험을 통해 발견했다.
상기 실험을 통해 최적의 pH는 약 4.5이고 그 이하의 pH 값은 좀더 강산의 추가를 필요로 하며 추가적인 야금의 개선점을 제공하지 않는다는 것이 발견되었다.
상기 실험을 통해 황산이 부선 pH를 4.5로 하기 위해 첨가될 때 과제 수행에 있어 단계 변화가 분명히 나타난다는 것을 발견했다. 예제들을 통해, 상기 실험으로 14% 니켈(0.5% MgO 회복(recovery))의 목표 농축물 등급에 대해 황산의 첨가로 거의 15%까지 회복을 일으킬 수 있다는 것을 발견했다.
또한, 상기 실험을 통해 종래의 흐름과 비교하여, 본 발명에 따른 방법은 20 내지 25%만큼 적은 황산을 필요로 한다는 것을 발견했다.
또한, 상기 실험을 통해 차아황산 및 시트르산을 첨가한 황산과의 조합으로 pH 7로 하는 것은 상기 미세 조선 단계(11)에서 황산을 첨가하여 pH 4.5로 하는 것과 같은 효과를 발휘한다는 것을 발견하였다. 차아황산 및 시트르산이 미세 조선-청소선 부선 내에서 부분적으로 황산을 대신할 수 있다는 발견은 중요한 결과이다. 그와 같이 대신하는 것으로 황산의 소비를 40 내지 50%까지 줄일 수 있다.
구아
다년간의 활석광의 처리 및 시험을 통해, 다양한 활석 억제제(depressant)를 평가하였다.
이러한 억제제는 서로 다른 다양한 구아를 포함하는데, 상기 구아는 화학적으로 변경된 구아, 덱스트린(dextrin)과 같은 다당류, 및 서로 다른 다양한 기능기를 포함하는 합성적으로 제조된 중합체를 포함한다.
수많은 작업에도 불구하고, 구아는 본 발명에 따른 방법을 위해 선택된 억제제로 남을 수 있다.
본 출원인에 의해 수행된 실험을 통해 구아의 준비와 관련하여 중요한 두 가지를 발견하였다.
첫 번째 발견은 0.5%의 농도로 준비되어 첨가된 구아가 0.25%의 농도로 준비되어 첨가된 구아와 동일한 결과를 나타낸다는 것이다.
두 번째 발견은 과염분수(hypersaline water) 내에 준비된 구아가 대체-음료수(sub-potable water) 내에 준비된 구아와 동일한 결과를 나타낸다는 것이다.
크산틴산염( xanthate )
바람직한 컬렉터(collector)는 소듐 에틸 크산틴산염(sodium ethyl xanthate)이다.
조선 단계( rougher stages )
본 발명에 따른 방법을 설계할 때 하나의 목적은 활석 입자들의 자연 상태의 부유성 때문에 재사용을 최소화하는 것이다. 따라서, 상기 흐름도는 상기 조대하고 미세한 입자들 흐름 및 개방 회로 단계에 대해 분리된 조선 단계들을 포함한다. 즉, 농축물 또는 선광 부스러기를 조선실로 재사용하지 않는다.
상기 실험 및 시험 기계설비에서의 작업은 본 발명에 따른 방법이 니켈이 함유된 황화물을 활석광으로부터 선택적으로 분리함에 있어 매우 효과적이라는 것을 나타내도록 수행되었다.
많은 변경안들이 본 발명의 사상 및 영역을 벗어남이 없이 상기 설명된 본 발명의 방법에 따른 실시 예들로 만들어질 수 있다.
실시 예를 통해, 상기 설명에서 재-연마 단계에서 특별한 입자 크기를 나타내지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 어떠한 적절한 입자 크기로도 확장될 수 있다.
추가적인 실시 예를 통해, 상기 설명에서 환원제로서 차아황산나트륨을 나타내지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 어떠한 적절한 환원제로도 확장될 수 있다.
추가적인 실시 예를 통해, 상기 설명에서 산화제로서 공기를 나타내지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 어떠한 적절한 산화제로도 확장될 수 있다.
추가적인 실시 예를 통해, 상기 설명에서 표면 개질제로서 구아를 나타내지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 어떠한 적절한 표면 개질제로도 확장될 수 있다.
추가적인 실시 예를 통해, 상기 설명에서 처리 흐름에서 입자들을 재-연마하기 위한 것으로 타워 제분기의 사용을 나타내지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 어떠한 적절한 연마 장치의 사용으로도 확장될 수 있다.

