[发明专利]含铜和/或金的精矿的部分焙烧方法

说明书

上述发明描述了从含有铜、镍和/或金的矿石颗粒中除去砷和/或锑的硫化物的方法。将矿石颗粒进料到反应器中，其中将流化气体注入反应器中以形成含有至少一部分该矿石颗粒的流化床。将该矿石颗粒在惰性颗粒存在下加热到500和850℃之间的温度，并从该反应器中排出。至少60重量％的该惰性颗粒形成该流化床的第一区域，和至少60重量％的该矿石颗粒在该第一区域上方形成第二区域。

本发明涉及用于从含有铜、镍和/或金的矿石颗粒中除去砷和/或锑的硫化物的方法和设备，其中将矿石颗粒进料到反应器中，其中将矿石颗粒在惰性颗粒存在下在流化床中加热到500和850℃之间的温度，并且其中将矿石颗粒从反应器中排出。

从硫化矿石中获得铜(Cu)、钴(Co)、镍(Ni)、金(Au)和锌(Zn)。这些金属本身代表可以以各种方式进一步加工的有价值产物，但是必须以非常纯的形式存在以用于该进一步处理。这种纯度通过火法冶金法产生。火法冶金被理解为对已经获得的金属或矿石的进一步热处理，要么通过氧化方法，即通过加入氧来加热，要么通过还原方法，即在优选气态还原剂的存在下加热。

火法冶金方法之一是部分焙烧。部分焙烧是将精矿清洁掉砷和/或锑的硫化物的方法，从而为下游工艺步骤(例如铜熔炼炉)生产合适的原料。在铜部分焙烧的情况下，精矿例如硫砷铜矿(Cu₃AsS₄)或砷黝铜矿(Cu₁₂As₄S₁₂)，含有显著量的砷，这对于下游的火法冶金和湿法冶金处理是不期望的，并且必须在很大程度上被去除。在500和850℃之间的温度下，发生一系列化学反应，导致固体和气态化合物的形成以及硫氧化。作为一个例子，下面给出硫砷铜矿的除砷反应：

大部分的能量产生来自硫氧化，然而进一步的反应是放热的。硫氧化可以以包括硫气体的氧化和气态或固态硫化物的氧化的方式发生。然而，只有一部分硫被氧化。部分焙烧固体产物通常含有硫化物形式的15-25重量％范围内的硫百分比。另一方面，精矿进料含有硫化物形式的25-35重量％硫。在工艺气体清洁后，由二氧化硫产生硫酸。

此外，离开反应器后的矿石的砷含量低于0.3重量％。在其他化合物当中各自的矿物学组成包括例如斑铜矿(Cu₅FeS₄)、黄铜矿(CuFeS₂)、脉石材料、磁铁矿(Fe₃O₄)、赤铁矿(Fe₂O₃)、辉铜矿(Cu₂S)、磁黄铁矿(FeS)，少量的铁-砷酸盐和与进料到焙烧炉的精矿组成相关的矿物质。总砷含量取决于有形成砷酸盐的倾向的元素。如果精矿还含有汞，则可以通过所谓的Calomel工艺处理废气。尤其在I.Wilkomirsky I.,R.Parra,F.Parra和E.Balladares在智利圣地亚哥的Copper 2013上的文章“Physico-chemistry andKinetics Mechanisms of Partial Roasting of High–Arsenic Copper Concentrates”和在A.G.Berg和M.Andersson,在智利圣地亚哥的Copper 2013上的文章“Development of partial roasting technology for arsenic containing copperconcentrates”中找到所有这些反应的细节。

部分焙烧的主要问题之一是烧结。烧结是形成处于“熔化”状态的相的结果，该“熔化”状态可通过由于局部硫氧化(伴随着不充分的局部热传递到流化床的其余部分)所致的热点引发，或者通过增加的化合物浓度导致甚至在正常的工艺温度下的“熔化相”。进一步的机制涉及由于矿石颗粒的颗粒内反应而导致的连续颗粒生长。因此，形成“熔化相”，连续颗粒生长是矿石/煅烧物与化学惰性物质的关系的函数，而在引入氧的区域中特别关注热点的形成。因此，烧结主要与以下有关：(i)反应器喷嘴网格附近(ii)反应器的热关闭，其中流化空气停止，这是因为形成熔化相的潜在化合物的浓度被最大化，而不存在颗粒的移动和(iii)启动程序，因为系统在从固定床到流化床状态过渡期间易于发生热点。