ES2991619T3 - Proceso para la calcinación de concentrados y/o residuos de sulfuro metálico - Google Patents
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Abstract
La invención describe un procedimiento para tostar concentrados de metal. Las partículas de concentrado se introducen en un tostador donde se tratan térmicamente a una temperatura en el intervalo de 500 y 1200 °C en un lecho fluidizado para formar un calcinado. Al menos partes del calcinado se retiran del tostador junto con una corriente de gas como fracción sólida. Las partículas de concentrado con un diámetro al menos un 50 % menor que el diámetro medio de las partículas de concentrado se separan como partículas pequeñas y/o dichas partículas de la fracción gas-sólido se separan en al menos un paso como partículas pequeñas de calcinado y/o dichas partículas se obtienen en otro paso hidrometalúrgico como otras partículas. Las partículas pequeñas y/o al menos parte de las partículas pequeñas de calcinado y/o al menos partes de las otras partículas se peletizan, con lo que al menos el 80 % de los pellets presentan un diámetro de al menos el 80 % del diámetro medio de las partículas de concentrado. Los pellets se introducen en el tostador. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Proceso para la calcinación de concentrados y/o residuos de sulfuro metálico
La invención se refiere a un proceso para la calcinación de concentrado de sulfuro metálico, en el que partículas de concentrado se alimentan a un calcinador en el que se tratan térmicamente a temperaturas de entre 500 y 1200°C en un lecho fluidizado para formar una calcina, y en el que al menos partes de la calcina se extraen del calcinador junto con una corriente de gas como fracción sólida.
Los procesos de calcinación típicos se ocupan de la calcinación de oro, pirita, cinc, cobre, cobalto, níquel y PGM. Los procesos de calcinación pueden realizarse usando alimentación seca y alimentación en suspensión. En el caso de la alimentación en suspensión, la suspensión se alimenta desde un tanque de suspensión a una caja de distribución de suspensión. Dentro de la caja de distribución de suspensión, se añade agua para controlar la temperatura del calcinador. Alternativamente, la suspensión alimentada que entra en el calcinador se deshidrata. Los tipos de reactor típicos para un calcinador son reactor de lecho fluidizado, horno rotatorio o horno de soleras múltiples.
En el caso de un reactor de lecho fluidizado, se extraen gases y al menos partículas pequeñas del concentrado calcinado (calcina) a través de la parte superior del calcinador y se alimentan a al menos un dispositivo de separación para separar partículas sólidas. El al menos un dispositivo de separación de gas-sólidos puede estar diseñado como enfriador evaporativo y/o caldera de recuperación de calor (enfriador denominado combinado), ciclón/ciclones conectado(s) en paralelo o en serie. Además, está previsto un precipitador electrostático (PES) aguas abajo del dispositivo de separación, que es por lo que un enfriamiento de la mezcla de gas-sólidos es particularmente importante. Usar una caldera de recuperación de calor tiene la ventaja adicional de producir vapor saturado/supercalentado para uso interno o para la producción de electricidad.
Las corrientes de calcina combinadas extraídas directamente del lecho fluidizado, del enfriador, de los ciclones y/o del precipitador electrostático entran eventualmente en la etapa de lixiviación. Alternativamente, por ejemplo, en el caso de cobre, las partículas de calcina pueden dirigirse a una operación de fundidor o de unidad de horno eléctrica.
