一種連續(xù)加壓氧浸處理高硫物料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種加壓氧浸濕法冶煉工藝，尤其是一種連續(xù)加壓氧浸處理高硫物料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]中國是一個鈷、鎳資源缺乏的國家，每年均大量進(jìn)口滿足生產(chǎn)需求，隨著資源枯竭，鈷、鎳原料現(xiàn)主要來源于原生礦、次生礦浮選高硫精礦。這類原料成份相對復(fù)雜，通常物料含低價態(tài)硫在4-35%之間，且含有鈷、鎳、銅三者至少之一。常規(guī)采用火法冶煉或火法濕法結(jié)合冶煉，均產(chǎn)生大量的二氧化硫氣體，造成環(huán)境污染，同時金屬收率低；若采用常壓濕法冶煉，則存在氧化劑用量大成本高、反應(yīng)時間長、大量鐵被浸出，后續(xù)工段除雜難度大、投資規(guī)模大、金屬收率低、浸出渣含大量單質(zhì)硫需要處理等問題。上世紀(jì)中葉，國外采用加壓氧浸工藝，最先采用氨體系加壓氧浸工藝，逐漸被酸性體系加壓氧浸工藝替代，部分采用火法富集成鎳锍結(jié)合加壓氧浸工藝。近年，國內(nèi)也出現(xiàn)采用加壓氧浸全濕法處理精礦工藝，公開號CN1352308A的中國專利“一種從含銅低的硫化鎳物料提取鎳的方法”中，處理鎳精礦和含銅較低的鎳锍，在壓力浸出過程添加一定量硫磺才能維持反應(yīng)熱量、且銅不被浸出，因此，渣中的銅還需要其他工藝回收銅；公開號CN1786225A的中國專利“一種含鐵硫化鎳物料的濕法處理方法”中，處理化學(xué)沉淀產(chǎn)出的含鐵硫化鎳物料，該方法添加有添加劑降低單質(zhì)硫的影響；公開號CN 103725899 A的中國專利“一種浸出古巴鎳鈷原料的方法”中，提供了一種處理古巴鎳鈷原料的方法，浸出溫度130-160°C，加壓氧浸壓力0.3-0.8MPa，浸出時間2-4h，浸出時間相對較長，且專利中的工藝參數(shù)不適合處理高硫精礦；公開號CN1187221A的中國專利“由硫化濃縮物提取銅的濕法冶金工藝”中，提供了一種添加碳素材料添加物氧化壓力浸出處理黃銅礦，此工藝采用添加劑以消除單質(zhì)硫?qū)龅挠绊?，浸出渣含大量硫，渣的后續(xù)處理也是一大難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種連續(xù)加壓氧浸處理高硫物料的方法，實現(xiàn)連續(xù)加壓氧浸，浸出過程無需添加添加劑消除單質(zhì)硫?qū)龅挠绊?，反?yīng)過程自熱，無需添加單質(zhì)硫或蒸汽維持反應(yīng)溫度，浸出時間短，金屬收率高，生產(chǎn)能耗低，生產(chǎn)運行的連續(xù)性、平穩(wěn)性和安全性更高。
[0004]本發(fā)明的一種連續(xù)加壓氧浸處理高硫物料的方法，包括如下步驟:
1、備料:高硫物料經(jīng)過混合、破碎、分級、漿化、預(yù)酸化、稀釋等工序得到合格礦漿。
[0005]所述高硫物料是由含低價態(tài)硫的鈷、銅和鎳三種有價金屬至少之一構(gòu)成，通常低價態(tài)硫含量不低于4%。
[0006]優(yōu)選的高硫物料可為精礦和化學(xué)沉淀物。
[0007]優(yōu)選的合格礦漿的指標(biāo)為:礦漿的固體低價態(tài)硫含量8-24%，固體總含量10-35%，固體粒度-300目彡90%，礦漿pH值1.5-5，礦漿溫度彡50 °C。
[0008]優(yōu)選的礦漿預(yù)酸化和稀釋處理可采用步驟5換熱后的浸出液、洗后液或兩者的混合液進(jìn)行。
[0009]2、加壓氧浸造液:將礦漿、氧、冷介質(zhì)連續(xù)輸送至壓力容器內(nèi)，礦漿、氧、冷介質(zhì)充分?jǐn)嚢杞佑|并反應(yīng)，反應(yīng)放熱維持高溫高壓強化浸出過程，通過控制冷介質(zhì)的量控制反應(yīng)溫升變化，通過控制氧的量控制反應(yīng)氧分壓，從而反應(yīng)總壓得到控制，在設(shè)定條件下發(fā)生氧化反應(yīng)，目標(biāo)金屬進(jìn)入溶液，浸出后的礦漿連續(xù)從壓力容器排出。
[0010]優(yōu)選的氧可為工業(yè)級純氧或富氧(主含量多80%)，氧氣用量與低價硫的質(zhì)量比為
1.8-2.4:1。
[0011]優(yōu)選的加壓氧浸處理高硫精礦造液的工藝參數(shù)為:反應(yīng)液固比4:1-12:1，溫度為180-210°C，氧分壓為0.35-0.6MPa，總壓為1.4-2.5MPa，反應(yīng)停留時間為1.5_3h。
[0012]優(yōu)選的加壓氧浸處理化學(xué)沉淀物造液的工藝參數(shù)為:溫度為140_160°C，氧分壓為0.2-0.35MPa，總壓為0.5-lMPa，反應(yīng)停留時間為1.5_2h。
