MX2013006707A - Proceso y planta para el tratamiento de particulas de concentrado de mineral que contienen metales valiosos. - Google Patents

Proceso y planta para el tratamiento de particulas de concentrado de mineral que contienen metales valiosos.

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Abstract

La presente invención tiene que ver con un proceso y una planta para el tratamiento de partículas de concentrado de mineral que contienen metales valiosos y que tienen al menos componentes que contienen arsénico y azufre. El proceso comprende un proceso de tostado de dos etapas que comprende un primer paso de rostizado (1) hecho en un primer reactor (16) de rostizado y un segundo paso de rostizado (3) hecho en un segundo reactor (17) de rostizado. Se forma una mezcla de gas a partir del primer componente (2) de gas de proceso que se obtiene a partir del primer paso de rostizado (1) y a partir del segundo componente (4) de gas de proceso que se obtiene a partir del segundo paso de rostizado (3). La post combustión de la mezcla de gas se realiza en una cámara de postcombustión (6). La postcombustión trabaja con dicho primer componente (2) de gas de proceso reductor y rico en sulfuros y el segundo componente (4) de gas de proceso como gas de oxidación con el propósito de descomponer el SO3 en la mezcla de gas para reducir el contenido de SO3. Se reduce el riesgo de la formación de acumulaciones y de corrosión en la cámara de postcombustión y en los pasos subsecuentes. Finalmente el gas de salida (7) se expone a pasos de enfriamiento con gas subsecuente y de remoción de polvos.

Description

PROCESO Y PLANTA PARA EL TRATAMIENTO DE PARTICULAS DE CONCENTRADO DE MINERAL QUE CONTIENEN METALES VALIOSOS Campo de la Invención La presente invención se refiere a un proceso de acuerdo con la reivindicación 1. Además, la presente invención se refiere a una planta de acuerdo con la reivindicación 19. Más específicamente, la invención se refiere a la manipulación y el tratamiento de gases de escape en dicho proceso y planta.
Antecedentes de la Invención El método conocido en la técnica se ilustra, por ejemplo, en los artículos "Roasting developments - especially oxygenated roasting, Developments in Mineral Processing (Desarrollos de Calcinación - especialmente calcinación oxigenada, Desarrollos en el Procesamiento de Minerales), Volumen 15, 2005, páginas 403-432 K.G. Thomas, A.P. Colé", "Roasting of gold ore in the circulating fluidized-bed technology Developments in Mineral Processing (Calcinación de minerales de oro en los desarrollos de tecnología de lecho fluidizado circulante en el Procesamiento de minerales), Volumen 15, 2005, páginas 433-453, J. Hammerschmidt, J. Guntner, B. Kerstiens", y los documentos de patente WO2010/003693, US 6,482,373, AU 650783, US 4,919,715.
Los concentrados de cobre y oro que contienen arsénico son preferentemente procesados mediante calcinación por des-arsenificación antes de otro tratamiento mediante fundición en una planta de cobre o lixiviación con cianuro.
La calcinación por des-arsenificación se hace controlando el potencial de oxígeno durante la volatilización del arsénico para mantener el hierro tanto como magnetita como pirrotita. La calcina es después de eso procesada adicionalmente mediante fundición mate convencional en caso de que la materia prima consista de un concentrado que contiene cobre. La calcina rica en oro es a menudo procesada mediante lixiviación con cianuro pero la lixiviación es solamente eficiente si la calcina es calcinada muerta o calcinada por sulfatación. Un método convencional para tratar concentrados de oro ricos en arsénico es por lo tanto un proceso de calcinación de dos etapas mediante el cual ambas etapas consisten de lechos fluidizados.
El primer lecho fluidizado es la etapa de des-arsenificación, que opera a un potencial de oxígeno sumamente bajo, y el segundo lecho fluidizado es la etapa de calcinación muerta o por sulfatación, operando con un exceso de oxígeno.
El gas del proceso que sale de la calcinación por des-arsenificación contendrá compuestos de gas ricos en azufre tales como azufre elemental, sulfuro de hidrógeno y sulfuro de arsénico mientras que el gas del proceso que sale de la segunda calcinación por oxidación contendrá oxígeno y compuestos oxidados tales como S03.
El gas del proceso de calcinación es normalmente luego procesado mediante la separación de la calcina y el gas del proceso en ciclones, post-combustión, refrigeración del gas y la limpieza de polvo en un precipitador electrostático y posiblemente filtro de manga y finalmente conversión de S02 en ácido sulfúrico.
Los problemas conocidos en el proceso posterior son: - La formación de aglomeraciones que puede caer y dañar el equipo o el pasaje del gas de bloqueo. Las aglomeraciones se forman por ejemplo debido a la sub-refrigeración local del gas del proceso o sobre las superficies en el equipo.