La tendencia general de que los concentrados de sulfuro se vuelvan de tamaño más fino afecta al funcionamiento de los calcinadores hoy en día significativamente. Está justificado basándose en las calidades de mineral en descenso a nivel mundial, que permite una producción de concentrado a un rendimiento de metal deseado a un tamaño de partícula bajo. Los problemas típicos encontrados durante la calcinación son los siguientes. Durante el funcionamiento de calcinadores de lecho fluidizado con burbujeo (típicos para cinc, pirita, cobre, níquel, cobalto y metales PGM) se produce una oxidación de partículas de concentrado pequeñas en la parte superior del calcinador, conduciendo así al problema de una diferencia de temperatura significativa entre la parte inferior del calcinador (lecho de calcinador) y su parte superior (altura libre). Como resultado, la capacidad del horno calcinador es limitada dado que la temperatura en la altura libre puede superar los 1000°C y alcanzar un intervalo por encima de las especificaciones refractarias. Además, la cantidad de partículas de calcina pequeñas extraídas de la parte superior del calcinador aumenta, lo que tal como se explica más adelante es pero en términos de la composición de azufre de sulfuro y de sulfato en comparación con las partículas de calcina retiradas de la parte inferior del reactor (por medio de una salida de flujo inferior o de flujo superior). En el caso de lechos fluidizados en circulación, las partículas de concentrado (calcina) pequeñas no pueden separarse selectivamente mediante el ciclón de recirculación y esto conduce a una composición química no óptima, expresada como un contenido de carbono orgánico aumentado en la calcina, y problemas adicionales en la etapa de lixiviación aguas abajo.
La diferencia de temperatura explicada anteriormente conduce también a un empeoramiento de las partículas no extraídas a través de la parte superior del calcinador, es decir aquellas retiradas de las salidas de flujo superior y de flujo inferior de calcinador. Esto puede entenderse, dado que la diferencia de temperatura entre la parte superior y la parte inferior del calcinador puede conducir a una temperatura menor que la especificada en la región de calcinador inferior, conduciendo así a un contenido de azufre de sulfuro aumentado.
La problemática mencionada anteriormente se refleja directamente en la etapa de lixiviación. En el caso de calcinación de sulfuro de cinc, el azufre presente como sulfato (particularmente asociado a partículas de calcina pequeñas, es decir aquellas extraídas como fracción de gas-sólidos de la parte superior del calcinador y haciendo referencia al enfriador, al ciclón/a los ciclones y al precipitador electrostático) conduce a una corriente de purga mayor del circuito electrolítico que tiene que neutralizarse y esto está asociado con costes. Además, una formación de ferrita de cinc que está asociada a temperatura y por tanto a un control de temperatura insuficiente conduce a mayores requisitos de energía en el circuito de lixiviación. Incluso pero, el sulfuro de cinc no convertido da como resultado una reducción de la recuperación de cinc.
En esta etapa de lixiviación, en el caso de concentrados que portan oro dobles refractarios, el carbono orgánico contenido conducirá a problemas con respecto a la recuperación de oro a través de un fenómeno denominado “pregg robing”. Se conoce ampliamente que los complejos de oro-cianuro disueltos se absorben mediante carbono orgánico, conduciendo así a una pérdida de oro. El mecanismo anterior es similar al caso para carbono activado, sin embargo el carbono activado puede retenerse a través de respectivos tamices.
Normalmente entre el 10 y el 100% en peso de la carga de calcinador global se extrae a través de la parte superior del calcinador de lecho fluidizado. Sin embargo, la composición de las partículas extraídas del lecho difiere significativamente de las partículas retiradas de la parte superior del calcinador. Los aspectos principales a este respecto son el contenido de azufre de sulfuro y de sulfato. Las partículas extraídas del lecho (cerca de la parte inferior a través de una salida de flujo superior o una de flujo inferior muestran un contenido de azufre de sulfuro de menos del 0,1% en peso y/o un contenido de azufre de sulfato de menos del 0,5% en peso, mientras que las partículas de la parte superior del calcinador presentan un contenido de azufre de sulfuro del 0,3 - 8% en peso y/o un contenido de azufre de sulfato de hasta el 40% en peso. Esto se debe al hecho de que las partículas del lecho fluidizado tienen un mayor tiempo de residencia, que es por lo que el azufre de sulfuro y/o el carbono pueden oxidarse en el calcinador y que las temperaturas de calcinación dentro del calcinador no permiten la sulfatación de un número de componentes, por ejemplo, hierro, que es por lo que su cantidad de azufre de sulfato está minimizada.
Es estado de la técnica recircular partículas del dispositivo de separación de gas-sólidos para potenciar el tiempo de residencia y, por tanto, garantizar una mayor tasa de calcinación así como un menor contenido de carbono y/o de azufre de sulfuro y/o de sulfato.
