專利名稱：燒結(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎳紅土礦石的燒結(jié)方法，特別地涉及用于堆浸目的的礦石的燒結(jié)。
背景技術(shù)：
以下對(duì)本發(fā)明背景的討論意圖幫助理解本發(fā)明。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本討論并非承認(rèn)或允許所涉及的任何材料在本申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)日時(shí)為公開(kāi)的、已知的或部分公知常識(shí)。堆浸是用于從低級(jí)礦石中經(jīng)濟(jì)地提取金屬的一種方法。通常，其包括堆積原礦進(jìn)入堆中并在堆的頂部引入浸提溶液以通過(guò)堆向下滲透。浸提溶液從礦石中提取期望的金屬價(jià)值并被收集成為富集浸提溶液(PLS)，例如在位于堆下方的穿孔排水管中。然后，將PLS 運(yùn)輸至加工廠，在那里從PLS的雜質(zhì)中分離期望的金屬價(jià)值并回收。燒結(jié)法能用于粘結(jié)礦石中的細(xì)顆粒以形成較大的顆粒，由此提高礦石的浸提特性。在堆浸中，較大的粒徑促進(jìn)通過(guò)堆積的礦石材料的浸提溶液的滲透并確保通過(guò)浸提溶液接觸在細(xì)材料中包含的目標(biāo)金屬價(jià)值。BHP Minerals International he 的第 US 6312500 號(hào)美國(guó)專利描述了燒結(jié)紅土礦石的一種方法。在該專利中，必要時(shí)首先將礦石壓碎至小于一英寸O. 5km)的粒徑。然 ΜΙ ζ^ πΙ/Ι (rotary disc agglomerator) sKM^^^nl/l (drum agglomerator) 中通過(guò)將顆粒與濃硫酸混合來(lái)燒結(jié)顆粒。通常在空氣中固化燒結(jié)的顆粒，靜置足夠長(zhǎng)的一段時(shí)間使硫酸具有足夠的化學(xué)反應(yīng)時(shí)間以進(jìn)攻包含鎳的礦物，溶解一部分礦石，去除一部分包含的水(通過(guò)空氣蒸發(fā))并使堿性硫酸鹽和/或硅酸鹽或硅膠沉淀并形成粘合劑以保持剩余的礦石顆粒以球團(tuán)形式粘結(jié)在一起。固化時(shí)間能為一小時(shí)至若干天。由于產(chǎn)生了來(lái)自酸和礦石中存在的少量水分的放熱反應(yīng)的熱，燒結(jié)法中強(qiáng)或濃酸的使用是有利的。這能導(dǎo)致礦石材料更好的粉碎并暴露目標(biāo)金屬價(jià)值。然而，使用用于燒結(jié)的濃酸溶液的主要問(wèn)題之一是產(chǎn)生的燒結(jié)塊變得易碎，一旦燒結(jié)塊開(kāi)始破碎成為較小顆粒則導(dǎo)致堆的堵塞。濃酸的使用還能促進(jìn)不期望雜質(zhì)的溶解。Agatzini的希臘專利GR1001555教導(dǎo)了一種堆浸方法，其中能通過(guò)使用水或優(yōu)選包含IN至2N(49至98g/L)的硫酸的浸提溶液(浸濾劑)潤(rùn)濕礦石來(lái)燒結(jié)低級(jí)至非常低級(jí)的鎳和鈷氧化物礦石。Murrin Murrin Operations Pty Ltd 的國(guó)際專利公開(kāi)WO 2007143779涉及鎳紅土礦石的燒結(jié)方法，其中將待燒結(jié)的礦石材料的水分含量調(diào)整至預(yù)定水平，并使用酸濃度不超過(guò)約100g/L的包含酸的燒結(jié)溶液燒結(jié)礦石材料。教導(dǎo)了當(dāng)提供不犧牲燒結(jié)塊的結(jié)構(gòu)完整性的合適的燒結(jié)礦石材料(“燒結(jié)體”)時(shí)使用用于燒結(jié)的稀酸溶液。還教導(dǎo)了提高了堆浸出液的滲透速度和提取水平。申請(qǐng)人:驚奇的發(fā)現(xiàn)可使用落在GR1001555、US 6312500和WO 2007143779所包括的條件外的選定范圍的條件優(yōu)化鎳紅土礦石的燒結(jié)。貫穿本說(shuō)明書(shū)，術(shù)語(yǔ)“礦石”和“礦石材料”理解為包括礦石、礦石剔除材料、濃縮物、廢石或研磨材料(mill scats material)中的任何一種形式的鎳紅土。