- Condensación de arsénico sobre las superficies frías que formarán dichas aglomeraciones.
- Condensación de un vapor ácido sobre las superficies frías que ocasionará corrosión y contribuirá a la formación de una aglomeración.
- Si la cantidad del vapor ácido es alta, el costo para el tratamiento de efluentes también será alto.
- La recuperación de calor del sistema ha estado a menudo limitada a la producción de vapor saturado que es menos favorable para la producción de energía eléctrica.
Estos problemas se resolvieron antes de las siguientes maneras: El aire post-combustión puede ser añadido por ejemplo en la salida del ciclón. Sin embargo, en algunos casos la post-combustión puede originar aglomeraciones en los conductos de gas y esto es más probable si la combustión se realiza con una cantidad grande de aire en la temperatura ambiental.
La formación de aglomeraciones sobre las superficies frías en el equipo se soluciona normalmente mediante el uso de aire previamente calentado, lo cual requiere equipo separado de calentamiento con más costos de inversión y operativos (mantenimiento y combustible posiblemente calentado). La formación de aglomeraciones en el equipo se evita normalmente aislando el equipo bien de modo que no exista ninguna superficie fría, aunque también se acepta que las aglomeraciones se formarán donde el aislamiento está dañado o está hecho de manera inapropiada.
La refrigeración del gas durante la calcinación de dos etapas se puede hacer ya sea mediante refrigeración directa con inyección de agua en una torre de refrigeración o a través de refrigeración indirecta mediante bobinas de refrigeración en los lechos fluidizado en cualquier caldera de vapor convencional. Los contenidos de plomo y arsénico en el concentrado y la concentración de S03 en el gas del proceso influencian de manera apropiada al método de refrigeración, ya que estos elementos pueden originar la formación de aglomeraciones en las superficies de refrigeración.
Ejemplo de compuestos que forman aglomeraciones son plomo elemental en bobinas de refrigeración en la primera etapa de des-arsenificación y SO3 o trióxido de arsénico en los tubos de la caldera de la caldera de vapor. Hoy en día se acepta de manera general que las altas concentraciones de SO3 originen un mayor costo en la planta de tratamiento de efluentes.
La corrosión del equipo se evita normalmente aislando bien el equipo de modo que se presente ninguna o poca condensación de SO3, aunque también se acepta que la corrosión se presentará con el tiempo y por ejemplo en donde el aislamiento está dañado o no está hecho de manera apropiada. Sería mejor estar en condiciones de evitar altas concentraciones de S03 en el gas del proceso. Esto, en cierta medida, se realiza hoy en día controlando el proceso con modernos sistemas de control. Mayores reducciones serían una ventaja.
La recuperación de calor en forma de vapor se realiza hoy en día mediante bobinas de generación de vapor en el mismo lecho fluidizado a menudo sin sobrecalentamiento. Una caldera de vapor normal se usa a menudo en la corriente del gas del proceso, pero con riesgos similares de formación de aglomeraciones y corrosión como se describió.
Objetivo de la Invención El objetivo de la invención es eliminar los inconvenientes anteriormente mencionados.
Un objetivo particular de la invención es proporcionar un proceso y planta en donde el riesgo de corrosión y formación de aglomeraciones se reducen durante la postcombustión y corriente abajo en el sistema de limpieza del gas. Además, un objetivo de la invención es proporcionar un proceso y una planta en donde la concentración de S03 en el gas del proceso puede reducirse y reducir el riesgo de daños por corrosión mediante S03. Además, un objetivo de la invención es proporcionar un proceso y planta en donde se reducen los costos de manipulación de efluentes. Además, un objetivo de la presente invención es reducir el volumen total del gas del proceso que ahorra tanto el costo de inversión como los costos operativos.
Compendio de la Invención El proceso de acuerdo con la invención se caracteriza por lo que se establece en la reivindicación 1. Además, la planta de acuerdo con la invención se caracteriza por lo que se establece en la reivindicación 19.
La invención se refiere a un proceso para tratar partículas de concentrado de minerales que contienen metales valiosos y que tienen por lo menos componentes que contienen arsénico y azufre. El proceso comprende calcinar las partículas del concentrado en una primera etapa de calcinación que opera con un potencial bajo de oxígeno para des-arsenificar el concentrado. El gas de escape que sale de la primera etapa de calcinación es tratado para separar la calcina y un primer componente de gas del proceso rico en sulfuro. Además, el proceso comprende calcinar la calcina alimentada a partir de la primera etapa de calcinación en una segunda etapa de calcinación que opera con un exceso de oxígeno. El gas de escape que sale de la segunda etapa de calcinación es tratado para separar la calcina y un segundo componente de gas del proceso. Además, el proceso comprende una post-combustión del componente de gas del proceso y tratar el gas del proceso en posteriores etapas de refrigeración de gas y remoción del polvo.
