KR20190119091A - 금속 황화물 정광 및/또는 잔류물을 로스팅하기 위한 프로세스 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 정광을 로스팅하기 위한 프로세스를 개시한다. 정광 입자들은 정광 입자들이 칼싸인을 형성하도록 유동층에서 500 ~ 1200 ℃ 의 온도에서 열처리되는 로스터 내로 공급된다. 칼싸인의 적어도 일부는 고체 분획물로서 가스 스트림과 함께 로스터로부터 인출된다. 정광 입자들의 평균 직경보다 적어도 50 % 더 작은 직경을 갖는 정광 입자들은 소형 입자들로서 분리되고, 그리고/또는 가스-고체 분획물로부터의 입자들은 적어도 하나의 단계에서 소형 칼싸인 입자들로서 분리되고, 그리고/또는 입자들은 다른 습식제련 단계에서 다른 입자들로서 얻어진다. 소형 입자들 및/또는 소형 칼싸인 입자들 중 적어도 일부 및/또는 다른 입자들 중 적어도 일부가 펠릿화되고, 그럼으로써 적어도 80 % 의 펠릿들이 정광 입자들의 평균 직경의 적어도 80 % 의 직경을 포함한다. 펠릿들은 로스터 내로 공급된다.

Description

금속 황화물 정광 및/또는 잔류물을 로스팅하기 위한 프로세스 및 장치

본 발명은 금속 황화물 정광을 로스팅하기 위한 프로세스 및 대응하는 장치에 관한 것이고, 정광 입자들은 정광 입자들이 칼싸인을 형성하도록 유동층에서 500 ~ 1200 ℃ 의 온도에서 열처리되는 로스터 내로 공급되고, 상기 칼싸인의 적어도 일부는 고체 분획물로서 가스 스트림과 함께 로스터로부터 인출된다.

전형적인 로스팅 프로세스는 금, 황철석, 아연, 구리, 코발트, 니켈 및 PGMs 의 로스팅을 다룬다. 로스팅 프로세스는 건식 공급물 및 슬러리 공급물을 사용하여 실현될 수 있다. 슬러리 공급물의 경우에, 슬러리는 슬러리 탱크로부터 슬러리 분배 박스로 공급된다. 슬러리 분배 박스 내에서, 로스터 온도를 제어하기 위해 물이 첨가된다. 대안적으로, 로스터에 진입하는 공급된 슬러리는 탈수된다. 로스터용의 전형적인 반응기 유형은 유동층 반응기, 회전 가마 또는 다중 화로이다.

유동층 반응기의 경우에, 로스팅된 정광 (칼싸인) 중 적어도 소형 입자 및 가스는 로스터의 상부를 통해 인출되고 또한 고체 입자들을 분리하기 위한 적어도 하나의 분리 디바이스로 공급된다. 적어도 하나의 가스-고체 분리 디바이스는 증발 쿨러 및/또는 폐열 보일러 (쿨러로 결합되어 불림), 병렬로 또는 직렬로 연결된 사이클론(들)으로서 디자인될 수 있다. 더욱이, 전기 집진기 (ESP) 는 분리 디바이스의 하류에서 예측되고, 이는 가스-고체-혼합물의 냉각이 특히 중요한 이유가 된다. 폐열 보일러를 사용하는 것은 내부적 사용을 위해 또는 전기 생산을 위해 포화된/과포화된 스팀을 제조한다는 추가의 이점을 갖는다.

유동층으로부터, 쿨러로부터, 사이클론들로부터 그리고/또는 전기 집진기로부터 직접적으로 인출된 결합된 칼싸인 스트림은 결국 침출 단계로 진입한다. 대안적으로, 예컨대, 구리의 경우에, 칼싸인 입자는 제련소 또는 전기로 유닛 작동으로 향할 수도 있다.

크기가 더 미세해지는 황화물 정광의 일반적인 경향은 오늘날 로스터의 작동에 상당히 영향을 미친다. 낮은 입자 크기에서 원하는 금속 수율로 정광 생산을 허용하는 전세계적으로 감소하는 광석 그레이드에 기초하여 정당화된다. 로스팅 동안 마주하는 전형적인 이슈는 다음과 같다. (아연, 황철석, 구리, 니켈, 코발트 및 PGM 금속에 대해 전형적인) 버블링 유동층 로스터들의 작동 동안, 로스터의 상부에서 소형 정광 입자들의 산화가 발생하고, 따라서 로스터의 저부 (로스터 층) 와 로스터의 상부 (피드보드; feedboard) 사이의 상당한 온도 차이의 이슈로 이어진다. 그 결과, 로스터 노의 용량은 피드보드에서의 온도가 1000 ℃ 를 초과하여 내화재 사양을 초과하는 범위에 도달할 수도 있으므로 제한된다. 게다가, 로스터의 상부로부터 인출된 소형 칼싸인 입자들의 양은 증가하고, 이는 이하에서 설명되는 바와 같이 반응기의 저부로부터 (언더플로우 또는 오버플로우 출구를 통해) 제거된 칼싸인 입자와 비교하여 황화물 및 황산염 황 조성의 관점에서 악화된다. 순환 유동층 (순환 유동층s) 의 경우에, 소형 정광 (칼싸인) 입자들은 재순환 사이클론에 의해 선택적으로 분리될 수 없고, 이는 칼싸인에서 증가된 유기 탄소 함량으로 표현된 최적화되지 않은 화학적 조성 및 하류 침출 단계에 대한 추가의 이슈로 이어진다.

위에서 설명된 온도 차이는 또한 로스터의 상부에 걸쳐 인출되지 않은 입자들, 즉 로스터 오버플로우 및 언더플로우 출구로부터 제거된 입자들의 악화로 이어진다. 로스터 상부와 하부 사이의 온도 차이가 저부 로스터 구역에서 명시된 온도보다 낮은 온도로 이어질 수도 있고 따라서 증가된 황화물 황 함량으로 이어질 수도 있으므로, 이는 이해될 수 있다.

위에서 언급한 문제는 침출 단계에 직접적으로 반영된다. 아연 황화물 로스팅의 경우에, (특히 소형 칼싸인 입자, 즉 로스터 상부로부터 가스-고체 분획물로서 인출되어 쿨러, 사이클론(들), 및 전기 집진기에 보고되는 입자와 관련하여) 황산염으로서 존재하는 황은 중화되어야 하는 전해 회로로부터 더 높은 블리드 스트림으로 이어지고, 이는 비용과 관련된다. 게다가, 온도와 그리고 따라서 불충분한 온도 제어와 관련되는 아연 페라이트 형성은 침출 회로에서 더 높은 에너지 요구로 이어진다. 게다가, 전환되지 않은 아연 황화물은 아연 회수의 감소로 이어진다.

이러한 침출 단계에서, 이중 내화재의 경우에, 유기 탄소를 함유한 금 함유 정광은 "프레그 로빙 (pregg robing)" 이라 불리는 현상을 통해 금 회수와 관련된 문제들로 이어질 것이다. 용해된 금-시안화물 착물이 유기 탄소에 의해 흡수되고, 따라서 금의 손실로 이어진다는 것은 잘 알려져 있다. 위의 메커니즘은 활성탄의 경우와 유사하지만, 활성탄은 각각의 스크린을 통해 유지될 수 있다.

전형적으로 10 ~ 100 wt.-% 의 전체 로스터 로드가 유동층 로스터의 상부에 걸쳐 인출된다. 하지만, 그 층으로부터 인출된 입자의 조성은 로스터의 상부로부터 제거된 입자와는 상당히 상이하다. 이에 대한 주요 양태들은 황화물 및 황산염 황 함량이다. (저부 근처에서 오버플로우 또는 언더플로우 출구를 통해) 그 층으로부터 인출된 입자들은 0.1 wt.-% 미만의 황화물 황 함량 및/또는 0.5 wt.-% 미만의 황산염 황 함량을 나타내는 반면, 로스터 상부로부터의 입자들은 0.3 ~ 8 wt.-% 의 황화물 황 함량 및/또는 최대 40 wt.-% 의 황산염 황 함량을 포함한다. 이는 유동층으로부터의 입자들이 황화물 황 및/또는 탄소가 로스터 내에서 산화되는 이유가 되는 더 높은 잔류 시간을 가지고, 로스터 내의 로스팅 온도가 황산염 황의 양이 최소화되는 이유가 되는 다수의 성분들, 예컨대 철의 황산화를 허용하지 않는다는 사실로 인한 것이다.

이는 잔류 시간을 향상시키기 위하여 가스-고체 분리 디바이스로부터 입자들을 재순환시키고, 따라서 더 높은 로스팅 속도뿐만 아니라 더 낮은 탄소 및/또는 황화물 및/또는 황산염의 황 함량을 보장하는 것이 최신 기술이다.

하지만, 매우 낮은 직경, 특히 15 ㎛ 미만의 직경을 갖는 입자들의 분획물은 너무 작아서 분리 디바이스 내에서 선택적으로 분리되지 않고 다시 반응기로 통과되어, 가스 스트림과 함께 이후의 프로세스 단계로 인출된다. 또한, 위에서 언급한 방식으로 재순환하는 것은 또한 로스터 상부와 하부 사이의 온도 차이의 이슈나 페라이트 형성의 이슈를 심지어 다루지 않는다.

요약하면, 특히 미세한 입자는 상부로 리프팅될 것이고, 그곳에서 매우 빠르게 인출되면, 원치 않은 황산화가 촉진되는 단계로 리프팅될 것이며, 이는 로스팅 전환 뿐만 아니라 더 낮은 황화물 및/또는 황산염 황 함량 및/또는 탄소가 입자 크기에 링크된다는 것을 의미한다. 황산화가 쿨러 (증발 쿨러 또는 폐열 보일러) 내의 가스/고체 유동을 냉각시키면서 크게 발생한다는 점에서, 황산염 황 함량 및 입자 크기에 대한 링크가 이해될 수 있다. 평균 직경에 비해 매우 낮은 직경을 갖는 입자들에 대해, 또한 재순환이 전환에 관하여 매우 낮은 효과를 나타낸다. 더욱이, 로스터 상부로 리프팅된 소형 입자들은 이 시점에서 이들의 산화로 인해 국부적인 열 방출을 유발하고, 따라서 더 낮은 로스터 용량으로 이어지는 로스터 상부와 저부 사이의 매우 높은 온도 차이, 내화물 수명에 대한 잠재적인 제한, 뿐만 아니라 페라이트 형성으로 이어진다.

그러므로, 본 발명의 이면에 있는 근본적인 추론은, 높은 황화물 및/또는 황산염 및/또는 탄소 함유 칼싸인으로 이어지는 로스터 내의 온도 차이, 불완전한 로스팅, 페라이트 형성 및 하류 황산화에 의해 유발되는 로스팅 및 이후의 침출과 같은 프로세스 단계들의 문제들에 직면하지 않으면서, 로스팅할 가능성을 발견하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1 의 특징들을 갖는 프로세스에 의해 해결된다.

구체적으로, 본 발명은 정광 입자들을 로스터 내로 공급하기 전에 정광 입자들의 분리를 제안하고, 로스터에서 정광 입자들은 칼싸인을 형성하도록 유동층에서 500 ~ 1200 ℃ 의 온도에서 유사하게 처리된다. 정광 입자들의 평균 직경보다 적어도 50 % 더 작은 직경을 갖는 정광 입자들은 소형 입자들로 분리된다. 소형 입자들은 분리 후에 바로 사용될 수도 있거나, 폰드 또는 댐 내에 테일링들 (tailings) 로서 일시적으로 저장될 수도 있다. 이러한 "테일링들"은 본 명세서에서 또한 제안된 바와 같이 일부 추가의 처리를 통해 사용될 수도 있다.

추가적으로 또는 대안적으로, 가스-고체 분획물로서 가스 스트림과 함께 로스터로부터 인출된 입자들은 적어도 하나의 단계에서 소형 칼싸인 입자들로서 분리된다. 그런 다음, 정광으로부터 분리된 소형 입자들 및/또는 가스-고체 분획물로부터의 소형 칼싸인 입자들은, 선택적으로 액체 모이스춰라이저/바인더의 사용으로, 이들을 혼합함으로써 펠릿화된다. 적어도 80 wt-% 의 펠릿들은 정광 입자들의 평균 직경의 적어도 80 % 의 직경을 포함한다.