El documento US 3.094.409 A se refiere a un método para calcinar sulfuros de metal que contienen Ni para dar una calcina con bajo contenido de azufre. El objetivo es ejecutar el proceso a temperaturas por encima del punto de ablandamiento del material de sulfuro inicial, al tiempo que se evita sustancialmente la fusión entre las partículas de sulfuro o de calcina, y producir un producto de óxido granular, libre de polvo. Como primera etapa, se enseña peletizar el material y, como segunda etapa, alimentarlo a un reactor de lecho fluidizado en el que se calcina los pélets. Las partículas pequeñas contenidas en el gas de escape se recirculan a la etapa de peletización, desde la que se alimentan de nuevo al lecho fluidizado. El diámetro de las partículas peletizadas es de entre 65 de malla y 0,5 pulgadas (lo que significa entre ~0,25 mm y ~1,25 cm).
El documento WO 2012/113980 se refiere también a la calcinación de Ni. Se forman precipitados de sulfuro de níquel mediante precipitación con un tamaño de aproximadamente 5-20 pm y se someten en primer lugar a micropeletización. El tamaño de los micropélets se controla para estar en la región de 0,2-1 mm. Desde allí, los pélets obtenidos se alimentan a un lecho fluidizado, en el que se calcinan. El polvo extraído junto con los gases de escape del lecho fluidizado se recirculan a la micropeletización, donde se usa como aglutinante.
Sin embargo, una fracción de partículas con diámetros muy bajos, especialmente por debajo de 15 pm, son tan pequeñas que no se separan selectivamente en el dispositivo de separación y se pasan de vuelta al reactor, pero se extraen junto con una corriente de gas a las etapas de proceso posteriores. Además, la recirculación de la manera mencionada anteriormente tampoco abordaría los problemas de diferencia de temperatura entre la parte superior y la parte inferior del calcinador ni la cuestión de la formación de ferrita.
Resumiendo, las partículas particularmente finas se elevarán hasta la parte superior y se extraerán desde allí muy rápidamente, a etapas en las que se promueve una sulfatación no deseada, lo que implica que la conversión de calcinación así como el menor contenido de azufre de sulfuro y/o de sulfato y/o el carbono está vinculada/o al tamaño de partícula. La vinculación al contenido de azufre de sulfato y al tamaño de partícula puede entenderse porque se produce sulfatación en gran medida mientras se enfría el flujo de gas/sólidos dentro del enfriador (enfriador evaporativo o caldera de recuperación de calor). Para partículas con un diámetro muy bajo en comparación con el diámetro promedio, también la recirculación mostraría efectos muy bajos en cuanto a la conversión. Además, las partículas pequeñas elevadas hasta la parte superior de calcinador provocarían una liberación de calor local, como resultado de su oxidación en este punto, conduciendo así a una diferencia de temperatura demasiado alta entre la parte superior y la parte inferior del calcinador, lo que conduce a disminuir la capacidad del calcinador, a limitaciones potenciales en cuanto a la vida útil refractaria así como a la formación de ferrita.
Por tanto, el razonamiento subyacente detrás de la presente invención es encontrar una posibilidad para calcinar sin encontrar problemas en la calcinación y etapas de proceso posteriores, tal como la lixiviación, provocados por diferencias de temperatura dentro del calcinador, una calcinación incompleta, la formación de ferrita y la sulfatación aguas abajo que conduce a una calcina que contiene un alto contenido de sulfuro y/o sulfato y/o carbono.
Este objeto se soluciona mediante un proceso con las características según la reivindicación 1.
En detalle, la invención propone una separación de las partículas de concentrado antes de alimentarlas al calcinador, donde se tratan de manera similar a temperaturas de entre 500 y 1200°C en un lecho fluidizado para desde calcina. Las partículas de concentrado con un diámetro al menos un 50% menor que el diámetro promedio de las partículas de concentrado se separan como partículas pequeñas. Las partículas pequeñas pueden usarse directamente tras la separación, o pueden almacenarse temporalmente en una balsa o presa como escorias. Tales “escorias” pueden usarse a través de algún procesamiento adicional tal como se propone también en el presente documento.