Claims (24)

  1. 니켈이 함유된 황화물(nickel bearing sulphides)을 활석이 함유된 채굴 광석(mined ores) 또는 채굴 광석의 농축물로부터 분리하기 위한 방법으로서, 적어도 하나의 부선(flotation) 단계를 포함하고 상기 부선 단계는 채굴 광석 또는 채굴 광석의 농축물의 슬러리의 Eh를 조정하는 단계 및 채굴 광석 또는 채굴 광석의 농축물 내의 니켈이 함유된 황화물의 입자들을 채굴 광석 또는 채굴 광석의 농축물 내의 활석 입자들보다 소수성을 덜 띄도록 만드는 단계, 본 명세서에 설명된 표면 개질제(surface modifying agent)를 상기 슬러리에 첨가하는 단계 및 니켈이 함유된 황화물 입자들이 아닌 활석 입자들을 상기 표면 개질제로 코팅하는 단계, 및 상기 활석 입자들을 상기 슬러리 내에 보유하는 동안 상기 니켈이 함유된 황화물 입자들을 상기 슬러리로부터 부유(floating)시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 슬러리에 표면 개질제를 첨가하는 단계는 후속하는 부선 단계에서 부선 비율을 개선하도록 상기 슬러리의 pH를 조정하기 위해 상기 표면 개질제와 함께 산을 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 채굴 광석 또는 채굴 광석 농축물에서 니켈이 함유된 황화물이 상기 슬러리의 Eh를 감소시킴으로써 소수성을 덜 띄도록 만드는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 환원제를 상기 슬러리에 첨가하여 상기 슬러리의 Eh를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 환원제는 다음과 같은 일반식을 갖는 산소-황 이온을 형성하도록 상기 슬러리 내에서 분리하는 산소-황 화합물이며:
    SnOy z -
    상기 일반식에서 n은 1보다 크고, y는 2보다 크며, z는 상기 이온의 원자가인 것을 특징으로 하는 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 슬러리의 Eh를 적어도 100mV만큼, 더욱 바람직하게 적어도 200mV만큼 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법.
  7. 선행하는 항들 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 표면 개질제를 상기 슬러리에 첨가한 후 상기 슬러리의 Eh를 조정하는 단계 및 니켈이 함유된 황화물의 입자들이 더욱 소수성을 띄도록 하여 상기 입자들의 부유성(flotability)을 개선하도록 만드는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 슬러리의 Eh를 증가시켜서 상기 채굴 광석 또는 채굴 광석의 농축물 내의 니켈이 함유된 황화물의 입자들이 더욱 소수성을 띄도록 만드는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 산화제를 상기 슬러리에 공급하여 상기 슬러리의 Eh를 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 산화제는 산소-함유 가스, 전형적으로 공기인 것을 특징으로 하는 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 적어도 100mV, 더욱 바람직하게 적어도 200mV까지 상기 슬러리의 Eh를 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법.
  12. 선행하는 항들 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 슬러리를 입자 크기에 따라 조대 입자들 흐름 및 미세 입자들 흐름으로 분리하는 단계 및 선행하는 항들 중 어느 하나의 항에서 정의된 부선 단계에서 각각의 처리 흐름을 처리하는 단계를 포함하여 상기 방법이 조대 입자들 부선 단계 및 미세 입자들 부선 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 적어도 하나의 정선 회로(cleaning circuit)에서 각각의 부선 단계들로부터 상기 조대 입자들 처리 흐름 및 상기 미세 입자들 처리 흐름을 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 농축물 또는 선광 부스러기(tailing)를 조선실(rougher cells)로 재사용하지 않는 분리된 조선 단계에서 상기 조대 입자들 처리 흐름 및 미세 입자들 처리 흐름을 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 적어도 하나의 처리 흐름에서, 본 명세서에서 설명된 것처럼, 입자들을 순차적으로 연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 전단부 정선 회로에서 상기 조대 입자들 부선 단계의 조선실(rougher cells)로부터 농축물 흐름을 정선(cleaning)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 전단부 정선 회로에서 상기 농축물 흐름을 정선하는 단계 이전에 상기 조대 입자들 부선 단계의 조선실로부터 상기 농축물 흐름에서 입자들을 재연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 전단부 정선 회로에서 상기 미세 입자들 부선 단계의 조선실로부터 농축물 흐름의 제1 부분을 정선하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 후단부 정선 회로에서 상기 미세 입자들 부선 단계의 조선실로부터 상기 농축물의 제2 부분을 정선하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 후단부 정선 회로에서 상기 조대 입자들 부선 단계의 청소선실(scavenger cells)로부터 선광 부스러기(tailing) 흐름을 정선하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 후단부 정선 회로에서 상기 농축물 흐름을 정선하는 단계 이전에 상기 조대 입자들 부선 단계의 청소선실로부터 상기 농축물 흐름에서 입자들을 재연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법.
  22. 제19항 내지 제21항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 후단부 정선 회로에서 상기 전단부 정선 회로로부터 선광 부스러기 흐름을 정선하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법.
  23. 제19항 내지 제22항 중 어느 하나의 항에 있어서, (i)상기 미세 입자들 부선 단계의 조선실로부터 상기 농축물의 제2 부분, (ii)상기 미세 입자들 부선 단계의 청소선실로부터 선광 부스러기 흐름, 및 (iii)상기 후단부 정선 회로에서 상기 농축물을 정선하는 단계 이전에 상기 전단부 정선 회로로부터 선광 부스러기 흐름 중 어느 하나 이상으로부터 유도된 농축물을 상기 후단부 정선 회로에서 재연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈이 함유된 황화물을 분리하는 방법.
  24. 선행하는 항들 중 어느 하나의 항에 있어서 설명된 상기 방법을 수행하기 위한 기계설비.
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