바람직하게는, 80 wt.-% 의 펠릿들은 로스터 내의 양호한 유동화를 위해 3 mm 미만의 입자 크기를 가질 것이다. 훨씬 더 바람직하게는, 순환 유동층 로스터가 사용되는 경우, 순환을 향상시키기 위해 40 ~ 80 % 의 펠릿들이 0.5 mm 미만이어야 한다. 그럼으로써, 매우 균질한 잔류 시간이 달성된다. 결과적으로, 펠릿들에 대한 더 큰/적절한 잔류 시간 및 따라서 황화물 및/또는 황산염 황 및/또는 탄소의 최소화가 달성된다. 게다가, 황산염 황은, 더 작은 입자들이 쿨러에 혼입되므로 더 적은 황화가 발생한다는 점에서 최소화되고 그의 더 낮은 온도가 이산화황/삼산화황 가스 농축물과 함께 로스터 내에서 선호되지 않는 여러 성분들, 예컨대 철의 추가의 황산화를 허용한다. 게다가, 로스터의 상부에 혼입되는 소형 정광 입자들의 유동의 감소는, 펠릿화로 인해, 로스터 상부와 하부 사이의 온도 차이의 상당한 감소로 이어지고, 따라서 디자인 용량을 유지시키고, 내화물 수명을 연장하고, 또한 페라이트 형성을 최소화시키는 것을 허용하면서, 함유된 황 및/또는 탄소의 거의 완전한 산화/연소를 허용한다.

요약하면, 정광 입자들은 로스터 내로 공급되고, 여기에서 정광 입자들은 칼싸인을 형성하기 위하여 유동층에서 500 ~ 1200 ℃, 바람직하게는 600 ~ 950　℃ 의 온도에서 열처리된다. 칼싸인의 적어도 일부는 고체 분획물로서 가스 스트림과 함께 로스터로부터 인출된다. 정광 입자들의 평균 직경보다 적어도 50 %, 바람직하게는 75 % 더 작은 직경을 갖는 정광 입자들은 소형 입자들로 분리되고, 상기 소형 입자들은 바로 이용될 수 있거나 테일링들로 저장될 수 있고, 그리고/또는 가스-고체 분획물로부터의 입자들은 소형 칼싸인 입자들로 적어도 하나의 단계에서 분리된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 바로 이용될 수 있거나 테일링들로서 저장될 수 있고 또한 추가의 입자들과 함께 사용될 수도 있는 다른 입자들로서 다른 습식제련 프로세스로부터의 입자들을 사용할 수 있다. 소형 입자들 및/또는 소형 칼싸인 입자들 및/또는 다른 입자들은, 잠재적으로 추가의 입자들과 함께, 펠릿화되고, 선택적으로 펠릿들을 형성하기 위해 액체 바인더와 혼합되고, 그럼으로써 적어도 80 wt.-% 의 펠릿들이 정광 입자들을 평균 직경의 적어도 80 % 의 직경을 포함하는 반면, 80 wt.-% 의 입자들은 양호한 유동화를 위해 3 mm 미만의 입자 크기를 바람직하게는 가지고, 훨씬 더 바람직하게는 40 ~ 80 % 는 순환 유동층에서 양호한 재순환을 위해 위해 0.5 mm 미만의 입자 크기를 가지고, 펠릿들은 로스터 내로 공급된다.

습식제련 프로세스로부터 초래되는 다른 입자들은 추가의 입자들과 공동 펠릿화 (co-pelletized) 될 수도 있고, 이는 소형 입자들 또는 소형 칼싸인 입자들과는 상이할 수도 있다는 것이 표명되어야 한다. 예를 들어, 아연 생산자는 추가의 입자들로서 전체 정광 스트림을 사용할 수도 있다.

바람직하게는, 소형 칼싸인 입자들은 안정된 그리고 신뢰가능한 방식으로 소형 칼싸인 입자들을 분리하기 위하여 폐열 보일러, 및/또는 증발 쿨러, 및/또는 사이클론, 전기 집진기에서 분리된다.

바람직하게는, 금속 정광은 높은 금속 수율을 보장하기 위하여 적어도 45 wt.-% 아연, 적어도 60 wt.-% 의 황철석, 적어도 2 g/t 의 금, 적어도 15 wt.-% 의 구리, 적어도 40 wt.-% 의 니켈, 적어도 1　wt.-% 의 코발트 또는 적어도 100 g/t 의 PGMs (루테늄, 로듐, 팔라듐, 오시뮴, 이리듐, 및 백금을 포함하는 백금족 원소들) 을 함유한다.

금속 정광이 적어도 45 wt.-% 의 아연을 함유하여 정광 입자들의 평균 직경이 5 ~ 40 ㎛ 이거나, 금속 정광이 적어도 60 wt.-% 의 황철석을 함유하여 정광 입자들의 평균 직경이 5 ~ 90 ㎛ 이거나, 금속 정광이 적어도 2 g/t 의 금을 함유하여 정광 입자들의 평균 직경이 5 ~ 100 ㎛ 이거나, 금속 정광이 적어도 15 wt.-% 의 구리를 함유하여 정광 입자들의 평균 직경이 10 ~ 50 ㎛ 이거나, 금속 정광이 적어도 40 wt.-% 의 니켈을 함유하여 정광 입자들의 평균 직경이 5 ~ 40 ㎛ 이거나, 금속 정광이 적어도 1 wt.-% 의 코발트를 함유하여 정광 입자들의 평균 직경이 5 ~ 40 ㎛ 이거나, 금속 정광이 적어도 100 g/t 의 PGMS 를 함유하여 정광 입자들의 평균 직경이 20 ~ 100 ㎛ 이라는 것은 훨씬 더 바람직하다. 주어진 값들은 각각의 금속에 대해 통상적이다.

바람직하게는 금 함유 정광에 관한 본 발명의 실시형태에서, 정광 입자들은 슬러리의 로스팅으로 공급되고, 이는 입자들의 핸들링을 단순화시킨다. 바람직하게는, 슬러리를 함유하는 물은 20 ~ 70 wt.-% 이다.

소형 입자들 및/또는 소형 칼싸인 입자들 중 적어도 일부 및/또는 다른 입자들이 펠릿화되어 적어도 70 wt.-% 가 500 ㎛ 로 더 큰 것이 바람직하다. 이러한 크기를 갖는 입자들은 보다 쉽게 핸들링될 수 있다. 유동층에서, 500 ㎛ 의 직경을 갖는 입자들은 평균 직경을 갖는 입자로 분해된다.

반대로, 매우 균질한 입자 크기를 갖는 유동층을 형성하기 위하여, 최대 90 ㎛ 의 펠릿 크기, 바람직하게는 입자들의 평균 직경의 하한 (그러므로 아연: 5 ~ 90 ㎛, 황철석: 5 ~ 90 ㎛, 구리: 10 ~ 90 ㎛, 니켈: 5 ~ 90 ㎛, 코발트: 아연: 5 ~ 90 ㎛ 및 PGMs: 20 ~ 90 ㎛) 사이의 펠릿 크기로 소형 입자들 및/또는 소형 칼싸인 입자들 중 적어도 일부 및/또는 다른 입자들을 펠릿화하는 것이 또한 바람직하다.

훨씬 더 바람직하게는, 정광 입자들과 관련하여 화합물 (또한 원소 황을 포함) 내에 포함되는 황화물 황의 양 및/또는 유기 탄소의 양은 0.5 ~ 60, 바람직하게는 30 ~ 50 wt-% 이다. 이러한 범위의 탄소 함량에 대해, 전술한 바와 같은 침출 단계 동안 발생하는 프레그 로빙 현상으로 인해 금 함유 정광의 로스팅의 경우에 본 발명이 특히 중요하다. 게다가, 위에서 언급한 범위 내의 황화물 황에 대해, 황화물 및 황산염 황에 관하여 위에서 확인된 문제들에 직면하지 않으면서 (침출의 경우에) 높은 금속 회수 및 경제적 작동을 허용하거나 또는 (제련의 경우에) 포함된 가열값을 감소시킨다는 관점에서 하류 적용과 관련하여 특히 중요성을 갖는다.

더욱이, 소형 입자들 내의 화합물들 (또한 원소 황을 포함함) 내에 포함된 황의 양 및/또는 유기 탄소의 양은 모든 정광 입자들 내의 화합물들 (또한 원소 황을 포함함) 내에 포함된 평균 황 함량보다 바람직하게는 20 wt-% 이상, 바람직하게는 30 wt.-% 이상 더 높다. 이러한 입자들에 대해, 본 발명에 따른 프로세스만이 높은 탄소 및/또는 황 함량과 관련된 논의된 문제들 없이 이후의 프로세스 단계를 가능하게 한다.

그 이유 외에, 본 발명은 또한 모든 칼싸인 입자들의 평균 황화물 황 및/또는 황산염 황 및/또는 탄소 함량 및/또는 비소보다 15 wt-% 이상 더 높은 소형 칼싸인 입자들에서 화합물 (또한 원소 황을 포함함) 내에 포함된 유기 탄소의 양 및/또는 황화물 황 및/또는 황산염 황의 양에 특히 중요하다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에서, 소형 칼싸인 입자들은 적어도 2 wt-%, 바람직하게는 5 wt.-% 의 황산염 황을 함유하고, 이는 이후의 침출 단계에서 특히 중요하다.

게다가, 다른 습식제련 단계에서 얻어진 다른 입자들은 적어도 0.5 wt.-%, 바람직하게는 적어도 5 wt.-% 의 황 함량을 포함한다. 게다가, 최대 60 wt.-% 의 황 함량이 바람직하다. 그럼으로써, 은 또는 금과 같은 고가의 금속 또는 중금속, 예컨대 납이 종종 또한 로딩된 황 함유 잔류물의 덤핑이 회피된다. 게다가, 황 함량은 로스터 내의 추가 에너지원이고, 함유된 금속들은 상기 입자들로부터 회수된다.

전형적인 습식제련 프로세스들은 3 개의 일반적인 영역들, 즉 침출, 용액 농축 및 정제 및 금속 또는 금속 화합물 회수로 나뉜다. 구체적으로, 침출은 현장 (in-situ) 침출, 힙 (heap) 침출, 배트 (vat) 침출, 탱크 침출 및 오토클레이브 침출을 포함한다. 용액 농축은 주로 용매 추출과 관련되는 반면, 정제는 주로 불순물 침전과 관련되고, 또한 금속 회수는 전기분해 및 침전과 관련된다. 따라서, 위에서 언급한 다른 입자들은, 금의 경우에 시안화물 침출 전에 또는 후에, 직접 침출 (DL), 퓨어 자로사이트 (PJ) 프로세스, 앨비온 프로세스, 압력 산화 (POX) 또는 생물학적 산화 (BIOX) 를 포함하는 여러 적용들로부터 생성될 수도 있다. 전술한 프로세스들은 로스팅 및 산 플랜트 적용을 통한 금속야금 처리가 요구되지 않는 방식으로 정광을 반응시키는 것을 목표로 한다. 그럼에도 불구하고, 그들은 위에서 논의된 바와 같이 처리되어야 하는 습식제련 잔류물을 생성한다.

위의 습식제련 프로세스들로부터 생성된 입자들의 황 함량에 따라, 본원에서 제안된 바와 같이 그 입자들을 단독으로 또는 소형 입자들, 소형 칼싸인 입자들 또는 추가의 입자들과 함께 처리하는 것이 선택될 수도 있다. 추가 입자들의 예는 정광 공급 입자들 또는 칼싸인 입자들 또는 모래와 같은 불활성 입자들일 수도 있다. 특히, 10 % 초과의 습식제련 처리로부터 초래되는 다른 입자들의 황 함량에 대해, 그들의 처리를 소형 입자들 (즉, 소형 정광 입자들) 및/또는 소형 칼싸인 입자들 및/또는 추가의 입자들과 조합하는 것이 바람직하다. 이는 함유된 황의 보다 균일한 분포를 초래하고, 그에 따라 유동층 로스터에서 황 승화 (sublimation)/증발 및 제어되지 않은 연소와 같은 현상은 회피된다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태는 1 초 ~ 10 시간, 훨씬 더 바람직하게는 10 분 ~ 1 시간의 값으로 순환 유동층 로스터에 대한 평균 잔류 시간을 설정한다. 이러한 평균 잔류 시간은 본 발명에 따른 프로세스에서 완전 로스팅 전환을 가능하게 한다. 전형적으로 1 h 초과의 평균 잔류 시간은 높은 반응기 풋프린트의 비용으로 로스터로서 버블링 층을 사용할 때에 달성되는 반면에, 1 분 미만의 평균 잔류 시간은 공압식 수송 체제 (pneumatic transport regime) 에서 작동하는 플래시 유형의 반응기를 사용할 때에 달성된다.