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明，提供了燒結(jié)鎳紅土礦石的方法，其包括步驟i)將待燒結(jié)的鎳紅土礦石材料送入燒結(jié)工序；和ii)向所述燒結(jié)工序中的礦石材料中添加包含硫酸的燒結(jié)溶液以提供燒結(jié)的礦石材料，其中所述燒結(jié)溶液的硫酸濃度為100g/L至400g/L。盡管存在在先專利公布的教導(dǎo)，但是申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)使用硫酸濃度為100g/L至400g/ L且優(yōu)選為14(^/1至觀(^/1的燒結(jié)溶液最適宜燒結(jié)鎳紅土礦石。與在先的燒結(jié)礦石相比， 鎳紅土礦石的最佳燒結(jié)提高了礦石堆的滲透性并能使燒結(jié)的礦石堆積成更高的堆，其反過(guò)來(lái)使堆浸方法實(shí)現(xiàn)了更有效的回收率，增加了產(chǎn)率并降低了成本。本發(fā)明的燒結(jié)方法能用于可選擇分別浸提的礦石的褐鐵礦部分或腐泥土部分，或用于礦石混合物的整體。燒結(jié)溶液包含的硫酸含量能使鎳紅土礦石的較小顆粒燒結(jié)成為較大顆粒。燒結(jié)溶液還可包含為水、地下鹽水、鹽溶液、高鹽溶液、海水、循環(huán)溶液或其混合物形式的水。在某些實(shí)施方案中，燒結(jié)溶液可包含來(lái)自下游堆浸工序的富集浸提溶液(PLS)。每噸礦石中添加至燒結(jié)步驟的硫酸的量隨待燒結(jié)的鎳紅土礦石的實(shí)際組成、礦石的水分含量、使用的酸和其它因素的變化而變化。通常，通過(guò)添加20kg至50kg的酸每干噸礦石材料來(lái)完成燒結(jié)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，通過(guò)添加約35kg的酸每干噸礦石來(lái)完成燒結(jié)。在某些實(shí)施方案中，在燒結(jié)步驟之前降低礦石的尺寸是有利的。在這些實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法還包括在礦石供給步驟之前將待燒結(jié)的鎳紅土礦石材料的尺寸降低至小于1英寸的步驟。能使用包括球磨機(jī)、壓碎器、錘磨機(jī)等在內(nèi)的任何合適的粉碎設(shè)備來(lái)降低礦石的尺寸。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)礦石的水分含量影響本發(fā)明的燒結(jié)步驟。因此，優(yōu)選預(yù)處理礦石以控制待燒結(jié)的礦石材料的水分含量。因此，在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法還包括在礦石供給步驟之前將待燒結(jié)的礦石材料的水分含量調(diào)整至預(yù)定水平的步驟。例如，在某些實(shí)施方案中，在燒結(jié)之前礦石材料的初始(自然)水分含量能為Wt/wt至40% wt/wt0能在燒結(jié)之前將該礦石材料的初始水分含量調(diào)整至選定的wt/wt至40% wt/wt的水分含量。 在其它的實(shí)施方案中，在燒結(jié)之前將礦石材料的水分含量調(diào)整至5% wt/wt至30% wt/wt0 在其它實(shí)施方案中，在燒結(jié)之前將礦石材料的水分含量調(diào)整至15% wt/wt至25% wt/wt0 在燒結(jié)之后，能通過(guò)添加或不添加水溶液將礦石材料的最終水分含量調(diào)整至5% wt/wt至 40% wt/wt0然而，應(yīng)當(dāng)理解，其它范圍可適合于特別的礦石。該水平隨特別的礦石的變化而變化，這依賴于來(lái)源和礦物學(xué)并通過(guò)針對(duì)各個(gè)情況的測(cè)試工作確定。如果進(jìn)行這樣的步驟則能在尺寸降低步驟之后、尺寸降低步驟之前或尺寸降低步驟過(guò)程中進(jìn)行該步驟。優(yōu)選地，將燒結(jié)的礦石固化一段時(shí)間，固化時(shí)間可為一小時(shí)至若干天，其依賴于在產(chǎn)生的顆粒內(nèi)發(fā)生的化學(xué)連接過(guò)程的完成。該水平隨各個(gè)特別的礦石的變化而變化，這依賴于礦石來(lái)源和礦物學(xué)。在多數(shù)情況下，對(duì)于各個(gè)特別的礦石需要實(shí)驗(yàn)確定最佳的固化時(shí)間。在這些實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法還包括在酸添加步驟之后在預(yù)定的固化時(shí)間內(nèi)將燒結(jié)的礦石固化的步驟。燒結(jié)的礦石材料的固化時(shí)間能為1小時(shí)至若干天的任何時(shí)間。