De acuerdo con la invención el proceso comprende además la formación de una mezcla de gas del primer componente de gas del proceso y el segundo componente de gas del proceso que es oxígeno que contiene gas oxidante caliente, y la post-combustión de dicha mezcla de gas en una cámara de post-combustión, operando dicha post-combustión con dicho primer componente reductor y de gas del proceso rico en sulfuro y dicho segundo componente de gas como oxidante, para descomponer S03 en la mezcla de gas para reducir el contenido de SO3 en el gas de salida que sale de la cámara de post-combustión y para reducir el riesgo de formación de aglomeraciones y corrosión en la cámara de postcombustión y en las siguientes etapas. Finalmente, el proceso comprende exponer el gas de salida a posteriores etapas de refrigeración del gas y remoción del polvo.
En una modalidad del proceso se inserta aire post-combustión adicional dentro de la cámara de post-combustión después de la zona principal de reacción post-combustión para evitar la formación de SO3.
En una modalidad del proceso, el tiempo de permanencia del gas en la cámara de post-combustión está configurado para ser lo suficientemente largo para asegurar la combustión completa de todos los compuestos fácilmente oxidado, tal como sulfuro de hidrógeno, sulfuro elemental, sulfuro de arsénico, arsénico elemental, presentes en la mezcla de gas.
En una modalidad del proceso, el tiempo de permanencia suficientemente largo se proporciona disponiendo un volumen suficiente de la cámara post-combustión.
En una modalidad del proceso, el proceso comprende una etapa para controlar la temperatura en la cámara de post-combustión.
En una modalidad del proceso, la etapa de control de la temperatura en la cámara de post-combustión incluye inyección directa de agua de refrigeración dentro de la cámara de post-combustión.
En una modalidad del proceso, la etapa de controlar la temperatura en la cámara de post-combustión incluye refrigeración directa de las paredes de la cámara de postcombustión con vapor para mantener la temperatura de las paredes de la cámara de postcombustión sobre la temperatura de condensación de AS2O3 o S03.
En una modalidad del proceso, dicha refrigeración indirecta es implementado mediante un enfriador por radiación formado por una estructura de doble cubierta de las paredes de la cámara de post-combustión fluyendo el vapor dentro de la estructura de doble cubierta de la pared, mediante lo cual el gas caliente dentro de la cámara mediante radicación convierte el vapor saturado en vapor sobrecalentado.
En una modalidad del calor del proceso es recuperado a partir del vapor sobrelantado para el uso interior o exterior de la energía.
En una modalidad del proceso, la primera etapa de calcinación es implementada en un primer reactor de lecho fluidizado y la segunda etapa de calcinación es implementada en un segundo reactor de lecho fluidizado.
En una modalidad del proceso, el proceso incluye extraer calor del lecho fluidizado del primer reactor de lecho fluidizado.
En una modalidad del proceso, el proceso incluye extraer calor del lecho fluidizado del segundo reactor de lecho fluidizado.
En una modalidad del proceso, el gas de escape que sale de la primera etapa de calcinación se separa mediante por lo menos un separador de ciclones.
En una modalidad del proceso, el gas de escape que sale de la segunda etapa de calcinación se separa mediante por lo menos un segundo separador de ciclones.
En una modalidad del proceso, el segundo componente de gas del proceso que se mezcla con el primer componente de gas del proceso, es caliente, preferentemente la temperatura del segundo componente de gas del proceso es aproximadamente 650 - 700°C, para asegurar la rápida reacción con el primer componente de gas del proceso.
En una modalidad del proceso, el aire de combustión adicional es precalentado a por lo menos 200°C, preferentemente mediante el calor extraído de los transportadores refrigerados de aire o enfriadores de calcina.
En una modalidad del proceso, la calcina es completamente calcinada en la segunda etapa de calcinación.
En una modalidad del proceso, el metal valioso es cualquiera de metales del grupo del platino, oro, plata, cobre o zinc.