바람직하게는, 이차 공기는 적어도 200 ℃ 의 온도로 가열되는 로스터 내로 주입된다. 그에 의해, 유동화 가스와 이차 공기의 보다 양호한 혼합, 따라서 또한 보다 균질한 반응이 달성된다.

칼싸인의 적어도 일부가 유동층 쿨러에서 냉각되는 경우가 훨씬 더 바람직하고, 그에 의해 냉각 매체로서 사용된 공기가 로스터 내에서 적어도 부분적으로 이차 공기 및/또는 유동화 공기로서 사용되는 것이 가장 효율적이다.

추가적으로 또는 대안적으로, 분리된 소형 정광 입자들은 테일링들의 형태로 존재할 수도 있다. 논의된 바와 같이, 테일링들은 추가의 처리 없이 모든 정광 입자들로부터의 이전의 분리로부터 초래되는, 폰드/댐 또는 다른 저장 영역과 같은 저장 디바이스 내에 저장되는 소형 입자들 (즉, 소형 정광 입자들) 로서 본원에서 정의된다. 더욱이, 테일링들의 정의는 추가의 처리 없이 폰드 또는 댐과 같은 저장 디바이스 내에 저장되는, 습식제련 프로세스의 이전의 작동으로부터 초래되는, 다른 입자들을 포함하도록 본원에서는 확장된다. 테일링들은, 저장 디바이스 내에서 건조 정도에 따라 펌프가능한 슬러리/페이스트로서 또는 펌프 불가능한 페이스트로서 전형적으로 이용가능할 것이다. 테일링들이 펌프가능한 슬러리/페이스의 형태로 저장되어야 한다면, 테일링들은 펠릿화 단계 전에 본원에서 제안된 바와 같은 추가의 처리로 펌핑된다.

그러한 경우에, (황화물 정광 또는 습식제련 프로세스로부터 초래되는) 테일링들이 예컨대 자연 증발의 결과로서 적어도 부분적으로 건조되고, 또한 펌프가능한 슬러리/페이스트로서가 아니라 반건조된 펌프 불가능한 페이스트로서 (예를 들어 필터 케이크로서) 이용가능하다.

그에 따라, 이하의 옵션들이 존재한다:

먼저, 반건조된 테일링들은 예컨대 회전 드럼 리펄퍼, 고전단 믹서 또는 다른 리펄핑 (re-pulping) 장비를 사용하여 펌프가능한 슬러리/페이스트로 리펄프될 수도 있다. 이어서, 테일링들은 펠릿화 단계 이전에 본원에서 제시된 바와 같이 추가의 처리로 펌핑된다.

대안적으로, 반건조된 테일링들은 임의의 유형의 건조 기술의 사용으로 추가로 탈수/건조될 수 있고, 이는 건조 패드에 테일링들을 분배하여 햇빛을 열원으로서 활용하거나 예열된 그리고 잠재적으로 예비 건조된 공기가 취입되는 폐쇄 공간을 사용할 수 있다. 이러한 접근은 또한 후속 펠릿화 단계로 직접적인 재료 수송을 용이하게 하고, 이는 이후에 종래의 컨베이어 시스템을 통해 일어날 수도 있다.

더욱이, (펌프가능한 슬러리/페이스트 형태로 테일링들로서 이용가능한 것들을 포함하는) 분리된 소형 입자들 또는 (펌프가능한 슬러리/페이스트 형태로 테일링들로서 이용가능한 것들을 포함하는) 다른 입자들은 20 wt-% 미만의 물 함량으로 탈수되는 것이 바람직하다. 이러한 탈수 단계는 필터 프레스 또는 드라이어들을 포함하는 임의의 다른 물 제거 장비의 사용으로 실현될 수 있다. 이러한 사용을 위한 전형적인 필터 프레스는 Outotec Larox® 필터일 수도 있다. 소형 입자들 또는 다른 입자들을 위한 이러한 단계의 목적은, 슬러리로서 이용가능한 경우, 20 ~ 70 wt-% 의 물 함량을 하류 사이즈 확대 단계 (펠릿화 단계) 에 적합한 레벨, 즉 전형적으로 20 wt-% 미만, 더 바람직하게는 15 wt-% 미만까지 감소시키는 것이다. 그럼으로써, 소형 입자들 및/또는 다른 입자들은 또한 소형 칼싸인 입자들의 혼합 없이 펠릿화될 수 있는 반면에, 후속 펠릿화 단계 동안 형성된 펠릿들은 안정하다. 필터 프레스의 경우에, 생성된 여과액은 별도의 펠릿화 단계에서 모이스춰라이저/바인더로서 사용될 수 있다. 더욱이, 이러한 물은 예컨대 증발 쿨러 (해당되는 경우) 또는 다른 컨슈머들에서 프로세스 워터로서 사용될 수 있다. 필터 프레스에 대한 대안은 응집제 및 화학적 첨가제의 사용과 함께 재료 원심분리기 또는 증점제의 활용일 수 있다.

20 wt.-% 미만, 바람직하게는 15 wt.-% 미만의 모이스춰 값을 달성하기 위하여 탈수 소형 입자들 (즉, 소형 정광 입자들 및/또는 다른 입자들) 또는 다른 입자들에 대한 추가의 대안은 건조기를 사용하는 것이다. 연소 가스는 열원으로 사용될 수 있는 반면, 열 전달은 연소 가스와 직접전인 접촉에 의해 또는 열 교환 표면을 통해 간접적으로 발생할 수도 있다. 가열된 가스는 또한 가스 스트림 세정 시에 칼싸인 쿨러 또는 임의의 다른 열 교환 디바이스로부터 나올 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서, 탈수의 활용은 혼합을 통해 20 wt.-% 미만, 훨씬 더 바람직하게는 15 wt.-% 미만의 후속 펠릿화를 위해 필요한 모이스춰를 얻음으로써 회피될 수 있다. 이는 먼지로서 존재하고 또한 0 ~ 3 wt.-% 의 물 함량을 가질 수도 있는 소형 칼싸인 입자들과 20 ~ 70 wt.-%, 더 바람직하게는 20 ~ 35 wt.-% 의 모이스춰를 갖는 슬러리 또는 페이스트 형태의 (테일링들로서 이용가능할 수도 있는) 소형 입자들 또는 (테일링들로서 이용가능할 수도 있는) 다른 입자들을 혼합함으로써 달성될 수 있는데, 왜냐하면 그들은 로스터 내에서 열적으로 처리되었기 때문이다. 대안적으로, 바람직하게는 0 ~ 3 wt.-% 의 낮은 모이스춰 레벨을 갖는 추가의 입자들, 예컨대 모래는 탈수 장비를 회피하는 목적을 위해 사용될 수도 있다. 그에 의해, 탈수 장비 활용 없이 안정한 펠릿 형성이 달성된다. 소형 입자 스트림 및/또는 다른 입자 스트림과 관련하여 20 ~ 35 wt.-% 의 더 바람직한 모이스춰 범위는 반건조된 고체들로서 존재하는 테일링들의 리펄핑의 경우에 보다 쉽게 달성되는데, 왜냐하면 최종 모이스춰가 물 추가를 통한 리펄핑 프로세스 동안 제어될 수 있기 때문이다.

소형 정광 입자들 및/또는 다른 입자들을 소형 칼싸인 입자들 및/또는 추가의 입자들과 혼합시키는 것은 펠리타이저 자체에서 또는 별도의 혼합 장비에서 일어날 수도 있다. 위의 경우에, 소형 입자들 또는 각각의 테일링들 (즉, 소형 정광 입자들) 및/또는 다른 입자들 또는 그들 각각의 테일링들 (즉, 습식제련 프로세스로부터 기인함) 을 소형 칼싸인 입자들과 혼합시키는 것의 유사성은 (i) 위에서 논의된 바와 같이, 혼합물 펠릿화 모이스춰, 즉 전형적으로 20 wt.-% 미만, 더 전형적으로 15 wt.-% 미만인 펠릿들 (과립들) 형성을 허용하는 모이스춰, 및 (ii) 소형 칼싸인 입자들이 본질적으로 불황성인 것을 고려하면, 로스터 열 밸런스에 의해 주어진다.

하지만, 위의 단락에 기재된 경우에도, 즉 소형 입자들 (또는 그들 각각의 테일링들) 및/또는 다른 입자들 (또는 그들 각각의 테일링들) 이 소형 칼싸인 입자들 및/또는 추가의 입자들과 혼합하도록 슬러리/페이스트 형태로 공급되는 경우에도, 전술한 소형 입자들 또는 다른 입자들의 모이스춰를 감소시키기 위해 (필터 프레스, 원심 분리기, 증점제 또는 드라이어를 포함하는) 위의 탈수 단계들 중 어느 하나가 가능하다. 이는 소형 입자들 (또는 그들 각각의 테일링들) 및/또는 다른 입자들 (또는 그들 각각의 테일링들) 의 모이스춰가 허용가능한 혼합 유사성에서 소형 칼싸인 입자들 및/또는 추가의 입자들과 혼합하기에 너무 높은 경우일 수도 있다. 소형 입자들 (또는 그들 각각의 테일링들) 및/또는 다른 입자들 (또는 그들 각각의 테일링들) 의 너무 높은 모이스춰는 20 wt.% 미만, 바람직하게는 15 wt.-% 미만의 펠릿화 단계를 위해 혼합 모이스춰를 달성하기 위해 요구되는 소형 칼싸인 입자들 및/또는 추가의 입자들의 너무 높은 양으로 이어질 수 있다. 이는 가용성 및 로스터 열 밸런스에 관한 문제로 이어질 수 있다. 소형 입자들과 소형 칼싸인 입자들 사이의 바람직한 혼합 비율은 0.1 ~ 10, 더 바람직하게는 1 ~ 2 이다.

논의된 바와 같이, 펠릿화 단계는 8 ~ 20 wt.-%, 더 전형적으로는 10 ~ 15 wt.-% 의 모이스춰 레벨을 필요로 한다. 6 ~ 10 wt.-% 의 전형적인 모이스춰 레벨을 가지는 소형 정광 입자들 및/또는 다른 입자들의 펠릿화 동안, 물 또는 임의의 다른 액체 첨가가 원하는 펠릿화 레벨에 도달하기 위해 요구될 수도 있다. 다른 한편으로, 칼싸인 입자들이 먼지 (즉, 0 ~ 3 wt.-% 의 모이스춰 값을 가짐) 로서 존재하기 때문에, 20 wt.-% 미만의 모이스춰 값은 물 또는 임의의 다른 액체의 첨가를 통해 달성될 수 있다. 더욱이, 유사한 방식으로 소형 정광 및/또는 다른 입자들 및 소형 칼싸인 입자들의 혼합물을 과립화할 수 있다.

게다가, 금 함유 광석의 로스팅의 경우에 통상적인 슬러리 정광 공급의 경우에, 펠릿화는, 논의된 바와 같이 20 ~ 70 % 의 모이스춰 값을 가지는 로스터에 공급된 정광 입자들 스트림의 일부의 첨가를 통해 일어날 수도 있다. 따라서, 이러한 스트림은 적절한 모이스춰에서 소형 칼싸인 입자들 및/또는 다른 입자들 (그들의 테일링들을 포함함) 및/또는 추가의 입자들의 펠릿화를 위해 조합될 수 있다. 이러한 방식으로 정광 입자들의 활용은, 슬러리 내에 포함되는 것과는 달리 (로스터 열 밸런스에 부정적인 영향을 미치는) 추가의 액체 첨가가 펠릿화에 요구되지 않으므로 물 소비가 최소화되고, 또한 정광 입자들 중 일부가 펠릿화되므로 소형 칼싸인 입자 형성이 또한 최소화되는 추가의 이점들을 가진다.