Adicional o alternativamente, las partículas extraídas del calcinador junto con una corriente de gas como fracción de gas-sólidos se separan en al menos una etapa como partículas de calcina pequeñas. Entonces, las partículas pequeñas separadas del concentrado y/o las partículas de calcina pequeñas de la fracción de gas-sólidos se peletizan mezclándolas, opcionalmente con el uso de un humectante/aglutinante líquido. Al menos el 80% en peso de los pélets presentan un diámetro de al menos el 80% del diámetro promedio de partículas de concentrado.
El 80% en peso de los pélets tendrían un tamaño de partícula de menos de 3 mm para una buena fluidización en el calcinador. Incluso más preferiblemente, el 40-80% de los pélets deberían estar por debajo de 0,5 mm para mejorar la circulación si se usa un calcinador de lecho fluidizado en circulación. De ese modo, se consigue un tiempo de residencia muy homogéneo. Como resultado se alcanzan tiempos de residencia más largos/adecuados para los pélets y por tanto una minimización del azufre de sulfuro y/o de sulfato y/o carbono. Además, también se minimiza el azufre de sulfato porque se produce menos sulfatación como resultado de que se arrastran menos partículas al enfriador, cuyas temperaturas inferiores en combinación con la concentración de gas de dióxido/trióxido de azufre permiten una sulfatación adicional de varios componentes, por ejemplo, hierro, que no se favorecen dentro del el calcinador. Además, la reducción del flujo de partículas de concentrado pequeñas que se arrastran hasta la parte superior del calcinador, debido a la peletización, conduce a una reducción significativa de la diferencia de temperatura entre la parte superior y la parte inferior del calcinador y por tanto permite mantener la capacidad de diseño, prolongar la vida útil refractaria y minimizar la formación de ferrita, al tiempo que permite una oxidación/combustión casi completa del azufre y/o carbono contenido.
Resumiendo, partículas de concentrado se alimentan a un calcinador, donde se tratan térmicamente a temperaturas de entre 500 y 1200°C, preferiblemente de 600 a 950°C en un lecho fluidizado para formar una calcina. Al menos partes de la calcina se extraen del calcinador junto con una corriente de gas como fracción sólida. Partículas de concentrado con un diámetro al menos un 50%, preferiblemente un 75% menor que el diámetro promedio de las partículas de concentrado se separan como partículas pequeñas, que pueden utilizarse directamente o almacenarse como escorias, y/o partículas de la fracción de gas-sólidos se separan en al menos una etapa como partículas de calcina pequeñas. Adicional o alternativamente es posible usar partículas de otro proceso hidrometalúrgico como otras partículas que pueden utilizarse directamente o almacenarse como escorias y que pueden usarse en combinación con partículas adicionales. Las partículas pequeñas y/o las partículas de calcina pequeñas y/o las otras partículas, potencialmente en combinación con partículas adicionales, se peletizan, opcionalmente se mezclan con un aglutinante líquido para formar pélets, con lo que al menos el 80% en peso de los pélets presentan un diámetro de al menos el 80% del diámetro promedio de partículas de concentrado, mientras que el 80% en peso de las partículas tienen preferiblemente un tamaño de partícula menor de 3 mm para una buena fluidización e incluso más preferiblemente el 40-80% tienen un tamaño de partícula menor de 0,5 mm para una buena recirculación en el lecho fluidizado en circulación, y los pélets se alimentan al calcinador.
Debe declararse que las otras partículas que resultan de un proceso hidrometalúrgico pueden peletizarse conjuntamente con partículas adicionales, que pueden ser diferentes de las partículas pequeñas o las partículas de calcina pequeñas. Por ejemplo, un producto de cinc puede usar la corriente de concentrado completa como partículas adicionales.
Preferiblemente, las partículas de calcina pequeñas se separan en una caldera de recuperación de calor, y/o un enfriador evaporativo, y/o un ciclón, un precipitador electrostático para separar las partículas de calcina pequeñas de una manera constante y fiable.