La invención se refiere además a una planta para tratar partículas de concentrado de minerales que contiene metal valioso y que tiene por lo menos componentes que contienen arsénico y azufre. La planta comprende un primer reactor de calcinación que opera con un bajo potencial de oxígeno para des-arsenificar el concentrado y un primer separador dispuesto para recibir el gas de escape desde el primer reactor de calcinación y para separar de dicho gas de escape la calcina y un primer componente de gas del proceso rico en sulfuro. Además, la planta comprende un segundo reactor de calcinación dispuesto para recibir la calcina desde el primer reactor de calcinación y desde el primer separador, operando dicho segundo reactor de calcinación con un exceso de oxígeno, y un segundo separador dispuesto para recibir el gas de escape del segundo reactor de calcinación y para separar de dicho gas de escape la calcina y un segundo componente de gas del proceso. Más aún, la planta comprende medios para la post-combustión del componente de gas del proceso y equipo para la refrigeración del gas y para la remoción del polvo para tratar posteriormente el gas del proceso.
De acuerdo con la invención, la planta comprende además medios para formar una mezcla de gas del primer componente de gas del proceso y el segundo componente de gas del proceso que es oxígeno conteniendo gas oxidante caliente. Dichos medios para la postcombustión incluye una cámara de combustión para la post-combustión de dicha mezcla de gas, operando dicha cámara de post-combustión con dicho primer componente de reducción y de gas del proceso rico en sulfuro y dicho segundo componente de gas del proceso como oxidante, para descomponer S03 en la mezcla de gas para reducir el contenido de S03 en el gas de salida que sale de la cámara de post-combustión y para reducir el riesgo de formación de aglomeración y corrosión en la cámara de post-combustión y en el siguiente equipo de refrigeración de gas y de remoción del polvo.
En una modalidad de la planta, la planta comprende una primera tubería para guiar el primer componente de gas del proceso desde el primer separador hacia la cámara de post-combustión, y que el medio para formar la mezcla de gas comprende una pluralidad de conexiones en diversas posiciones a lo largo de la primera tubería para introducir el segundo componente de gas del proceso vía dichas conexiones dentro de la corriente del primer componente de gas del proceso.
En una modalidad de la planta, la cámara de post-combustión comprende una primera parte de cámara que forma una cámara de reacción a la que se alimenta la mezcla de gas; una segunda parte de cámara que comprende medios para insertar aire de combustión adicional; y una tercera parte de cámara desde la que sale el gas desde la cámara de post-combustión.
En una modalidad de la planta, la cámara de post-combustión comprende medios de refrigeración para controlar la temperatura en la cámara.
En una modalidad de la planta, los medios de refrigeración comprenden una boquilla de pulverización de agua para inyectar agua de refrigeración dentro de la cámara de post-combustión para refrigeración directa.
En una modalidad de la planta, el medio de refrigeración comprende un enfriador por radiación formado por una estructura de doble cubierta de las paredes de la cámara de post-combustión para la refrigeración indirecta de las paredes de la cámara de postcombustión fluyendo el vapor entre las cubiertas.
En una modalidad de la planta, la planta comprende un primer intercambiador de calor para extraer el calor del lecho fluidizado del primer reactor de lecho fluidizado.
En una modalidad de la planta, la planta comprende un segundo intercambiador de calor para extraer calor del lecho fluidizado del segundo reactor de lecho fluidizado.
En una modalidad de la planta, la planta comprende un tercer intercambiador de calor para recuperar el calor del vapor sobrecalentado generado por el enfriador por radicación para el uso interior o exterior de energía.
La ventaja de la invención es que soluciona los problemas de aglomeración durante la post-combustión y corriente abajo en el sistema de limpieza de gas así como la refrigeración durante la post-combustión. También se reduce el riesgo de daños por corrosión causado por S03. La mezcla sugerida de los gases del proceso reduce la cantidad de S03, reduciendo de este modo los riesgos de corrosión y los costos para el tratamiento de efluentes. La mezcla sugerida de los gases del proceso proporciona un gas de postcombustión precalentado y libre de costo (conteniendo oxígeno). Solamente una pequeña parte necesita, posiblemente, ser calentada de otra forma. El precalentamiento no proporciona formación de aglomeraciones ni en la cámara de post-combustión ni en el siguiente equipo sin necesidad de equipo de precalentamiento extra, costoso. La unidad sugerida de post-combustión hace posible insertar las bobinas de vapor-sobrecalentamiento después de la unidad de post-combustión sin el riesgo de formación de aglomeraciones o corrosión mediante SO3. El sistema puede sobrecalentar el vapor sin necesidad de un sobrecalentamiento exterior de vapor (sobrecalentador separadamente encendido). La producción de vapor y sobrecalentamiento es bien equilibrada a la necesidad de refrigeración del gas del proceso, esto evitará sistemas de control costosos y complicados (como se necesita para un sobrecalentador exterior).
Breve Descripción de los Dibujos El dibujo que se acompaña, que se incluye para proporcionar un mejor entendimiento de la invención y constituye una parte de esta descripción, ilustra una modalidad de la invención y junto con la descripción ayuda a explicar los principios de la invención.