슬러리 정광 공급의 경우에, 추가의 가능성은, 소형 입자들 테일링들 뿐만 아니라 다른 입자들 (그들의 테일링들을 포함함) 이 슬러리로서 처리될 수 있고, 그의 모이스춰 값은 재료 이송을 용이하게 하는 값으로 (예컨대 리펄핑 동안) 설정될 수 있다는 것이다. 그런 다음 테일링들은 이것들이 슬러리 탱크 및 로스터로 향하는 곳으로부터 정광 증점제 내에서 정광 입자들과 혼합될 수 있다. 대안적으로, 추가의 테일링들 스트림이 예컨대 증점제 오버플로우 명확성의 관점에서 정광 증점제 성능에 부정적인 영향을 미치는 경우, 리펄프된 테일링들 스트림은 로스터 열 밸런스가 적합한 프로세스 온도를 유지하는 관점에서 도전되지 않도록 슬러리 내에서 물 함량을 증가시키지 않는 비율로 직접적으로 슬러리 탱크 내에 첨가될 수도 있다.

추가로 배치 모드에서 펠릿화 프로세스를 작동시키는 것이 바람직하다. 이는 적어도 하나의 버퍼 및 하나의 도징 시스템을 요구한다. 배치 모드는 더 높은 생성물 품질로 이어질 것이다. 생성된 펠릿들의 더 좁은 입자 크기 분포 (즉, 순환 유동층 로스터를 사용할 때 양호한 고체 순환을 위해 펠릿 유동화를 보장하도록 3 mm 미만의 펠릿들 중 80 %, 더 바람직하게는 0.5 mm 미만의 펠릿들 중 80 %) 및 (펠릿 안정성과 관련된) 더 높은 고체 밀도가 배치 모드에서 달성될 수 있으므로 이는 정당화된다. 배치 모드 동안 모든 입자들이 펠릿화 장비 내에 동일한 시간 동안 유지되어 균일한 처리를 거치는 반면, 연속 작업 동안 잔류 시간 분포가 존재하므로, 이는 정당화된다. 그에 의해, 연속 처리는 일부 입자들이 너무 짧은 기간 동안 처리되게 하여, 너무 작고 너무 약한 펠릿들뿐만 아니라 일부 오버사이즈된 펠릿들을 초래한다.

배열 이슈에 근거하여, 버퍼 시스템은 하나 이상의 버퍼 빈들 및 후속하는 하나 이상의 도징 빈들로 이루어질 수도 있다. 구획을 갖는 버퍼/도징 빈들은 다수의 빈들을 만드는 것을 회피하기 위하여 또한 사용될 수도 있다. 버퍼/도징 빈들 및 그들의 구획들의 개수는 또한 20 wt.-% 미만, 더 전형적으로 15 wt.-% 미만의 모이스춰를 갖는 건식 고체 또는 습식 고체로서 펠릿화 단계에 진입하기 위해 재료들의 양에 의존할 것이다. 본원에 개시된 본 발명의 실시형태들의 상세한 설명에 기초하여, 이러한 고체들은 (i) 소형 정광 입자들 (소형 입자들) (ii) 습식제련 처리로부터 (예컨대, 금의 경우에 시안화물 침출 전에 또는 후에, 직접 침출 (DL) 또는 퓨어 자로사이트 (PJ) 프로세스 또는 알비온 프로세스 또는 압력 산화 (POX) 또는 생물학적 산화 (BIOX), 또는 다른 잔류물로부터) 기인하는 다른 입자들, (iii) 소형 칼싸인 입자들, (iv) 고체 바인더들 또는 (v) 예컨대 다른 입자들 내에 함유된 황을 보다 양호하기 분배하고 따라서 전술한 바와 같은 제어되지 않은 황의 산화를 회피하기 위해 분리되지 않은 정광 입자들의 활용 및/또는 펠릿화 모이스춰를 제어하기 위한 임의의 유형의 칼싸인 입자들 및/또는 모래를 사용하는 추가의 입자들일 수 있다. 버퍼 빈(들)은 공급 재료가 이용가능한 채로 유지되는 것을 보장하는 반면에, 도징 빈 구획(들)은 펠릿화 단계와 관련하여 필요한 시간에 미리 측정된 공급 재료의 양을 방출하는 목적을 갖는다. 버퍼 빈 고체의 배출은 일련의 회전 스크류들 또는 회전 장비를 사용하거나 사용하지 않을 수도 있는 기계적 교반을 목표로 하는 배출 디바이스를 통해 보조될 수도 있다. 버퍼 빈의 배출은 에어 건들, 텀블링 허머들 (tumbling hummers) 또는 바이브레이터들에 의해 용이해질 수도 있다.

게다가, 도징 빈들 또는 도징 빈 구획들의 개수는 또한 예컨대, 소형 칼싸인 입자들로 슬러리 (또는 일부 경우 페이스트) 공급물을 혼합할 때 과립기로의 상기 고체들의 공급 방법에 의존하고, 혼합 프로세스를 향상시키기 위하여 소형 칼싸인 입자들의 첨가는 하나 이상의 차지들 (charges) 로 요구될 수도 있다. 도징 빈(들)은 후속 펠릿화 장비를 위한 도징 베셀로서 역할을 한다. 그에 따라, 도징 빈(들) 내에 포함된 재료는 제어되어야 한다. 따라서, 도징 빈(들)은 중량 셀들 (weight cells) 상에 도징 빈(들)을 배치하는 것과 같은 각각의 고체 인벤토리 측정 방법 (kg) 을 사용해야 한다. 도징 빈 후에 펠릿화 장비의 작동을 용이하게 하기 위하여 수 초 내에 베셀 구획(들)의 내용물을 배출할 수 있는 하류 밸브가 후속된다. 도징 작동은 도징 빈이 고속 컨베이어 또는 고속 스크류 컨베이어를 포함할 수도 있는 상류 고속 피더 (feeder) 를 통해 공급될 때 용이해진다. 버퍼 빈의 배출은 에어 건들, 텀블링 허머들 또는 바이브레이터들에 의해 용이해질 수도 있다.

위의 문단들에서 언급된 바와 같이, 펠릿화 장비로의 슬러리/페이스트 공급물은 (i) 테일링들 잔류물들 (테일링들) 을 포함하는 소형 입자들 또는 (ii) 정광 입자들 또는 (iii) 습식제련 처리로부터 기인하는 다른 입자들 및 (iv) 그들의 혼합물을 포함할 수도 있다. 슬러리/페이스트 공급물은 전용 노즐들을 통해 펠릿화 단계로 공급되고 또한 액체, 모이스춰라이저/바인더로서 효과적으로 작용한다.

더욱이, 본 발명의 주제는 황산염 및/또는 저산 농축물을 함유하는 수용액 또는 물을 포함하는 펠릿화 장비에서 사용된 액체 바인더이다. 이러한 첨가는 추가의 화학 결합에 의해 생성된 펠릿들의 안정성을 증가시키고, 따라서 펠릿 안정성을 향상시킨다. 아연 생산에서 이러한 액체의 예는 전해 회로로부터의 약산이다.

추가적으로, 바람직하게는 디바이스 가스-고체 분리 디바이스, 즉 증발 쿨러 또는 폐열 보일러 또는 전기 집진기로부터의 고체를 포함하는 고체 바인더는 첨가될 수 있다. 이러한 고체들은 1 ~ 5 wt.-% 의 범위에 있는 전형적으로 높은 황산염 황 함량을 나타내고, 5 ~ 100 ㎛ 의 평균 입자 크기를 가지며, 황산염 함량은 산소 분압 및 온도의 관점에서 그러한 장비 내의 유리한 프로세스 조건으로 인해 형성된다. 다시 말해서, 본원에서 제안된 소형 칼싸인 입자 처리는 처리된 고체가 바인더 자체이므로 펠릿 안정성을 증가시킨다.

게다가, 펠릿화 모이스춰를 제어하기 위해 칼싸인 입자들 및/또는 모래와 같은 추가의 입자들을 첨가하는 것이 바람직하다. 게다가 또는 대안적으로, 분리되지 않은 정광 입자들은 전술한 바와 같이 다른 입자들 내에 함유된 황을 보다 양호하게 분배하고 따라서 제어되지 않은 황 산화를 회피하기 위해 추가 입자들로서 사용될 수 있다.

배치 상들은 1 시간 미만, 더 바람직하게는 3 ~ 15 분의 지속 시간을 갖는다.

추가로, 슬러리 제조 없이 20 wt.-% 미만의 모이스춰의 습식 고체들로서 펠릿들을 로스터 내로 공급하는 것이 바람직하다. 이러한 공급은 "건식 공급" 이라 한다. 로스터로의 펠릿들의 슬러리 공급은 그들이 기본 과립으로 부분적으로 분해되기 때문에 안정성에 해로울 수 있다.

로스터의 하류에서, 칼싸인의 적어도 일부가 2 이하, 바람직하게는 1 이하의 pH 값으로 이어지는 산 함량을 갖는 용액을 사용하는 침출에서 전형적으로 침출되고, 그리고/또는 시안화물 용액에서 침출되거나 제련되거나 또는 전기로에 진입한다.

기본적으로, 침출은 광석 칼싸인이 용해 가능하고 불순물들이 용해 불가능한 프로세스이다. 침출은 수성 매체에서 금속을 수용성 염으로 전환시키는 기술로서 추출 야금 (extractive metallurgy) 에서 사용된다. 침출에서, - 금의 경우에- 높은 황화물 황 및/또는 탄소가 감소된 금속 회수로 이어지는 반면에, 황산염 황은 위에서 설명한 처리 어려움, 예컨대 아연의 경우에, 중화되어야 하는 전해 회로로부터의 더 높은 블리드로 이어지고, 전해 회로는 비용과 관련된다. 노를 사용하면, 높은 황화물 및/또는 황산염 황 및/또는 탄소 함량이 추가의 정광 공급물들을 또한 활용하는 제련소에서 열 밸런스 문제로 이어질 것이다.

게다가, 본 발명의 바람직한 실시형태는 하류 프로세스 단계들로 통과된 칼싸인 입자들 중 적어도 일부의 밀링 및/또는 그라인딩이다. 이는 이후 프로세스 단계들 동안, 특히 침출 동안, 더 작은 평균 직경들이 바람직하다는 사실로 인한 것이다. 따라서, 펠릿화에 의해 야기된 평균 직경의 증가는 역전된다.

게다가, 본 발명은 또한 청구항 14 의 특징들에 따른, 바람직하게는 청구항 1 내지 청구항 13 에 따른 프로세스를 수행하기 위한 플랜트에 관한 것이다.

이러한 플랜트는 칼싸인을 형성하기 위해 500 ~ 1200 ℃, 바람직하게는 600 ~ 950 ℃ 의 온도에서 정광 입자들의 유사한 처리를 위한 유동층 로스터를 포함한다. 더욱이, 이러한 플랜트는 로스터로부터 고체 분획물을 인출하기 위한 적어도 하나의 고체 분획물 도관 및 로스터로부터 가스-고체 분획물을 인출하기 위한 가스-고체 분획물 도관을 포함한다.

플랜트는 또한 본원에서 개시된 바와 같은 처리 후에 입자들을 로스터로 재순환시킬 의도로 가스 스트림으로부터의 소형 칼싸인 입자들로서 가스-고체 분획물로부터 입자들을 분리하기 위한 적어도 하나의 가스 분리 디바이스 및/또는 정광 입자들의 평균 직경보다 적어도 50 % 더 작은 직경을 갖는 정광 입자들을 분리하기 위한 입자 분리 디바이스를 포함하는 것이 바람직하다. 게다가, 플랜트는 본원에서 개시된 바와 같은 처리 후에 입자들을 로스터로 향하게 할 의도로 다른 입자들로서 입자들을 그라인딩하기 위한 습식제련 디바이스를 포함하는 것이 바람직하다.

더욱이, 본 발명에 따른 플랜트는 펠리타이저를 포함하고, 여기에서 소형 입자들 및/또는 소형 칼싸인 입자들 및/또는 다른 입자들 및/또는 추가의 입자들은 펠릿들을 형성하기 위하여 액체 바인더와 혼합된다. 그에 따라, 적어도 80 wt-% 의 펠릿들은 정광 입자들의 평균 직경의 적어도 80 % 의 직경을 포함하고, 80 % 의 펠릿들은 바람직하게는 3 mm 미만의 입자 크기를 가지며, 훨씬 더 바람직하게는 특히 40 ~ 80 % 는 순환 유동층 로스터에 대해 양호한 재순환을 위해 0.5 mm 미만의 입자 크기를 갖는다. 게다가, 펠러타이저로부터 로스터로의 재순환 도관이 예측된다. 그에 따라, 더 적은 황화물 및/또는 황산염 황 및/또는 탄소 함유 입자들을 함유하는 입자들은 침출과 같은 이후의 프로세스 단계로 공급된다.