El concentrado de metal contiene al menos el 45% en peso de cinc, al menos el 60% en peso de pirita, al menos 2 g/t de oro, al menos el 15% en peso de cobre, al menos el 40% en peso de níquel, al menos el 1% en peso de cobalto o al menos 100 g/t de PGM (metales del grupo del platino que contienen rutenio, rodio, paladio, osmio, iridio y platino) para garantizar un alto rendimiento de metal.
Se prefiere más que el concentrado de metal contenga al menos el 45% en peso de cinc, con lo que el diámetro promedio de las partículas de concentrado sea de entre 5 y 40 gm, que el concentrado de metal contenga al menos el 60% en peso de pirita, con lo que el diámetro promedio de las partículas de concentrado sea de entre 5 y 90 gm, que el concentrado de metal contenga al menos 2 g/t de oro, con lo que el diámetro promedio de las partículas de concentrado sea de entre 5 y 100 gm, que el concentrado de metal contenga al menos el 15% en peso de cobre, con lo que el diámetro promedio de las partículas de concentrado sea de entre 10 y 50 gm o que el concentrado de metal contenga al menos el 40% en peso de níquel, con lo que el diámetro promedio de las partículas de concentrado sea de entre 5 y 40 gm, que el concentrado de metal contenga al menos el 1% en peso de cobalto, con lo que el diámetro promedio de las partículas de concentrado sea de entre 5 y 40 gm o que el concentrado de metal contenga al menos 100 g/t de PGM, con lo que el diámetro promedio de las partículas de concentrado sea de entre 20 - 100 gm. Los valores facilitados son típicos para el respectivo metal.
En una realización de la invención, referida preferiblemente a un concentrado que contiene oro, las partículas de concentrado se alimentan a la calcinación desde de una suspensión, lo que simplifica la manipulación de las partículas. Preferiblemente, el contenido de agua de la suspensión es de entre el 20 y el 70% en peso.
Se prefiere que las partículas pequeñas y/o al menos parte de las partículas de calcina pequeñas y/u otras partículas se peleticen de modo que al menos el 70% en peso sean más grandes de 500 pm. Las partículas con este tamaño pueden manipularse más fácilmente. En el lecho fluidizado, las partículas con un diámetro de 500 pm se descomponen para dar partículas con el diámetro promedio.
Por lo contrario, también se prefiere peletizar las partículas pequeñas y/o al menos parte de las partículas de calcina pequeñas y/u otras partículas hasta un tamaño de pélet de como máximo 90 pm, preferiblemente un tamaño de pélet entre el límite inferior del diámetro promedio de las partículas (es decir cinc: de 5 a 90 pm, pirita de 5 a 90 pm, cobre de 10 a 90 pm, níquel: de 5 a 90 pm, cobalto: cinc: de 5 a 90 pm y PGM: de 20 a 90 pm) para formar un lecho fluidizado con tamaños de partícula muy homogéneos.
Incluso más preferiblemente, la cantidad de carbono orgánico y/o la cantidad de azufre de sulfuro contenidas en compuestos (incluyendo también azufre elemental), con respecto a las partículas de concentrado, es de entre el 0,5 y el 60, preferiblemente del 30 al 50% en peso. Para un contenido de carbono en este intervalo, la invención es especialmente importante en el caso de la calcinación de concentrados que portan oro debido al fenómeno delpregg-robingque se produce durante la etapa de lixiviación tal como se explicó anteriormente. Además, para azufre de sulfuro dentro del intervalo mencionado anteriormente, la invención es de particular importancia con respecto a aplicaciones aguas abajo en términos de reducir el valor de calentamiento contenido (en el caso de fusión) o de permitir altas recuperaciones de metal y un funcionamiento económico (en el caso de lixiviación) sin encontrar los problemas identificados anteriormente con respecto al azufre de sulfuro y de sulfato.