[0013]優(yōu)選的冷介質(zhì)可為工藝用水、采用步驟5換熱后的洗后液、洗渣出水或兩者的混合液，通過冷介質(zhì)控制的反應(yīng)溫升變化范圍在-10°C /h至10°C /h之間，以-5°c /h至5°C /h為最佳。
[0014]優(yōu)選的礦漿中的低價態(tài)硫氧化成硫酸根。
[0015]3、閃蒸、液固分離:浸出礦漿連續(xù)經(jīng)一級閃蒸減壓降溫，閃蒸后礦漿經(jīng)液固分離后得到浸出液，浸出渣送洗滌步驟。
[0016]優(yōu)選的閃蒸后礦漿溫度彡105°C，壓力彡0.15MPa ；
優(yōu)選的控制浸出液終酸為5-40g/L，部分浸出液換熱后用于礦漿預(yù)酸化和稀釋用水，部分浸出液換熱后重新返回固液分離系統(tǒng)，剩余部分開路至后續(xù)回收工序回收有價金屬。
[0017]4、洗滌:包括排汽洗滌和浸出渣洗滌；排汽包括加壓氧浸反應(yīng)排汽和閃蒸減壓降溫排汽，排汽夾帶物經(jīng)洗滌后達(dá)標(biāo)排放；浸出渣經(jīng)洗滌達(dá)標(biāo)后通過綜合處理可用作生產(chǎn)磚、水泥的原料。
[0018]優(yōu)選的洗滌用水可采用工藝用水、換熱的洗后液或二者搭配。
[0019]優(yōu)選的控制排汽洗后液pH為1-4，洗后液溫度控制在75_95°C，洗后液換熱后用于礦漿預(yù)酸化和稀釋用水或加壓氧浸出反應(yīng)冷介質(zhì)；
優(yōu)選的浸出渣經(jīng)洗滌后渣含可溶有價金屬含量< 0.05%，控制洗渣出水pH為3-6，洗渣出水換熱后用作反應(yīng)冷介質(zhì)；
5、換熱:浸出液、洗后液、洗渣出水與其他工序中需要加熱的介質(zhì)進(jìn)行熱量交換，換熱后浸出液、洗后液、洗渣出水溫度<50°C，介質(zhì)則加熱至需要的溫度。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有工藝技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
1、本發(fā)明利用物料中低價硫氧化過程放熱維持反應(yīng)溫度，無蒸汽消耗，且無任何添加劑消耗，換熱后的浸出液部分返備料預(yù)酸化，無硫酸消耗，氧氣利用率高達(dá)85%，氧氣也是浸出過程中唯一的生產(chǎn)輔料，生產(chǎn)輔料成本低。
[0021]2、本發(fā)明采用通入冷介質(zhì)的方式，消耗反應(yīng)過程中多余的熱量，反應(yīng)溫升得到有效控制，生產(chǎn)安全、平穩(wěn)、易控；反應(yīng)的熱能通過換熱得到充分綜合利用。
[0022]3、本發(fā)明采用一段加壓連續(xù)浸出，一段閃蒸連續(xù)降溫減壓，浸出渣無需處理回收硫，整個生產(chǎn)流程連續(xù)作業(yè)，主流程短，相同的生產(chǎn)規(guī)模，設(shè)備規(guī)模更小，投資更省、效率更尚ο
[0023]4、本發(fā)明采用連續(xù)處理高硫物料的方法，生產(chǎn)運行能夠連續(xù)作業(yè)，適合自動化連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高、自動控制程度高、勞動強度低、生產(chǎn)環(huán)境好。
[0024]5、本發(fā)明生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生廢水、廢氣，含鐵量高的浸出渣已成功用于生產(chǎn)磚、水泥的原料之一，浸出渣無害化利用，是無污染的環(huán)保型工藝。
[0025]6、本發(fā)明對礦漿中低價硫的含量有一定要求，但對原料的金屬含量無要求，即對原料的適用性強，針對高硫精礦或化學(xué)沉淀物采用不同的工藝參數(shù)；浸出液相對純凈，后續(xù)工段除鐵成本較低；且有價金屬Co、N1、Cu金屬收率分別高達(dá)99%、98%、98%以上，經(jīng)濟效益好。
【附圖說明】
[0026]圖1和圖2為本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0027]本發(fā)明通過操作步驟并參照附圖展開描述。但是熟悉本領(lǐng)域的人員將很容易地證明或理解，本發(fā)明的各操作步驟可以進(jìn)行拓展也能實現(xiàn)各步驟的目的。
[0028]步驟1物料是由含低價態(tài)硫的鈷、銅和鎳三種有價金屬至少之一構(gòu)成，且低價態(tài)硫含量不低于4%，物料可為精礦和化學(xué)沉淀物。備料的混合、破碎、分級、漿化、預(yù)酸化、稀釋等工序，可根據(jù)物料特性進(jìn)行組合優(yōu)化或減少，如物料呈塊狀，可以先進(jìn)行破碎、分級，如物料呈粉狀且粒度已達(dá)標(biāo)，因此無需再經(jīng)破碎、分級等工序；同理，可采用步驟5換熱后的浸出液、洗后液或兩者的混合液進(jìn)行礦漿預(yù)酸化和稀釋處理，備料步驟提供成份穩(wěn)定、指標(biāo)合格的礦漿，礦漿指標(biāo)為:礦漿的固體低價