본 발명 플랜트의 바람직한 실시형태는 매우 균일한 열 및 질량 전달을 위해 로스터로서 버블링 유동층을 포함한다. 하지만, 또한 순환 유동층 반응기가 가능하다.

버블링 유동층 반응기의 경우에, 최종 칼싸인 중 일부가 반응기의 저부 부분 근처에 위치된 오버플로우 출구 및/또는 언더플로우 출구를 통해 (양자의 경우에, 배출 디바이스를 통해) 로스터를 빠져 나온다. 순환 유동층 로스터의 경우에, 출구는 배출 디바이스를 또한 장착한 시일 포트에 위치된다. 그 후, 생성물 (칼싸인) 은 쿨러에 진입하고, 쿨러는 유동층일 수도 있고, 또한 간접적인 열 제거를 위한 번들을 가지거나 가지지 않을 수도 있고, 또한 물 주입을 통한 직접 냉각을 활용하거나 활용하지 않을 수도 있다. 전술한 배출 디바이스는 콘 밸브, 회전 밸브 또는 스크류 피더를 활용하는 구성을 포함할 수도 있다. 전술한 정의에 따른 쿨러는 유동층-, 단면-, 회전 드럼-쿨러 유형을 포함할 수도 있지만, 이에 한정되지 않는다.

펠릿화 디바이스 자체는 저전단 또는 고전단 믹서, 텀블링 디스크 또는 유동층 과립기 또는 임의의 다른 크기 확대 장비를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시형태는 펠리타이저로서 고전단 믹서를 예측한다. 배치 모드에서 작동된 고전단 믹서는 생성물의 품질, 특히 최종 펠릿들의 직경의 매우 작은 분포 및 높은 펠릿 안정성으로 이어지는 콤팩트한 펠릿 밀도로 인해 가장 바람직하다.

더욱이, 가스-고체 분리 디바이스는 증발 쿨러 및/또는 폐열 보일러 및/또는 병렬로 또는 직렬로 연결된 사이클론(들) 및/또는 전기 집진기이다. 백 필터 (bag filter) 또는 멀티-사이클론 (멀티-사이클론) 배열체는 또한 가스-고체 분리 디바이스로서 활용될 수도 있다.

조악한 칼싸인 펠릿들 및 조악한 칼싸인 입자들은 언더플로우 출구를 통해 유동층으로부터 제거된다. 이는 유동층 내의 펠릿들 또는 입자들 중 일부가 적절하게 유동화하기에 너무 클 수도 있으므로 바람직하다. 언더플로우 출구의 중요성은 순환 유동층의 경우에 훨씬 더 두드러지고, 여기에서 내부적으로 순환하기에 너무 큰 펠릿들은 생성된 칼싸인의 배출 불가능으로 이어질 수 있다. 임의의 경우에, 언더플로우 출구 없이, 로스터는 최악의 경우에 재료 축적의 결과로서 파손될 것이다.

더욱이, 본 발명은 원하는 금속을 회수하는 목적으로 황화물 광석 로스팅, 즉 부유선광 회로 (flotation circuit) 를 통과하지 않은 광석의 로스팅으로 확장될 수 있다. 더욱이, 본 발명은 2 단계 로스팅 프로세스로 확장될 수 있고, 즉 원하는 금속을 회수하기 위한 목적으로 추가적으로 비소의 제거를 목적으로 한다. 이러한 경우는 특히 금의 생산에서 전형적이다.

게다가, 본 발명은, 금속 회수의 양을 상당히 저해할 수도 있는 비산철 (스코로다이트; scorodite) 형태의 유기 탄소 및/또는 황 및/또는 비소를 여전히 함유할 수도 있는 전술한 바와 같은 다른 입자들로서 또는 금의 경우에 시안화물 침출 전에 또는 후에 직접 침출 디바이스 (DL), 퓨어 자로사이트 (PJ) 프로세스, 앨비언 프로세스, 압력 산화 플랜트 (POX), 생물학적 산화 (BIOX) 플랜트로부터 칼싸인을 처리하는 것을 또한 포함한다. 따라서, 이의 목적은 유기 탄소 및/또는 비소 및/또는 황의 제거일 것이다. 이의 목적은 전술한 재료로부터 원하는 금속, 예컨대 금, 아연을 추가로 회수하는 것이다.

추가의 개발, 이점 및 가능한 적용들은 또한 예시적인 실시형태들의 이하의 상세한 설명 및 도면으로부터 취해질 수 있다. 개시 및/또는 예시된 모든 특징들은, 청구범위 또는 그의 백 레퍼런스 (back reference) 에 포함되는 것과는 무관하게, 본 발명의 과제를 그 자체로 또는 임의의 조합으로 형성한다.

도 1 은 펠릿들 및 펠릿화되지 않은 공급물용 로스터에 대한 건식 공급 시스템들 및 소형 입자들 (즉, 소형 정광 입자들) 용 탈수 장비를 포함하여 정광 입자들로부터의 소형 입자들의 분리를 포함하는 본 발명의 제 1 실시형태이다.
도 2 는 펠릿들 및 펠릿화되지 않은 공급물용 로스터에 대한 건식 공급 시스템들 및 가스-고체 분획물로부터의 소형 칼싸인 입자들의 분리를 포함하는 본 발명의 제 2 실시형태이다.
도 3 은 펠릿들 및 펠릿화되지 않은 공급물용 로스터에 대한 건식 공급 시스템들 및 습식제련 프로세스에서 얻어진 입자들 및 추가의 입자들의 첨가를 포함하는 본 발명의 제 3 실시형태이다.
도 4 는 펠릿들 및 펠릿화되지 않은 공급물용 로스터에 대한 건식 공급 시스템들 및 다른 입자들의 첨가뿐만 아니라 입자 분리 모두의 조합을 갖는 본 발명의 제 4 실시형태이다.
도 5 는 펠릿화되지 않은 공급물용 슬러리 공급 시스템들 및 펠릿들용 로스터에 대한 건식 공급 시스템 및 다른 입자들의 첨가뿐만 아니라 소형 칼싸인 입자들이 가스-고체 분획물로부터 분리되고 소형 입자들이 정광 입자들로부터 분리되는 입자 분리들 모두의 조합을 갖는 본 발명의 제 5 실시형태이다.

도 1 에서, 부유선광 회로를 빠져 나오는 정광 입자들의 공급물들 또는 리펄프된 정광이 라인 (1) 을 통해 입자 분리 디바이스 (2), 구체적으로 다중 하이드로 사이클론들의 배열체를 포함하여 각각의 원심력을 가함으로써 더 큰 입자들의 분리를 허용할 수도 있는 분리 장비에 공급된다. 그곳으로부터, 더 큰 입자들이 라인 (3) 을 통해 필터 프레스와 같은 탈수 디바이스 (4) 로 통과된다. 그곳으로부터, 이는 도관 (6), 버퍼 (7) 및 도관 (9) 을 통과한다.

라인 (9) 을 통해, 건식 공급물이 유동층 반응기로서 디자인되는 반응기 (10) 내로 공급된다. 로스터 (10) 를 빠져 나오는 오프-가스는 소형 칼싸인 입자들로 구성된 고체 분획물을 포함한다.

가스-고체 분획물은 도관 (21) 을 통해 쿨러 (26) 로 통과되고, 상기 쿨러 (26) 는 폐열 보일러 또는 증발 쿨러일 수도 있다. 증발 쿨러의 경우에, 냉각 매체는 라인 (27) 을 통해 공급된다. 그곳으로부터, 가스-고체 분획물은 도관 (23) 을 통해 병렬로 연결된 2 개의 제 2 사이클론들 (22) 을 추가로 통과하고, 여기에서 소형 칼싸인 입자들 중 일부 (더 조악한 분획물) 가 가스 유동으로부터 분리된다. 그 후, 가스 스트림은 라인 (28) 을 통해 전기 집진기 (30) 로 통과되고, 여기에서 절연체들을 보호하기 위한 공기가 라인 (31) 을 통해 첨가된다. 쿨러 (26) 로부터 얻어진 입자들은 라인들 (24, 25) 을 통해 칼싸인 쿨러 (60) 로 그리고 그곳으로부터 라인 (64) 을 통해 밀 (46) 로 선택적으로 통과된다.

대안적으로, 쿨러 (26) 로부터의 칼싸인, 제 2 사이클론들 (22) 로부터의 칼싸인, 및/또는 전기 집진기는 라인들 (4, 25', 35, 29, 35', 36, 35'', 36', 35* 및 37) 을 통해 플랜트 배터리 한계로 (예컨대, 침출로) 이동된다. 도관 (38) 을 통해, 도관 (42) 의 입자들과 이러한 입자들을 혼합시킬 수 있고, 또한 도관 (45) 을 통해 추가의 프로세스 단계로 이들을 통과시킬 수 있다.

최종 가스 분획물은 라인 (32) 을 통해 중간 팬 (33) 및 라인 (34) 로 통과하여 추가의 (미도시) 가스 세정 및 잠재적인 황산 플랜트 제조 섹션으로 통과된다.

로스터 (10) 는 유동층 반응기로서 디자인된다. 그러므로, 황화물 황 및 유기 탄소의 산화를 위해 공기와 같은 유동화 가스들은 유동화 가스로서 라인 (13), 블로어 (14), 라인 (15 및 16) 을 통해 로스터 (10) 로 통과된다. 이차 가스로서 가스는 또한 선택적으로 라인 (17) 을 통해 삽입된다.

블로어 (14) 또는 추가의 블로어들을 활용하는 추가의 가스 입구들 (미도시) 를 또한 구비할 수 있다. 도관 (18, 19) 을 통해, 로스터 (10) 내의 유동층으로부터 칼싸인 입자들 중 일부들을 또한 인출할 수 있다. 도관 (18) 은 버블링 유동층 로스터의 경우에 오버플로우 출구로서 공지되어 있고, 도관 (19) 은 언더플로우 출구로서 공지되어 있다. 바람직하게는, 인출은 각각 반응기의 저부 및 측면에 위치되는 도관들 (18, 19) 을 통해 일어난다. 또한, 도관 (18) (오버플로우 출구) 은 가스 스트림 (16) 의 균질한 분포를 위해 사용되는 노즐 그리드에 근접하게 위치되지만 로스터 층 내의 충분한 고체 인벤토리를 허용하는 그러한 거리에 배치되는 것이 바람직하다. 도관 (18) 의 위치는 버블링 유동층 로스터 내에서 고체가 풍부한 로스터 조밀상 (버블링층) 과 고체 농축물의 관점에서 희박한 프리보드 사이에 경계를 본질적으로 표시한다. 라인 (19) (언더플로우 출구) 의 목적은 가스 유동과 혼입되기에 너무 큰 로스터 펠릿들 또는 다른 오버사이즈된 칼싸인 입자들을 라인 (21) 으로 배출할 수 있게 하거나 버블링 유동층 로스터의 경우에 오버플로우 출구 (18) 를 통화 빠져 나올 수 있게 하는 것이다. 도관들 (18, 19) 은 선택적으로 하류 장비에 대해 배출 디바이스를 장착한 오버플로우 또는 언더플로우 라인으로서 각각 디자인된다. 오버사이즈된 입자들 및 오버플로우 출구를 통해 빠져 나오는 입자들은 라인들 (19, 18) 각각을 통해 칼싸인 쿨러 (60) 를 통과한다. 쿨러 (60) 는 유동층 쿨러로서 디자인될 수 있다. 이러한 경우에, 공기와 같은 유동화 가스는 블로어 (62) 및 관련되는 도관들 (61 및 63) 을 통해 도입된다. 더욱이, 이후에 점선 도관 (17') 을 통해 도관 (17) 으로 그리고 그곳으로부터 반응기 (10) 로 통과되는 이차 가스로서 유동화 가스를 또한 사용할 수 있다.

쿨러 (60) 로부터, 입자들은 이후의 프로세스 단계, 예컨대 침출 단계를 위해 평균 입자들의 직경을 감소시키기 위해 도관 (64) 을 통해 밀 (46) 내로 추가로 공급된다.