Además, la cantidad de carbono orgánico y/o la cantidad de azufre contenidas en compuestos (incluyendo también azufre elemental) en las partículas pequeñas es preferiblemente más de un 20% en peso, preferiblemente un 30% en peso mayor que el contenido de azufre promedio contenido en compuestos (incluyendo también azufre elemental) en todas las partículas de concentrado. Para estas partículas, solo un proceso según la presente invención posibilita una fase de proceso posterior sin los problemas discutidos relacionados con un alto contenido de carbono y/o azufre.
Fuera de este motivo, la invención es también particularmente importante para una cantidad de carbono orgánico y/o una cantidad de azufre de sulfuro y/o azufre de sulfato, contenidas en compuestos (incluyendo también azufre elemental), en partículas de calcina pequeñas que es más de un 15% en peso mayor que el contenido de azufre de sulfuro y/o azufre de sulfato y/o carbono promedio y/o arsénico de todas las partículas de calcina.
En otra realización preferida de la invención, las partículas de calcina pequeñas contienen al menos el 2% en peso, preferiblemente el 5% en peso de azufre de sulfato, que son particularmente críticas en la etapa de lixiviado posterior.
Además, las otras partículas obtenidas en otra etapa hidrometalúrgica presentan un contenido de azufre de al menos el 0,5% en peso, preferiblemente al menos el 5% en peso. Además, se prefiere un contenido de azufre de como máximo el 60% en peso. De ese modo, se evita un vertido de los residuos que contienen azufre, a menudo cargados también con metales pesados tales como, por ejemplo, plomo, o metales de alto valor tales como plata u oro. Además, el contenido de azufre es una fuente de energía adicional en el calcinador y los metales contenidos pueden recuperarse de dichas partículas.
Los procesos hidrometalúrgicos típicos se dividen en tres áreas generales, concretamente la lixiviación, la concentración en disolución y purificación y la recuperación de metal o compuesto metálicos. En detalle, la lixiviación comprende lixiviaciónin situ,lixiviación por acumulación, lixiviación en cuba, lixiviación en tanque y lixiviación en autoclave. La concentración en disolución se refiere principalmente a la extracción de disolvente, mientras que la purificación se refiere principalmente a la precipitación de impurezas y la recuperación de metal se refiere a electrolisis y precipitación. Por tanto, las otras partículas mencionadas anteriormente pueden producirse a partir de varias aplicaciones, incluyendo lixiviación directa (DL), proceso de jarosita pura (PJ), el proceso Albion, oxidación por presión (POX) u oxidación biológica (BIOX), antes o después de una lixiviación con cianuro en el caso de oro. Los procesos anteriores tienen como objetivo hacer reaccionar el concentrado de tal manera que no se requiera un procesamiento pirometalúrgico a través de una calcinación y aplicación de planta de ácido. No obstante, producen un residuo hidrometalúrgico tal como se discutió anteriormente que tiene que tratarse.
Dependiendo del contenido de azufre de las partículas producidas de los procesos hidrometalúrgicos anteriores, puede elegirse procesarlas tal como se propone en el presente documento solas o en combinación con partículas pequeñas, partículas de calcina pequeñas o partículas adicionales. Un ejemplo con respecto a partículas adicionales puede ser partículas de alimentación de concentrado o partículas de calcina o partículas inertes tales como arena. Especialmente, para un contenido de azufre de otras partículas, que resultan de un procesamiento hidrometalúrgico de más del 10%, se prefiere combinar su tratamiento con partículas pequeñas (es decir partículas de concentrado pequeñas) y/o partículas de calcina pequeñas y/o partículas adicionales. Esto da como resultado una distribución más homogénea del azufre contenido y de ese modo se evitan fenómenos tales como la sublimación/evaporación de azufre y la combustión no controlada en el calcinador de lecho fluidizado.
Otra realización preferida de la invención fija el tiempo de residencia promedio para un calcinador de lecho fluidizado en circulación a un valor de entre 1 segundo y 10 horas, incluso más preferiblemente entre 10 min y 1 hora. Tal tiempo de residencia promedio posibilita una conversión de calcinación completa en un proceso según la invención. Tiempos de residencia promedio por encima de 1 h se consiguen normalmente cuando se usa un lecho burbujeante como calcinador a costa de una alta huella de reactor, mientras que aquellos por debajo de 1 min se consiguen cuando se usa un reactor de tipo ultrarrápido que funciona en el régimen de transporte neumático.