La Figura es una hoja de flujo esquemático de una modalidad del proceso y planta de acuerdo con la invención.
Descripción Detallada de Modalidades Preferidas de la Invención La hoja flujo en la Figura muestra una planta de calcinación de dos etapas con su sistema de manipulación de gas de escape. Este proceso es apropiado cuando la materia prima es un concentrado de minerales de sulfuro contaminado con arsénico cuyas partículas valiosas contienen metales preciosos como el oro y la plata. El cobre y el zinc también pueden estar presentes en grandes o pequeñas cantidades. El concentrado es alimentado en la entrada 29 hacia la primera etapa de calcinación 1 la cual está implementada en un primer reactor de calcinación 16. El primer reactor de calcinación 16 es un primer reactor de lecho fluidizado. La primera etapa de calcinación 1 es una etapa de des-arsenificación que opera a un potencial muy bajo de oxígeno. Un primer separador de ciclones 18 está dispuesto para recibir gas del proceso con bastante calcina desde el primer reactor de calcinación 16 y para separar del gas del proceso la calcina y el primer componente de gas del proceso 2 rico en sulfuro con menos calcina. La calcina contiene los metales valiosos y tiene un bajo contenido de arsénico. El primer componente de gas del proceso 2 que sale de la calcinación por des-arsenifícación contiene compuestos de gas ricos en azufre tales como azufre elemental, sulfuro de hidrógeno y sulfuro de arsénico.
Un segundo reactor de calcinación 17 está dispuesto para recibir la calcina del primer reactor de calcinación 16 y del primer separador 18. La segunda etapa de calcinación 3 se hace en un segundo reactor de calcinación 17 que es el segundo reactor de lecho fluidizado en donde la calcina está completamente calcinada, es decir calcinada muerta o calcinada por sulfatación, y opera con un exceso de oxígeno. El significado del material calcinado muerto o calcinado por sulfatación es que todo el azufre de sulfuro ha sido removido y cualquier azufre restante consiste de sulfatos. Un segundo separador de ciclones 19 está dispuesto para recibir el gas del proceso desde el segundo rector de calcinación 17 y para separar de dicho gas del proceso la calcina y un segundo componente de gas de proceso 4. El segundo componente de gas del proceso 4 que sale de la segunda calcinación de oxidación contendrá oxígeno y compuestos oxidados similares a S03.
La calcina del segundo reactor de calcinación 17 y del segundo separador de ciclones 19 es alimentada vía la salida 30 al procesamiento adicional de la calcina, la refrigeración, lixiviación, etc. (no mostrada en la figura).
La planta y el proceso comprende además medios para formar una mezcla de gas del primer componente de gas del proceso 2 y el segundo componente de gas del proceso 4 que es oxígeno que contiene gas del proceso oxidante caliente.
El medio para formar una mezcla de gas puede estar dispuesto de modo que una pluralidad de conexiones 21 está dispuesta en varias posiciones a lo largo de la primera tubería 20 que conduce el primer componente de gas del proceso 2 desde el primer separador 18 hasta la cámara de post-combustión 6. El segundo componente de gas del proceso 4 puede ser introducido vía dicha pluralidad de conexiones 21 en la corriente del primer componente de gas del proceso 2. Esto mejora la mezcla y reduce el tiempo de combustión.
El segundo componente de gas del proceso 4 es caliente, típicamente 650 - 700°C, lo cual asegura una rápida reacción con el gas calcinador. Cuando se usa aire postcombustión adicional 12, los transportadores refrigerados con aire (no mostrados en la Figura) o los enfriadores de calcina (no mostrados en la Figura) podrían usarse como precalentadores de aire para precalentar el aire a aproximadamente 200°C.
La post-combustión de la mezcla de gas es implementada en una cámara de postcombustión 6. La cámara de post-combustión 6 opera con dicho primer componente de gas del proceso reductor y rico en sulfuro 2 y dicho segundo componente de gas del proceso 4 y, de ser necesario, con aire caliente 12. Las condiciones durante la post-combustión, por ejemplo una temperatura de gas incrementada y la presencia de componentes de gas de reducción, hará posible descomponer S03 y reducir de este modo el contenido de S03 en el gas del proceso en la salida de post-combustión 7. Esta es una característica importante ya que reducirá el riesgo de condensación ácida y la posterior formación de polvo pegajoso, especialmente en la torre de acondicionamiento 10 y el filtro de manga 1 1 que opera cerca a o debajo del punto de rocío de S03.