요점은 입자 분리 디바이스 (2) 에서 더 작은 입자들이 분리되어 라인 (81, 82) 을 통해 슬러리 펌프 (80) 내로 통과된다는 것이다. 하류 장비의 부재 시에, 소형 입자들은 위에서 논의된 바와 같이 "테일링들" 이라 불리는 슬러리 형태로 라인들 (81, 82') 을 통해 테일링 폰드/댐 또는 영역 (120) 으로 이송될 수 있다. 정상 작동의 경우에, 소형 입자들은 슬러리 펌프 (80) 로부터 라인들 (83, 83') 을 통해 탈수 디바이스 (84) 내로 통과된다. 그곳으로부터, 탈수된 고체들은 라인 (85) 을 통해 버퍼 (86) 내로 통과된다. 그곳으로부터, 라인 (87) 은 도징 시스템 (88) 으로 이어진다. 그 후에, 라인 (90) 은 펠리타이저 (91) 내로 그리고 그곳으로부터 라인 (92) 을 통해 추가의 버퍼 (93) 로 입자를 공급한다. 그곳으로부터, 라인 (94) 은 공급 디바이스 (95) 내로 그리고 그곳으로부터 라인 (96) 을 통해 로스터 (10) 로, 더 구체적으로 반응기의 저부, 중앙 또는 상부로 펠릿들을 이동시킨다.

탈수 디바이스 (84) 로부터 물은 라인 (111) 을 통해 펌프 (112) 내로 공급된다. 그곳으로부터, 물은 라인들 (113, 114 및 115) 을 통해 이것이 모이스춰라이저/바인더로서 사용되는 펠릿화 디바이스 (91) 내로 공급된다. 더욱이, 물은 라인들 (113, 114 및 116) 을 통해 인출된다. 대안적으로, 여과액은 라인들 (113, 117 및 119) 을 통해 증발 쿨러 (해당되는 경우) 에서 냉각 매체로서 사용될 수 있다. 또한, 여과수는 라인들 (113, 117 및 118) 을 통해 테일링 폰드/댐 또는 저장 영역 (120) 내로 공급될 수 있다. 이러한 연결은 위에서 언급한 폰드, 댐 또는 저장 영역에서 증발된 물을 대체하고, 따라서 함유된 테일링들을 펌프가능한 슬러리/페이스트로서 유지시킨다. 여분의 액체 바인더/모이스춰라이저는 원하는 펠릿 모이스춰 값을 설정하기 위하여 라인 (115') 을 통해 펠리타이저에 첨가될 수 있다.

테일링 폰드/댐 또는 영역 (120) 은 장비 (84, 86, 88, 91, 93, 95) 가 순간적으로 작동하지 않거나 아직 설치되지 않은 경우에 테일링들을 저장하는 목적을 제공한다.

테일링 폰드/댐 또는 영역 (120) 으로부터, 입자들은 라인 (121) 을 통해 잠재적으로 테일링들의 상태 (따라서 점선으로 표시한) 에 따라, 즉 이들이 펌프가능한 슬러리/페이스트로서 또는 펌프 불가능한 페이스트로서 이용가능한 경우, 요구되거나 요구되지 않을 수도 있는 리펄퍼 (122) 로 통과한다. 후자는 테일링들의 재료 특성들, 테일링 폰드, 댐 또는 영역 (120) 내의 저장 시간 및 국부적인 기상 조건에 또한 의존하는 물의 증발 속도와 관련된다. 펌프가능한 슬러리/페이스트로 리펄프된 테일링들에 대해, 라인 (123) 을 통해 첨가되는 액상, 예컨대 물이 요구된다. 리펄프된 펌프가능한 슬러리/페이스트는 그런 다음 라인 (124) 을 통해 슬러리 펌프 (125) 로 그리고 그곳으로부터 라인 (126) 을 통해 라인 (83') 으로 이송된다. 따라서, 작동은 입자 분리 디바이스 (2) 내에 생성된 소형 입자들의 "프레시 공급물" 로 일어날 수도 있거나, 또는 테일링 폰드, 댐 또는 영역 (120) 으로부터 기인하는 이미 분리된 소형 입자들을 통해 일어날 수도 있다.

도 2 는 소형 입자들의 분리 없이 반응기 (10) 및 그의 주변의 동일한 디자인을 도시한다. 대신, 쿨러 (26) (선택적으로), 사이클론(들) (22) 및/또는 전기 집진기 (30) 로부터 입자들은 도관들 (24, 25', 35, 29, 35', 36, 35'', 36' 및 35*) 로부터 도관 (131) 을 통해 회전 드럼 쿨러 (130) (또는 다른 유형의 쿨러) 로 통과된다.

쿨러 (26) 로부터 분리된 전형적인 소형 칼싸인 입자들이 나머지 소형 칼싸인 입자들보다 더 조악하고, 그러므로 보다 유리한 화학 조성을 가지며, 따라서 잠재적으로 라인들 (24, 25) 을 통해 생성물 스트림으로의 배출을 허용한다는 것이 주목되어야 한다. 제 2 사이클론들 (22) 로부터의 고체들은 라인들 (29, 35', 35'', 35*, 131) 을 통해 회전 드럼 쿨러 (130) (또는 다른 유형의 쿨러) 로 이동된다. 전기 집진기로부터의 고체들은 라인들 (36, 36', 35'', 35*, 131) 을 통해 회전 드럼 쿨러 (130) (또는 다른 유형의 쿨러) 로 이동된다.

그곳으로부터, 입자들은 라인 (132) 을 통해 운반 시스템 (133) 으로 이동되고, 이어서 도관 (134) 을 통해 버퍼 (86) 로 이동된다. 라인 (87) 은 도징 시스템 (88) 으로 입자들을 이르게 한다. 그 후에, 입자들은 라인 (90) 을 통해 펠리타이저 (91) 내로 공급되고, 그곳으로부터 라인 (92) 을 통해 추가의 버퍼 (93) 내로 공급된다. 소형 칼싸인 입자들이 낮은 수분 함량을 포함하거나 수분 함량을 포함하지 않으므로, 액체 모이스춰라이저/바인더는 라인 (115') 을 통해 펠리타이저 (91) 에 첨가된다. 펠리타이저 (91) 로부터, 펠릿들은 라인 (94) 을 통해 공급 디바이스 (95) 로 이송되고, 그곳으로부터 라인 (96) 을 통해 로스터 (10) 로 이송되고, 더 구체적으로 로스터의 저부, 중앙 또는 상부로 이송된다. 따라서, 이는 또한 (폐열 보일러 또는 증발 쿨러일 수도 있는) 쿨러 (26), 제 2 사이클론들 (22), 및 전기 집진기 (30) 로부터 얻어진 고체들 중 일부 또는 전부는 예컨대 라인 (6) 을 통해 시스템에 진입하는 정광 입자 공급물의 예상되는 가열값보다 낮은 값에 의해 야기되는 예컨대 로스터 열 밸런스 농축물들로 인해 라인들 (25 또는 37 또는 38, 45) 을 통해 로스터 (10) 로 재순환되는 것으로부터 퍼징될 수도 있다는 것이다.

도 3 은, 금의 경우에 시안화물 침출 전에 또는 후에, 직접 침출 (DL), 퓨어 자로사이트 (PJ) 프로세스, 앨비언 프로세스, 압력 산화 (POX), 생물학적 산화 (BIOX) 와 같은 다른 프로세스 단계 (140) 로부터 도관 (135) 을 통해 버퍼 (86) 로 입자들을 또한 첨가할 수 있다는 것을 보여준다.

게다가, 습식 제련 디바이스 (140) 로부터의 다른 입자들이 버퍼 빈 내에서 추가의 입자들, 즉 도관 (136) 을 통해 분리를 겪지 않은 정광 입자들 또는 도관 (137) 을 통해 모래 또는 칼싸인 입자들과 같은 다른 입자들과 혼합되는 배열체가 도시된다.

게다가, 다른 입자들은 또한 단독으로, 예컨대 그들의 황 함량에 따라 활용될 수 있다. 따라서, 다른 입자들 내에 함유된 황 및 탄소 산화로부터 기인하는 것 외에 로스팅 온도를 달성하기 위해 추가의 열원이 요구될 수도 있다. 따라서, 임의의 유형의 연료는 시스템에, 라인 (138) 을 통해 직접적으로 로스터 (10) 에 또는 라인 (139) 을 통해 유입 공기 스트림 유동 내에 삽입될 수도 있다.

도 3 에 도시된 디자인은 위의 프로세스 단계 (즉, 습식제련 디바이스 (140)) 로부터 첨가된 입자들이 적합한 펠릿화 모이스춰 미만의 모이스춰를 가지는 습식 입자들로서 쉽게 이용가능한 시스템에 대응한다. 이러한 입자들이 슬러리/페이스트로서 또는 펌프가능한 또는 펌프 불가능한 슬러리/페이스트 형태의 테일링들로서 이용가능해진다면, 소형 입자들을 탈수하고 소형 입자 테일링들을 저장 및 리펄프하기 위해 도 1 에 도시된 것과 유사한 배열체가 사용될 수 있다.

도 4 는 펠릿화를 위한 입자들의 모든 소스들, 즉 소형 정광 입자들의 분리, 소형 칼싸인 입자들의 적어도 부분적인 재순환 및 다른 소스로부터 입자들의 첨가의 조합을 도시한다.

또한 여기에서, 도 4 에 도시된 디자인은 습식제련 프로세스 단계 (즉, 습식제련 디바이스 (140)) 로부터 들어오는 입자들이 적합한 펠릿화 모이스춰 미만의 모이스춰를 가지는 습식 입자들로서 쉽게 이용가능한 시스템에 대응한다. 이러한 입자들이 슬러리/페이스트로서 또는 펌프가능한 또는 펌프 불가능한 슬러리/페이스트 형태의 테일링들로서 이용가능해진다면, 소형 입자들을 탈수하고 소형 입자 테일링들을 저장 및 리펄프하기 위해 도 2 에 도시된 것과 유사한 배열체가 사용될 수 있다.

도 5 는 슬러리로서 소형 칼싸인 입자들을 로스터 분리, 펠릿화 및 공급하기 위한 디자인을 도시하고, 이는 특히 금 로스팅에 중요하다.

정광 입자들 슬러리는 분리 디바이스 (2) 에 진입한다. 더 큰 입자들은 도관 (3) 을 통해 증점제 (4) 에 진입한다. 증점제 (4) 로부터, 증점제 오버플로우 스트림 (라인 5) 이 프로세스 물 컨슈머 (예컨대, 증발 쿨러 (26, 연결 미도시) 로부터 사용될 수도 있다. 라인 (6) 을 통해 증점된 정광이 슬러리 탱크/슬러리 분배 박스 배열체 (7) 로 향하게 되고, 슬러리의 물 함량은 로스터 (10) 내에서 온도 제어를 허용하도록 조절된다. 물 첨가가 라인 (8) 을 통해 수행되는 반면, 슬러리는 도관 (9) 을 통해 로스터 (10) 에 진입한다. 라인 (81) 을 통해 분리 디바이스 (2) 를 빠져 나오는 분리된 소형 입자들 또는 각각의 테일링들은 도 1 에 도시된 바와 같은 방식으로 처리되고, 따라서 상세한 설명이 여기에서는 생략된다.

게다가, 소형 칼싸인 입자들은 제 2 사이클론들 (22) 로부터, 증발 쿨러 (26) 로부터 뿐만 아니라 고온 전기 집진기 (30) 를 통해 수집된 입자들로부터 잠재적으로 분리된다. 제 2 사이클론들 (22) 들로부터 얻어진 고체들은 라인들 (24, 25', 35, 35', 35'', 35*, 35**, 131) 을 통해 회전 드럼 쿨러 (130) (또는 다른 유형의 쿨러) 로 이송된다.

도 5 에 도시된 배열체에서 제 2 사이클론들로부터 분리된 전형적인 소형 칼싸인 입자들은 나머지 소형 칼싸인 입자들보다 더 조악하고, 또한 유기 탄소의 관점에서 더 적은 함량을 함유하며, 따라서 잠재적으로 라인들 (24, 25) 을 통해 생성물 스트림으로의 배출을 허용한다는 것이 주목되어야 한다. 증발 쿨러 (26) 로부터의 고체들은 라인들 (29, 35', 35'', 35*, 35**, 131) 을 통해 회전 드럼 쿨러 (130) (또는 다른 유형의 쿨러) 로 이송된다. 전기 집진기로부터의 고체들은 라인들 (36, 36', 35'', 35*, 35**, 131) 을 통해 회전 드럼 쿨러 (130) (또는 다른 유형의 쿨러) 로 이송된다. 하지만, 배열체 이슈에 따라, 라인 (19) 은 급냉 (40) 으로 직접적으로 또는 별도의 급냉 (미도시) 으로 향하게 될 수 있다. 라인 (41) 을 통해, 급냉수는 고체들을 냉각시키고 펌프가능한 슬러리를 얻기 위하여 첨가된다.