Preferiblemente, se inyecta aire secundario en el calcinador que se calienta hasta una temperatura de al menos 200°C. De ese modo, se consigue un mejor mezclado del gas de fluidización y del aire secundario, y, por tanto, también una reacción más homogénea.
Se prefiere incluso más el caso en el que al menos partes de la calcina se enfrían en un enfriador de lecho fluido, con lo que lo más eficiente es que el aire usado como medio de enfriamiento se use al menos parcialmente como aire secundario y/o aire fluidizado en el calcinador.
Adicional o alternativamente, las partículas de concentrado pequeñas separadas pueden existir en forma de escorias. Tal como se ha discutido, las escorias se definen en el presente documento como partículas pequeñas (es decir partículas de concentrado pequeñas) que se almacenan en un dispositivo de almacenamiento tal como una balsa/presa u otra área de almacenamiento, habiendo resultado de una separación previa de todas las partículas de concentrado sin tratamiento adicional. Además, la definición de escorias se extiende en el presente documento para incluir otras partículas, que resultan de un funcionamiento previo de un proceso hidrometalúrgico, que se almacenan en un dispositivo de almacenamiento tal como una balsa o presa, sin tratamiento adicional. Las escorias están normalmente disponibles como suspensión/pasta bombeable o como pasta no bombeable, dependiendo del grado de secado dentro del dispositivo de almacenamiento. Si las escorias deben almacenarse en forma de una suspensión/pasta bombeable, entonces se bombean a un procesamiento adicional tal como se propone en el presente documento, antes de la etapa de peletización.
En el caso de que las escorias (que resultan de concentrado de sulfuro o un proceso hidrometalúrgico) se secan al menos parcialmente, por ejemplo, como resultado de evaporación natural, y no están disponibles como suspensión/pasta bombeable, sino como pasta no bombeable semisecada (por ejemplo, como torta de filtro).
De ese modo, existen las siguientes opciones: en primer lugar, las escorias semisecadas pueden volver a convertirse en pulpa para dar una suspensión/pasta bombeable usando, por ejemplo, una máquina de repulpeo de tambor rotatorio, una mezcladora de alta cizalladura u otro equipo de repulpeo. Posteriormente, se bombean a un procesamiento adicional tal como se propone en el presente documento, antes de la etapa de peletización.
Alternativamente, las escorias semisecadas pueden deshidratarse/secarse adicionalmente con el uso de cualquier tipo de tecnología de secado, que podría ser distribuir las escorias sobre una almohadilla de secado y utilizar luz del sol como fuente de calor o usar un espacio cerrado a cuyo interior se sopla aire precalentado y potencialmente secado previamente. Un enfoque de este tipo facilita también el transporte de material directamente a la etapa de peletización posterior, que puede tener lugar entonces por medio de un sistema transportador convencional.
Además, se prefiere que las partículas pequeñas separadas (incluyendo aquellas disponibles como escorias en forma de suspensión/pasta bombeable) u otras partículas (incluyendo aquellas disponibles como escorias en forma de suspensión/pasta bombeable) se deshidratan hasta un contenido de agua de menos del 20% en peso. Esta etapa de deshidratación puede realizarse con el uso de un filtro prensa o cualquier otro equipo de eliminación de agua incluyendo secadores. Un filtro prensa típico para este uso puede ser el filtro Outotec Larox®. El propósito de esta etapa para las partículas pequeñas u otras partículas, si están disponibles como suspensión, es reducir su contenido de agua, que está en el intervalo del 20 y del 70% en peso, hasta un nivel adecuado para la etapa de aumento de tamaño aguas abajo (etapa de peletización), es decir normalmente por debajo del 20% en peso y más preferiblemente por debajo del 15% en peso. De ese modo, las partículas pequeñas y/u otras partículas pueden peletizarse, también sin un mezclado de partículas de calcina pequeñas, mientras que los pélets formados durante la etapa de peletización posterior son estables. En el caso de un filtro prensa, el filtrado producido puede usarse como humectante/aglutinante en la etapa de peletización independiente. Además, esta agua puede usarse como agua de proceso, por ejemplo, en el enfriador evaporativo (si es aplicable) u otros consumidores. Una alternativa a un filtro prensa podría ser la utilización de un espesador o centrífuga de material en combinación con el uso de floculantes y aditivos químicos.