La cámara de post-combustión 6 comprende una primera parte de cámara 22 que forma una cámara de reacción a la que se alimenta la mezcla de gas. Además, la cámara de post-combustión comprende una segunda parte de cámara 23 que tiene medios para insertar aire de combustión adicional 12. Se inserta aire de post-combustión adicional 12 en la cámara de post-combustión 6 después de la zona de reacción principal de post-combustión Z para evitar la formación de SO3. El gas sale de la cámara de post-combustión 6 vía una tercera parte de cámara 24. El gas de salida 7 que sale de la cámara de post-combustión 6 es conducido a etapas convencionales 8 a 1 1 de refrigeración con gas y remoción de polvo, lo cual puede incluir llevar el gas de salida 7 vía una torre de refrigeración 8 hacia un precipitador electrostático 9 y luego a un filtro de manga 11.
La cámara de post-combustión 6 tiene que tener un volumen tal que el tiempo de permanencia sea lo suficientemente largo para asegurar la combustión completa de todos los compuestos fácilmente oxidados presentes en la mezcla de gas, por ejemplo, sulfuro de hidrógeno, sulfuro elemental, sulfuro arsénico y arsénico elemental.
La temperatura de reacción durante la post-combustión es incrementada debido a las reacciones exotérmicas pero tiene que ser controlada para evitar el sobrecalentamiento ya que eso podría causar la formación de material parcialmente fundido y pegajoso en la cámara de post-combustión 6.
El control de la temperatura de la post-combustión se hace ya sea mediante inyección directa de agua de refrigeración vía una boquilla de pulverización de agua 25 dentro de la cámara de post-combustión 6 o mediante refrigeración indirecta de las paredes 15 de la cámara de post-combustión 6 por medio de sobrecalentamiento de vapor o mediante la combinación de ambos.
La inyección directa de agua de refrigeración se usa cuando no se incluye recuperación de energía en la lámina de flujo del calcinador mientras que se usa refrigeración indirecta de vapor cuando se incluye recuperación de energía 28.
La inyección directa de agua en combinación con la refrigeración de vapor de refrigeración indirecta puede ser necesaria para controlar la temperatura de la llama durante la combustión para evitar la formación de material pegajoso. La refrigeración indirecta de vapor en las paredes de post-combustión será suficientemente caliente de modo que no se formen aglomeraciones o se presente corrosión, y las paredes serán lo suficientemente frías para evitar el sobrecalentamiento de tanto las paredes como el gas de post-combustión y al mismo momento producir vapor sobrecalentado.
El medio de refrigeración indirecta comprende un enfriador por radiación 14 formado por una estructura de doble cubierta de las paredes 15 de la cámara de post-combustión 6 para la refrigeración indirecta de las paredes de la cámara de post-combustión con transmisión de vapor entre las cubiertas. Las paredes 15 pueden hacerse de paneles de refrigeración que mediante la radiación desde el gas caliente dentro de la cámara 6 convierta el vapor saturado dentro de las paredes 15 en vapor sobrecalentado. Usando vapor se puede asegurarse que la temperatura de la pared de la cámara de post-combustión 6 no cae a niveles en donde la condensación podría formarse en las paredes.
También es posible tener una refrigeración indirecta de vapor parcialmente o solamente insertando bobinas de sobrecalentamiento en la corriente de gas en la tercera parte 24 de la cámara de post-combustión 6 o en el siguiente conducto de gas. Como se reduce la concentración de S03, cualquier vapor metálico de plomo en el gas del calcinador ha sido oxidado en compuestos de plomo sin condensación tal como PbO y el gas del proceso tiene una temperatura que es controlada a un nivel que no da o da pocos materiales pegajosos en la cámara de post-combustión. Se necesitará entonces el correcto aislamiento de la cámara de post-combustión.
Si se tratan concentrados sin plomo, se puede proporcionar un primer intercambiador de calor 26 para extraer calor del lecho fluidizado del primer reactor de lecho fluidizado 16 (circuito de vapor mostrado con línea de puntos y rayas en la Figura), y un segundo intercambiador de calor 27 para extraer calor del lecho fluidizado del segundo reactor de lecho fluidizado 17 (circuito de vapor mostrado con línea continua en la Figura). Los intercambiadores de calor 26 y 27 pueden ser bobinas de vapor 26, 27 con las mismas posibilidades de sobrecalentamiento anteriormente descritas.
Si se calcinan concentrados que contienen plomo, solamente se puede proporcionar el segundo reactor de lecho fluidizado 17 con la bobina de vapor 27, porque el vapor de plomo se condensaría en la bobina de vapor 26 en el primer reactor 16 que originaría aglomeraciones y calentaría la operación de calcinación. En ese caso se extrae el calor solamente del lecho fluidizado del segundo reactor de lecho fluidizado 17.