燒結(jié)步驟的燒結(jié)工序包括任何合適的燒結(jié)設(shè)備，例如筒式燒結(jié)機(jī)或旋轉(zhuǎn)盤式燒結(jié)機(jī)的一種或多種。詳述現(xiàn)在參照本發(fā)明特別優(yōu)選的實(shí)施方案來(lái)描述本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明，提供了燒結(jié)鎳紅土礦石的方法來(lái)提高該紅土礦石的堆浸特性。在典型的鎳紅土礦石堆浸方法中，必要時(shí)首先降低鎳紅土礦石的粒徑，例如通過(guò)在球磨機(jī)中壓碎至小于2. 54cm的平均粒徑，優(yōu)選為約6目(3350微米)至約2cm。在某些實(shí)施方案中，使鎳紅土礦石進(jìn)行水分調(diào)整步驟，其中如果需要在燒結(jié)之前， 通過(guò)空氣干燥堆中的礦石或通過(guò)向礦石中添加水將礦石的初始(自然)水分含量調(diào)整至預(yù)定水平。例如，在潮濕條件(降雨或類似條件)下，可曬干過(guò)濕的紅土以降低初始水分。使用工作臺(tái)或小的連續(xù)操作測(cè)定礦石的最終水分含量以確定除濃酸之外能向礦石中添加多少額外的水/溶液來(lái)制造具有良好滲透性的合格球團(tuán)。然后將壓碎的顆粒傳送至燒結(jié)階段以進(jìn)行燒結(jié)。在該階段中，將顆粒與燒結(jié)溶液混合以燒結(jié)礦石顆粒，所述燒結(jié)溶液優(yōu)選為包含約14(^/1至^Og/L的硫酸的溶液?？稍诒绢I(lǐng)域已知的旋轉(zhuǎn)盤式裝置、筒式裝置或其它合適的裝置中進(jìn)行燒結(jié)步驟?？蓪⒘蛩崤c包括鹽水、地下鹽水、淡水、海水、高鹽溶液或循環(huán)溶液的水的來(lái)源混合。通常使用的硫酸的量是進(jìn)攻礦石中消耗酸的礦物材料(通常是從礦石中存在的硅酸鎂中容易獲得的MgO)必須的量。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)量為約35kg的硫酸每噸礦石(干基)。然而，所述量能為約20kg至約50kg 的硫酸每噸礦石(干基)。產(chǎn)生的燒結(jié)顆粒(球團(tuán))的平均粒徑為約6目(3350微米)至約 2. 54cm。通常將燒結(jié)的球團(tuán)固化一段時(shí)間，固化時(shí)間為一小時(shí)至若干天，這依賴于發(fā)生的化學(xué)連接過(guò)程的完成。優(yōu)選地，固化時(shí)間為約4小時(shí)至10小時(shí)。在固化過(guò)程中，在空氣中儲(chǔ)存燒結(jié)的礦石顆粒(通常為球團(tuán)形式)，靜置足夠長(zhǎng)的一段時(shí)間使硫酸具有足夠的化學(xué)反應(yīng)時(shí)間以溶解一部分礦石并通過(guò)空氣蒸發(fā)去除一部分包含的水使得堿性硫酸鹽和/或硅酸鹽或硅膠沉淀并形成粘合劑以保持剩余的礦石顆粒以球團(tuán)形式連接在一起。化學(xué)連接過(guò)程包括使用用于膠溶作用的強(qiáng)酸使沉淀硅膠再增溶(resolubilisation)和來(lái)自礦石的鐵和鎂溶解。在固化過(guò)程中，過(guò)量的水蒸發(fā)且一部分水被視為結(jié)晶水并導(dǎo)致在制造具有確定的物理強(qiáng)度的固體球團(tuán)的固體顆粒之間充當(dāng)化學(xué)連接劑的鎂-鐵-硅膠“膠”的再沉淀。 固化時(shí)間是需要從“膠”相中去除過(guò)量的水或游離水的量的函數(shù)。 然后，使燒結(jié)的球團(tuán)形成具有底部和頂部的堆。將浸提溶液應(yīng)用于堆的頂部并允許其通過(guò)堆向下滲透。在堆的底部收集PLS并可再利用、收集PLS以用于鎳(和/或鈷) 或二者的組合的回收。浸提溶液優(yōu)選為硫酸。浸提溶液可為償還已回收的金屬價(jià)值的再利用的溶液。優(yōu)選地，將球狀燒結(jié)礦石形成兩堆或一系列堆并以逆流方法浸提。在本發(fā)明的實(shí)踐中，約20kg至約50kg的硫酸每噸礦石是制造具有期望的物理特性的球團(tuán)以經(jīng)受堆積礦石導(dǎo)致的搬運(yùn)和堆積負(fù)載所需的全部酸?？