회전 드럼 쿨러로부터, 입자들은 라인 (132) 을 통해 운반 시스템 (133) 으로 이송되고, 이어서 버퍼 (86) 로 이송된다. 라인 (87) 은 도징 시스템 (88) 으로 입자들을 이르게 한다. 그 후에, 입자들은 라인 (90) 을 통해 펠리타이저 (91) 내로 공급되고, 그곳으로부터 라인 (92) 을 통해 추가의 버퍼 (93) 내로 공급된다. 소형 입자들 및 소형 칼싸인 입자들의 혼합 모이스춰가 펠릿화에 요구되는 것보다 낮아야 한다면, 액체 모이스춰라이저/바인더가 라인 (115') 을 통해 펠리타이저 (91) 에 첨가된다. 버퍼 (93) 로부터, 펠릿들은 라인 (94) 을 통해 공급 디바이스 (95) 로 이송되고, 그곳으로부터 라인 (96) 을 통해 로스터 고체 이송 시스템 (루프 시일) (50) 으로 이송되거나, 대안적으로 로스터 (10) 에, 더 구체적으로 로스터의 저부, 중앙 또는 상부에 직접적으로 이송된다. 따라서, 이는 또한 제 2 사이클론들 (22), 증발 쿨러 (26) 및 전기 집진기 (30) 로부터 얻어진 고체들 중 일부 또는 전부가 예컨대 라인 (1) 을 통해 시스템에 진입하는 정광 입자 공급물의 예상되는 가열값보다 낮은 값에 의해 야기되는 예컨대 로스터 열 밸런스 농축물들로 인해 라인들 (25, 37 또는 38) 을 통해 로스터 (10) 로 재순환되는 것으로부터 퍼징될 수도 있다는 것이다.

라인들 (35*, 35**), 점선 라인 (38) 은 스프레이 쿨러 및 전기 집진기로부터 별도의 급냉 (43) 으로 칼싸인을 향하게 할 가능성을 나타낸다. 라인 (44) 을 통해, 급냉수는 고체들을 냉각시키고 펌프가능한 슬러리를 얻기 위해 첨가된다. 급냉 입자들은 라인 (45) 을 통해 시안화물 침출과 같은 이후의 프로세스 단계들로 공급된다.

추가의 점선 라인들 (71, 72) 은 칼싸인 건식 밀 (70) 내로 입자들을 통과시킬 가능성을 도시한다. 그런 다음 입자들은 라인 (72) 을 통해 라인 (64) 내로 다시 공급된다.

추가의 점선 라인들 (73 및 75) 은 입자들을 라인 (73) 을 통해 습식 그라인더 (74) 로 그리고 다시 라인 (75) 을 통해 라인 (42) 으로 이르게 하는 옵션을 도시한다. 그곳으로부터, 입자들은 시안화물 침출과 같은 하류 프로세스들로 향하게 된다.

원하는 경우 (미도시), 유사한 건식 그라인딩- 및 습식 그라인딩 장치가 추가의 급냉 (43) 전에 그리고 후에 각각 사용될 수 있다.

또한, 도 5 의 경우에서, 도시된 레이아웃은 위의 프로세스 단계 (즉, 습식제련 디바이스 (140)) 로부터 첨가된 입자들이 적합한 펠릿화 모이스춰 미만의 모이스춰를 가지는 습식 입자들로서 쉽게 이용가능한 시스템에 대응한다. 이러한 입자들이 슬러리/페이스트로서 또는 펌프가능한 또는 펌프 불가능한 슬러리/페이스트 형태의 테일링들로서 이용가능해진다면, 소형 입자들을 탈수하고 소형 입자 테일링들을 저장 및 리펄프하기 위해 도 1 에 도시된 것과 유사한 배열체가 사용될 수 있다.

실시예 1

제 1 실시예가 여기에서 주어진다. 아연 생산자는 아연 생산 체인의 일부로서 직접 침출 플랜트 및/또는 퓨어 자이로사이트 (PJ) 플랜트 및 회전 플랜트를 조합할 수도 있다. 직접 침출 및/또는 퓨어 자로사이트 (PJ) 잔류물로 처리하지 않고 함유된 납 및 은을 회수하기 위해 작업들을 조합하는 것이 유리할 것이다. 더욱이, 잔류물에 함유된 황의 제어되지 않은 연소뿐만 아니라 승화 및 증발이 회피되어야 한다. 도 3 에 제시된 도면은 활용하기 위한 옵션이다. 습식제련 디바이스 (140) 는 직접 침출 (DL) 플랜트 및/또는 퓨어 자로사이트 (PJ) 플랜트에 대응한다. 직접 침출 (DL) 잔류물 및/또는 퓨어 자로사이트 (PJ) 잔류물은 본원에서 정의된 바와 같은 다른 입자들에 대응한다. 그들은 50 wt.-% 의 평균 황 함량을 함유하고 4 wt.-% 의 납 및 400 g/t 의 은을 함유한다. 입자들은 직접 침출 (DL) 플랜트 및/또는 퓨어 자로사이트 (PJ) 플랜트 내에 통합된 필터 프레스 후에 수용되고, 또한 20 % 의 모이스춰를 나타내며, 따라서 그들은 라인 (135) 을 통해 버퍼 빈 (86) 내에서 직접적으로 첨가될 수 있다. 황 잔류물 내에 함유된 황과 관련하여 위에서 언급한 이슈를 회피하기 위하여, 추가의 이자들, 즉 라인 (136) 을 통한 정광 공급물로, 직접 침출 (DL) 및/또는 퓨어 자로사이트 (PJ) 잔류물의 과립화가 실현된다. 그럼으로써, 침출 잔류물 내에 함유된 황은 균질화되고 또한 캡슐화되어 층 내에 최적의 산화 거동으로 이어진다. 따라서, 도 3 의 도면에 따라, 40 ㎛ 의 평균 입자 크기 및 40 wt.-% 의 황 함량을 가지는 추가 입자들로서 분리를 겪지 않는 아연 정광 입자들 및 다른 입자들로서 침출 잔류물 입자들은 펠리타이저 (91) 내에서 공동 펠릿화되고, 그런 다음 로스터 (10) 내에서 반응된다. 그럼으로써, 다른 입자들과 관련된 황 연소/전환 이슈가 회피된다.

실시예 2

제 2 실시예로서, 내화 금 정광을 처리하기 위하여 생물학적 산화 플랜트를 작동할 수도 있는 금 생산자는 시안화물 침출과 관련된 재료 내의 유기 탄소 및 비소의 증가에 대처하는 것이 어려울 수도 있다. 이러한 재료의 전형적인 조성은 2 ~ 5 wt.-% 의 황화물 황, 1 ~ 3 wt.-% 의 유기 탄소 및 0.5 ~ 1.5 wt.-% 의 비소 및 15 ~ 25 g/t 의 금 및 대략 20 ㎛ 의 평균 입자 크기일 수도 있다. 대안적으로, 생산자는 생물학적 산화 단계 및 시안화물 침출 모두에서 처리된 재료를 활용하는 것을 고려할 수도 있다. 이러한 재료는 이하의 화학적 조성, 즉 2 ~ 5 wt.-% 의 황화물 황, 1 ~ 3 wt.-% 의 유기 탄소, 0.5 ~ 1.5 wt.-% 의 비소 및 5 ~ 15 g/t 의 금 및 대략 20 ㎛ 의 평균 입자 크기를 나타낼 수도 있다. 양자의 경우에, BIOX 처리된 입자들은, 시안화물 침출 단계 전 또는 후에, 본원에서 논의된 바와 같은 황, 탄소 및 비소 전환과 관련하여 주목되는 전환 문제들 (제한된 잔류 시간으로 인함) 로 이어지는 그들의 입자 크기 분포로 인해, 과립화되고, 그런 다음 로스터로 공급된다. 이는 도 3 의 도면에 따라 실현될 수 있다. 본 발명에서 논의된 다른 입자들은 그런 다음 시안화물 침출 전에 또는 후에 BIOX 입자들에 대응할 것이다. 이러한 다른 입자들은 단독으로, 하지만 도관 (138) 을 통한, 즉 직접적으로 로스터 내의, 또는 도관 (139) 을 통한, 즉 공기를 로스터로 향하게 하는 에어라인 (15) 내의 연료의 첨가 하에 로스팅될 수 있다. 물론 목적은 더 높은 금 회수를 가능하게 하는 황, 탄소 및 잠재적으로 비소를 산화시키는 것이다. 펠릿화로 인해, 충분한 잔류 시간은 로스터 내에서 위에서 언급한 원소들의 전환을 허용하는데 이용가능할 것이다. 비소 제거는 환원성 또는 중성 분위기에서 추가 또는 사전 처리를 필요로 할 수도 있다.

실시예 3

제 3 실시예는 구리의 경우에 예컨대 부분적으로 로스팅될 때, 즉 산소와 관련하여 화학량론적 조건 하에서 제공될 수 있다. 소형 칼싸인 입자들은 비소의 상당한 양, 즉 약 6 wt.-% 를 함유할 수도 있다. 따라서, 그들은 (쿨러 (130), 버퍼 (86) 및 펠리타이저 (130) 를 통과한 후에) 도 2 의 개략도에 따라 로스터로 재순환될 수도 있다. 로스터 내에서, 0.3 wt.-% 미만의 비소의 잔류 전환은 소형 칼싸인 입자 과립들에 대해 달성될 수 있다.

실시예 4

제 4 실시예는 이하에서 논의된다. 로스팅 작동을 위해, 즉 황을 산화시키기 위해 버블링 유동층 로스터를 모두 활용하는 아연 생산자, 황철석 로스팅을 통한 산 생산자, 구리 및/또는 코발트 생산자, 니켈 생산자, PGM 생산자는 이하의 이슈에 빈번하게 마주하게 된다. 분리된 소형 칼싸인 입자들의 황산염 황은 핸들링 시에 종종 약 3 ~ 4 wt.-% 이고, 더 많이 존재하는 미세한 정광들은 대략 25 ㎛ 의 평균 입자 직경을 가진다. 위에서 개시된 문제들은 본원에서 설명된 바와 같이 침출 회로 내에서 상당한 비용으로 이어진다.

이러한 문제는 도 2 의 플로우시트로 해결될 수 있다. 쿨러 (130) 를 통한 모든 소형 칼싸인 입자들을 재순환시키는 것, 결국 로스터에 이들을 첨가하기 전에 펠리타이저 (91) 내에서 이들을 펠릿화하는 것은 소형 칼싸인 입자들이 침출로 향하지 않게 하는 것을 효과적으로 허용한다. 그에 따라, 오버플로우 또는 언더플로우 출구들을 통해 빠져 나오는 재료만이 침출로 향할 것이고, 여러 구성 성분들, 예컨대 철의 황산화가 열역학적으로 유리하지 않는다는 사실로 인해 황산염은 적다 (예컨대, 불순물에 따라 대략 0.3 wt.-%). 따라서, 침출 회로 내의 비용은 최소화된다.

실시예 5

제 5 실시예는 이하에서 논의된다. 이는 위에서 논의된 제 3 실시예에서 논의된 바와 동일한 생산자들을 나타낸다. 25 ㎛ 의 평균 직경을 가지는 핸들링된 미세한 정광의 결과로서, 로스터 상부와 하부 사이의 상당한 온도 차이 (200℃ 의 범위) 를 마주하게 된다. 결과적으로, 용량 제한. 내화재 수명 이슈 및 페라이트 형성을 직면하게 된다.

해결책은 본 발명의 도 1 내에 주어진다. 입자 분리 디바이스 (2) 내에서 12 ㎛ 미만의 입자들을 분리하고, 이들을 펠리타이저 (91) 내에서 결과적으로 펠릿화하기 전에 이들을 필터 프레스 (84) 내에서 탈수하고, 또한 이들을 로스터 (10) 로 삽입함으로써, 문제는 해결되는데, 왜냐하면 형성된 펠릿들 (< 1 mm) 이 노의 상부에서 산화되지 않지만 의도된 바와 같이 저부 근처에서 산화되기 때문이다. 결과적으로, 100 % 의 플랜트 용량이 도달될 수 있고, 내화재 수명 사양은 로스터 작동 내내 유효한 채로 유지된다. 마지막으로, 온도 제어는 훨씬 쉬워져서 페라이트 형성도 마찬가지로 최소화한다.