Preferentemente, el vapor sobrecalentado generado por el enfriador por radicación 14 es conducido vía un tercer intercambiador de calor 28 para la recuperación del calor del vapor sobrecalentado para uso interno en el proceso mismo, por ejemplo calefacción de vapor de tanques de lixiviación y/o uso externo de energía. El uso externo puede incluir por ejemplo la producción de energía eléctrica mediante una turbina.
Es obvio para una persona entendida en la técnica que con el avance de la tecnología, la idea básica de la invención puede ser implementada de varias formas. Por ejemplo, aunque se ha descrito un proceso de calcinación de dos etapas, deberá entenderse que el proceso puede incluir más de dos, por ejemplo tres o más, etapas de calcinación, y, respectivamente, la planta puede incluir más de dos, por ejemplo tres o más, reactores de calcinación. La invención y sus modalidades no están por lo tanto limitadas a los ejemplos anteriormente descritos, más bien pueden variar dentro del ámbito de las reivindicaciones.

Claims (27)

Reivindicaciones
1. Un proceso para tratar partículas de concentrado de minerales que contiene metales valiosos y que tiene por lo menos componentes que contienen arsénico y azufre, comprendiendo el proceso: - calcinar las partículas del concentrado en una primera etapa de calcinación que opera con un potencial bajo de oxígeno para des-arsenificar el concentrado, - el gas de escape que sale de la primera etapa de calcinación es tratado para separar la calcina y un primer componente de gas del proceso rico en sulfuro, - calcinar la calcina llevada desde la primera etapa de calcinación en una segunda etapa de calcinación que opera con un exceso de oxígeno, - el gas de escape que sale de la segunda etapa de calcinación es tratado para separar la calcina y un segundo componente de gas del proceso, - post-combustión del componente de gas del proceso, y - tratar el gas del proceso en posteriores etapas de refrigeración de gas y remoción del polvo, caracterizado porque el proceso comprende además - la formación de una mezcla de gas del primer componente de gas del proceso y el segundo componente de gas del proceso que es oxígeno que contiene gas oxidante caliente, y - post-combustión de dicha mezcla de gas en una cámara de post-combustión, operando dicha post-combustión con dicho primer componente de gas del proceso reductor y rico en sulfuro y dicho segundo componente de gas del proceso como oxidante, para descomponer S03 en la mezcla de gas para reducir el contenido de S03 en el gas de salida que sale de la cámara de post-combustión y para reducir el riesgo de formación de aglomeraciones y corrosión en la cámara de post-combustión y en las siguientes etapas, y - exponer el gas de salida a posteriores etapas de refrigeración del gas y remoción del polvo.
2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque el aire adicional post-combustión es insertado en la cámara de post-combustión después de la zona principal de reacción de la post-combustión para evitar la formación de S03.
3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el tiempo de permanencia del gas en la cámara de post-combustión está dispuesto para ser lo suficientemente largo para asegurar la combustión completa de todos los compuestos fácilmente oxidados, tales como sulfuro de hidrógeno, sulfuro elemental, sulfuro de arsénico, arsénico elemental, presentes en la mezcla de gas.
4. El proceso de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el tiempo de permanencia suficientemente largo es proporcionado disponiendo un volumen suficiente de la cámara de post-combustión.
5. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el proceso comprende una etapa para controlar la temperatura en la cámara de post-combustión.
6. El proceso de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque la etapa para controlar la temperatura en la cámara de post-combustión incluye la inyección directa de agua de refrigeración dentro de la cámara de post-combustión.
7. El proceso de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, caracterizado porque la etapa de control de la temperatura en la cámara de post-combustión incluye refrigeración indirecta de las paredes de la cámara de post-combustión con vapor para mantener la temperatura de las paredes de la cámara de post-combustión por encima de la temperatura de condensación de As203 o S03.
8. El proceso de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque dicha refrigeración indirecta es implementada por un enfriador por radiación formado por una estructura de doble cubierta de las paredes de la cámara de post-combustión fluyendo el vapor dentro de la estructura de doble cubierta de la pared con lo cual el gas caliente dentro de la cámara mediante radiación convierte el vapor saturado en vapor sobrecalentado.
9. El proceso de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque el calor es recuperado del vapor sobrecalentado para uso interno o externo de energía.
10. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la primera etapa de calcinación es implementada en un primer reactor de lecho fluidizado y la segunda etapa de calcinación es implementada en un segundo reactor de lecho fluidizado.
11. El proceso de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el proceso incluye extraer calor del lecho fiuidizado del primer reactor de lecho fluidizado.
12. El proceso de acuerdo con la reivindicación 10 u 1 1, caracterizado porque el proceso incluye extraer calor del lecho fluidizado del segundo reactor de lecho fluidizado.
13. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el gas de escape que sale de la primera etapa de calcinación se separa mediante por lo menos un primer separador de ciclones.
14. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el gas de escape que sale de la segunda etapa de calcinación es separado mediante por lo menos un segundo separador de ciclones.
15. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el segundo componente de gas del proceso que se mezcla con el primer componente de gas del proceso es caliente, preferentemente la temperatura del segundo componente de gas del proceso es aproximadamente 650 - 700°C, para asegurar la rápida reacción con el primer componente de gas del proceso.
16. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 15, caracterizado porque el aire adicional post-combustión es precalentado a por lo menos 200°C, preferentemente mediante los transportadores refrigerados por aire o enfriadores de calcina.
17. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque en una segunda etapa de calcinación la calcina es completamente calcinada.
18. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque el metal valioso es cualquiera de metales del grupo del platino, oro, plata, cobre o zinc.
19. Una planta para tratar partículas de concentrado de minerales que contiene metales valiosos y que tiene por lo menos componentes que contienen arsénico y azufre, cuya planta comprende: - un primer reactor de calcinación que opera con un bajo potencial de oxígeno para des-arsenificar el concentrado, - un primer separador dispuesto para recibir gas de escape del primer reactor de calcinación y para separar de dicho gas de escape la calcina y un primer componente de gas del proceso rico en sulfuro, - un segundo reactor de calcinación dispuesto para recibir la calcina del primer reactor de calcinación y del primer separador, operando dicho segundo reactor de calcinación con un exceso de oxígeno, - un segundo separador dispuesto para recibir el gas de escape del segundo reactor de calcinación y para separar de dicho gas de escape la calcina y un segundo componente de gas del proceso, - medios para la post-combustión del componente de gas del proceso, y - un equipo de refrigeración de gas y de remoción de polvo para tratar además el gas del proceso, caracterizado porque la planta comprende además un medio para formar una mezcla de gas del primer componente de gas del proceso y el segundo componente de gas del proceso que es oxígeno que contiene gas oxidante caliente; y que dicho medio para la post-combustión incluye una cámara de post-combustión para la post-combustión de dicha mezcla de gas, operando dicha cámara de post-combustión con dicho primer componente de gas del proceso reductor y rico en sulfuro y dicho segundo componente de gas del proceso como oxidante para descomponer S03 en la mezcla de gas para reducir el contenido de S03 en el gas de escape que sale de la cámara de post-combustión y para reducir el riesgo de formación de aglomeración y corrosión en la cámara de postcombustión y en un posterior equipo de refrigeración de gas y remoción de polvo.
20. La planta de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizada porque la planta comprende una primera tubería para guiar el primer componente de gas del proceso desde el primer separador hasta la cámara de post-combustión, y que el medio para formar la mezcla de gas comprende una pluralidad de conexiones en varias posiciones a lo largo de la primera tubería para introducir el segundo componente de gas del proceso vía dichas conexiones en la corriente del primer componente de gas del proceso.
21. La planta de acuerdo con la reivindicación 19 o 20, caracterizada porque la cámara de post-combustión comprende una primera parte de cámara que forma una cámara de reacción a la que se alimenta la mezcla de gas; una segunda parte de cámara que comprende medios para insertar aire de combustión adicional; y una tercera parte de cámara desde donde el gas sale de la cámara de post-combustión.
22. La planta de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 19 a 21, caracterizada porque la cámara de post-combustión comprende medios de refrigeración para controlar la temperatura en la cámara.
23. La planta de acuerdo con la reivindicación 22, caracterizada porque el medio de refrigeración comprende una boquilla de pulverización de agua para inyectar agua de refrigeración dentro de la cámara de post-combustión para refrigeración directa.
24. La planta de acuerdo con la reivindicación 22 o 23, caracterizada porque el medio de refrigeración comprende un enfriador por radiación formado por una estructura de doble cubierta de las paredes de la cámara de post-combustión para refrigeración indirecta de las paredes de la cámara de post-combustión con transmisión de vapor entre las cubiertas.
25. La planta de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 19 a 24, caracterizada porque la planta comprende un primer intercambiador de calor para extraer calor del lecho fluidizado del primer reactor de lecho fiuidizado.
26. La planta de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 19 a 25, caracterizada porque la planta comprende un segundo intercambiador de calor para extraer calor del lecho fluidizado del segundo reactor de lecho fluidizado.
27. La planta de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 19 a 26, caracterizada porque la planta comprende un tercer intercambiador de calor para recuperar calor del vapor sobrecalentado generado por el enfriador por radiación para uso interno o externo de energía.
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