傊?，根據(jù)Knappes滲透試驗(yàn)，使用140g/L至^Og/L的硫酸的燒結(jié)溶液的用于燒結(jié)的最佳的燒結(jié)酸的量為每噸礦石約35kg的硫酸。在本說(shuō)明書(shū)(包括權(quán)利要求)中使用術(shù)語(yǔ)“包含(comprise) ”、“包含 (comprises) ”、“包含(comprised) ”或“包含(comprising) ”的情況下，將其理解為說(shuō)明存在規(guī)定的特征、整數(shù)、步驟或成分，但不排除一種或多種其它的特征、整數(shù)、步驟、成分或其組合的存在。
權(quán)利要求
1.燒結(jié)鎳紅土礦石的方法，其包括下列步驟i)將待燒結(jié)的鎳紅土礦石材料送入燒結(jié)工序；和ii)向所述燒結(jié)工序中的礦石材料中添加包含硫酸的燒結(jié)溶液以提供燒結(jié)的礦石材料，其中所述燒結(jié)溶液的酸濃度為100g/L至400g/L。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述燒結(jié)溶液的酸濃度為140g/L至^Og/L。
3.如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中以20kg至50kg的酸每噸礦石材料的方式添加燒結(jié)溶液。
4.如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中以約35kg的酸每噸礦石的方式添加燒結(jié)溶液。
5.如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其還包括下列步驟在將待燒結(jié)的礦石材料送入所述燒結(jié)工序之前將所述待燒結(jié)的礦石材料的水分含量調(diào)整至預(yù)定水平。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中在燒結(jié)之前將所述礦石材料的水分含量調(diào)整至5% wt/wt M 30% wt/wt。
7.如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其還包括下列步驟在將待燒結(jié)的鎳紅土礦石材料送入所述燒結(jié)工序之前將所述待燒結(jié)的鎳紅土礦石材料的尺寸降低至小于1英寸。
8.如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其還包括在預(yù)定的固化時(shí)間內(nèi)固化所述燒結(jié)的礦石的步驟。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述燒結(jié)的礦石材料的固化時(shí)間為1小時(shí)至10天。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其中所述燒結(jié)的礦石材料的固化時(shí)間落入約1小時(shí)至10小時(shí)的范圍內(nèi)。
11.如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述燒結(jié)工序包括一個(gè)或多個(gè)筒式燒結(jié)機(jī)或旋轉(zhuǎn)盤式燒結(jié)機(jī)。
12.如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述燒結(jié)溶液包含來(lái)自下游堆浸工序的富集浸提溶液。
全文摘要
燒結(jié)鎳紅土礦石的方法，其包括下列步驟i)將待燒結(jié)的鎳紅土礦石材料送入燒結(jié)工序；和ii)向所述燒結(jié)工序中的礦石材料中添加包含硫酸的燒結(jié)溶液以提供燒結(jié)的礦石材料，其中所述燒結(jié)溶液的酸濃度為100g/L至400g/L。
文檔編號(hào)C22B1/14GK102301017SQ201080005728
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2010年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月2日
發(fā)明者亞當(dāng)·肖恩·莫羅尼, 斯科特·托馬斯, 納爾遜·莫若 申請(qǐng)人:Bhp比利通Ssm開(kāi)發(fā)有限公司