실시예 6

제 6 실시예는 아연 생산자의 경우에 대해 고려될 수 있다. 제 1 실시예에서 설명된 바와 같이 로스팅 프로세스와 직접 침출 (DL) 프로세스 및/또는 퓨어 자로사이트 (PJ) 프로세스를 통합시켜야 할 필요가 있을 때, 제 4 실시예에서 설명된 바와 같이 소형 칼싸인 입자들 내의 높은 황산염 함량의 이슈를 해결할 필요가 또한 있을 때, 그리고 제 5 실시예에서 설명된 바와 같이 로스터 내의 온도 차이의 이슈를 해결해야 할 필요가 추가로 있을 때, 도 4 의 도면에 따른 프로세스가 가장 적합하다. 그에 따라, 직접 침출 (DL) 잔류물 및/또는 퓨어 자로사이트 (PJ) 및 0.1 wt.-% 미만의 낮은 황화물 황 및 0.5 wt.-% 미만의 낮은 황산염 황의 칼싸인의 활용이 얻어질 수 있다.

실시예 7

마지막으로, 금 로스팅의 경우에, 도 5 의 플로우시트가 매우 적합할 것이다. 그에 따라 칼싸인 내의 유가 탄소가 최소화된다. 이는 침출 단계 내의 금 회수를 최대화한다. 이는 쿨러 (130) 및 펠리타이저 (91) 를 통과한 후에 제 2 사이클론들 (22), 스프레이 쿨러 (26) 및 전기 집진기 (30) 로부터 로스터 (10) 로 소형 칼싸인 입자들을 재순환시킴으로써 실현된다. 그에 따라, 필요한 잔류 시간이 로스터 (10) 내에서 달성된다. 50 미크론의 평균 입자 직경을 가지는 정광 입자들이 분리 디바이스 (2) 내에서 분리를 겪게 된다면, 이는 더욱 향상된다.

결과적으로, 20 미크론의 평균 입자 크기 직경을 가지는 소형 입자 스트림이 달성될 수 있어서, 필터 프레스 내에서 탈수될 수 있고 소형 칼싸인 입자들과 함께 펠리타이저 내에서 펠릿화될 수 있다. 결과적으로, 탄소 함유 입자들은 탄소 연소를 최대화하는데 필요한 잔류 시간을 수용하고, 그에 따라 금 회수를 최대화한다. 0.2 wt.-% 미만의 칼싸인에서 유기 탄소 레벨이 달성될 수 있다.

1 도관
2 입자 분리 디바이스
3 도관
4 탈수 디바이스
5, 6 도관
7 버퍼
8, 9 도관
10 로스터
11 ~ 13 도관
14 블로어
15 ~ 19 도관
20 사이클론
21 도관
22 제 2 사이클론(들)
23 ~ 25 도관
26 쿨러
27 ~ 29 도관
30 전기 집진기
31, 32 도관
33 팬
34-38 도관
40 급냉
41, 42 도관
43 급냉
44, 45 도관
46 밀/그라인딩 디바이스
50 고체 운송 시스템
51 도관
52 블로어
53-55 도관
60 쿨러
61 도관
62 블로어
63, 64 도관
70 건식 밀
71-73 도관
74 습식 그라인딩
75 도관
80 펌프
81- 83 도관
84 탈수 디바이스
85 도관
86 버퍼
87 도관
88 도징 빈(들)
90 도관
91 펠리타이저
92 도관
93 버퍼
94 도관
95 공급 디바이스
96 도관
111 도관
112 펌프
113-119 도관
120 테일링 폰드/댐 또는 영역
121 도관
122 리펄퍼 (re-pulper)
123, 124 도관
125 펌프
126 도관
130 쿨러
131, 132 도관
133 운반 시스템
134 도관
135-139 도관
140 습식제련 디바이스

Claims (16)

1. 금속 정광 (metal concentrate) 을 로스팅하기 위한 프로세스로서,
   정광 입자들은 상기 정광 입자들이 칼싸인 (calcine) 을 형성하도록 유동층에서 500 ~ 1200 ℃ 의 온도에서 열처리되는 로스터 (roaster) 내로 공급되고, 상기 칼싸인의 적어도 일부는 고체 분획물로서 가스 스트림과 함께 상기 로스터로부터 인출되고,
   상기 정광 입자들의 평균 직경보다 적어도 50 % 더 작은 직경을 갖는 정광 입자들은 소형 입자들로서 분리되고, 그리고/또는 가스-고체 분획물로부터의 입자들은 적어도 하나의 단계에서 소형 칼싸인 입자들로서 분리되고, 그리고/또는 입자들은 다른 습식제련 단계에서 다른 입자들로서 얻어지고, 상기 소형 입자들 및/또는 상기 소형 칼싸인 입자들 중 적어도 일부 및/또는 상기 다른 입자들 중 적어도 일부는 펠릿화되고, 그럼으로써 적어도 80 % 의 펠릿들은 상기 정광 입자들의 평균 직경의 적어도 80 % 의 직경을 포함하고, 상기 펠릿들은 상기 로스터 내로 공급되는, 금속 정광을 로스팅하기 위한 프로세스.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 소형 칼싸인 입자들은 폐열 보일러, 및/또는 증발 쿨러, 및/또는 사이클론, 전기 집진기에서 분리되는 것을 특징으로 하는, 금속 정광을 로스팅하기 위한 프로세스.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 금속 정광은 적어도 45 wt.-% 의 아연 및/또는 적어도 60 % 의 황철석 및/또는 적어도 2 g/t 의 금 및/또는 적어도 15 wt.-% 의 구리 및/또는 적어도 40 wt.-% 의 니켈 및/또는 적어도 1 wt.-% 의 코발트 및/또는 적어도 100 g/t 의 PGMs 를 함유하는 것을 특징으로 하는, 금속 정광을 로스팅하기 위한 프로세스.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 금속 정광은 적어도 45 wt.-% 의 아연을 함유하여 상기 정광 입자들의 평균 직경이 5 ~ 40 ㎛ 이거나, 상기 금속 정광은 적어도 60 wt.-% 의 아연을 함유하여 상기 정광 입자들의 평균 직경이 5 ~ 90 ㎛ 이거나, 상기 금속 정광은 적어도 2 g/t 의 금을 함유하여 상기 정광 입자들의 평균 직경이 5 ~ 100 ㎛ 이거나, 상기 금속 정광은 적어도 15 wt.-% 의 구리를 함유하여 상기 정광 입자들의 평균 직경이 10 ~ 50 ㎛ 이거나, 상기 금속 정광은 적어도 40 wt.-% 의 니켈을 함유하여 상기 정광 입자들의 평균 직경이 5 ~ 40 ㎛ 이거나, 상기 금속 정광은 적어도 1 wt.-% 의 코발트를 함유하여 상기 정광 입자들의 평균 직경이 5 ~ 40 ㎛ 이거나, 또는 상기 금속 정광은 적어도 100 g/t 의 PGMS 를 함유하여 상기 정광 입자들의 평균 직경이 20 ~ 100 ㎛ 인 것을 특징으로 하는, 금속 정광을 로스팅하기 위한 프로세스.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 소형 입자들 및/또는 상기 소형 칼싸인 입자들 중 적어도 일부 및/또는 다른 입자들 중 적어도 일부는 적어도 70 wt.-% 가 500 ㎛ 로 더 크거나 적어도 70 wt.-% 가 90 ㎛ 보다 작도록 펠릿화되는 것을 특징으로 하는, 금속 정광을 로스팅하기 위한 프로세스.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 정광 입자들 내의 황 및/또는 탄소의 양은 0.5 ~ 60　wt.-% 이고, 그리고/또는 상기 소형 입자들 내의 황 및/또는 탄소의 양은 상기 정광 입자들에서 보다 20 % 이상 더 높고, 그리고/또는 상기 소형 칼싸인 입자들 내의 황 및/또는 비소의 양은 평균 칼싸인 입자들보다 15 % 이상 더 높고, 그리고/또는 상기 소형 칼싸인 입자들은 적어도 2 wt-% 의 황을 함유하는 것을 특징으로 하는, 금속 정광을 로스팅하기 위한 프로세스.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 다른 입자들은 직접 침출 (DL) 단계 및/또는 앨비언 (Albion) 프로세스 단계 및/또는 압력 산화 (POX; Pressure Oxidation) 단계 및/또는 생물학적 산화 (BIOX; Biological Oxidation) 단계 및/또는 퓨어 자로사이트 (PJ; Pure Jarosite) 프로세스에서 얻어지는 것을 특징으로 하는, 금속 정광을 로스팅하기 위한 프로세스.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   이차 공기가 적어도 200℃ 의 온도로 가열되는 상기 로스터 내로 주입되는 것을 특징으로 하는, 금속 정광을 로스팅하기 위한 프로세스.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 칼싸인의 적어도 일부는 유동층 쿨러 내에서 냉각되어, 직접적 및/또는 간접적 냉각 매체로서 사용된 공기는 상기 로스터 내에서 이차 공기 및/또는 유동화 매체로서 사용되는 것을 특징으로 하는, 금속 정광을 로스팅하기 위한 프로세스.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소형 입자들 및/또는 상기 소형 칼싸인 입자들 중 적어도 일부 및/또는 상기 다른 입자들 중 적어도 일부 및/또는 추가의 입자들은 물을 포함하는 액체 바인더 또는 황산염 및/또는 저산 농축물 (low acid concentration) 을 함유하는 수용액과 혼합함으로써 펠릿화되는 것을 특징으로 하는, 금속 정광을 로스팅하기 위한 프로세스.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소형 입자들 및/또는 상기 소형 칼싸인 입자들 중 적어도 일부 및/또는 상기 다른 입자들 중 적어도 일부 및/또는 추가의 입자들은 추가의 입자들과 혼합함으로써 펠릿화되는 것을 특징으로 하는, 금속 정광을 로스팅하기 위한 프로세스.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로스터의 하류에서 상기 칼싸인의 적어도 일부가 2 이하의 pH 로 이어지는 산 함량을 갖는 침출 용액에서 침출되고 그리고/또는 시안화물 용액에서 침출되거나 또는 제련되거나 또는 전기로에 진입하는 것을 특징으로 하는, 금속 정광을 로스팅하기 위한 프로세스.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    재순환되지 않는 칼싸인 입자들은 밀링 및/또는 그라인딩되는 것을 특징으로 하는, 금속 정광을 로스팅하기 위한 프로세스.
14. 금속 정광의 로스팅을 위한 플랜트로서,
    칼싸인을 형성하도록 유동층에서 500 ~ 1200 ℃ 의 온도에서 정광 입자들을 열 처리하기 위한 로스터 (10) 및 상기 로스터 (10) 로부터 가스-고체 분획물을 인출하기 위한 도관 (11) 을 포함하고,
    상기 플랜트는 상기 정광 입자들의 평균 직경보다 적어도 50 % 더 작은 직경을 갖는 정광 입자들을 소형 입자로서 분리하기 위한 입자 분리 디바이스 (2) 및/또는 가스-고체 분획물로부터 입자들을 소형 칼싸인 입자들로서 분리하기 위한 적어도 하나의 가스 분리 디바이스 (22, 26, 30) 및/또는 입자들을 다른 입자들로서 얻기 위한 습식제련 디바이스 (140), 상기 소형 입자들 및/또는 상기 소형 칼싸인 입자들 중 적어도 일부 및/또는 추가의 습식제련 디바이스 (140) 로부터의 입자들이 펠릿들을 형성하기 위해 액체 바인더와 혼합되고 그럼으로써 적어도 80 wt-% 의 펠릿들이 상기 정광 입자들의 평균 직경의 적어도 80 % 의 직경을 나타내는 펠리타이저 (91) 를 포함하고, 상기 펠릿들은 상기 펠리타이저 (91) 로부터 상기 로스터 (10) 내로 재순환 도관 (96) 을 통해 공급되는, 금속 정광의 로스팅을 위한 플랜트.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 로스터 (10) 의 하류에 유동층 쿨러가 배열되는 것을 특징으로 하는, 금속 정광의 로스팅을 위한 플랜트.
16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 로스터 (10) 는 응집물들을 인출하기 위해 언더플로우 출구 도관 (19) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 정광의 로스팅을 위한 플랜트.

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