Una alternativa adicional para deshidratar partículas pequeñas (es decir partículas de concentrado pequeñas y/u otras partículas) u otras partículas para conseguir un valor de humedad de menos del 20% en peso, preferiblemente menos del 15% en peso, es usar un secador. Un gas de combustión puede usarse como fuente de calor, mientras que la transferencia de calor puede producirse mediante un contacto directo con gas de combustión o indirectamente por medio de una superficie de intercambio de calor. El gas calentado puede proceder también de una calcina enfriador o cualquier otro dispositivo intercambiador de calor en la limpieza de corriente de gas.
En una realización preferida de esta invención, la utilización de deshidratación puede evitarse obteniendo la humedad requerida para la peletización posterior de menos del 20% en peso e incluso más preferiblemente de menos del 15% en peso a través de mezclado. Esto puede conseguirse mezclando las partículas pequeñas (que pueden estar disponibles como escorias) u otras partículas (que pueden estar disponibles como escorias) en forma de suspensión o pasta con una humedad del 20-70% en peso, más preferiblemente entre el 20-35% en peso con partículas de calcina pequeñas que pueden estar están presentes como polvo y tener un contenido de agua de entre el 0 y el 3% en peso, dado que se han tratado dentro del calcinador térmicamente. Alternativamente, pueden usarse partículas adicionales, que tienen preferiblemente un bajo nivel de humedad del 0 al 3% en peso, por ejemplo, arena, con el propósito de evitar un equipo de deshidratación. De ese modo, se consigue una formación de pélets estables sin la utilización de un equipo de deshidratación. El intervalo de humedad más preferido del 20-35% en peso, con respecto a la corriente de partículas pequeñas y/u otra corriente de partículas, se consigue más fácilmente en el caso del repulpeo de escorias que existen como sólidos semisecados, dado que la humedad final puede controlarse durante el proceso de repulpeo a través de la adición de agua.
El mezclado de las partículas de concentrado pequeñas y/u otras partículas con partículas de calcina pequeñas y/o partículas adicionales puede tener lugar en el propio peletizador o en un equipo de mezclado independiente. En el caso anterior, las analogías de mezclado entre las partículas pequeñas o respectivas escorias (es decir partículas de concentrado pequeñas) y/u otras partículas o sus respectivas escorias (es decir que resultan de un procesamiento hidrometalúrgico) con partículas de calcina pequeñas vienen dadas por (i) la humedad de peletización de la mezcla, es decir la humedad que permite la formación de pélets (gránulos) que es normalmente de menos del 20% en peso y más normalmente de menos del 15% en peso, tal como se discutió anteriormente, y (ii) el balance térmico del calcinador, considerando que las partículas de calcina pequeñas son esencialmente un sólido inerte.
Sin embargo, incluso en el caso descrito en el párrafo anterior, es decir cuando partículas pequeñas (o sus respectivas escorias) y/u otras partículas (o sus respectivas escorias) se suministran en forma de suspensión/pasta con el fin de mezclarlas con partículas de calcina pequeñas y/o partículas adicionales, es posible cualquiera de las etapas de deshidratación anteriores (incluyendo filtro prensa, centrífuga, espesador o secador) con el fin de disminuir la humedad de las partículas pequeñas u otras partículas mencionadas anteriormente. Este puede ser el caso si la humedad de las partículas pequeñas (o sus respectivas escorias) y/u otras partículas (o sus respectivas escorias) es demasiado alta para el mezclado con partículas de calcina pequeñas y/o partículas adicionales a una analogía de mezclado permisible. Una humedad demasiado alta de las partículas pequeñas (o sus respectivas escorias) y/u otras partículas (o sus respectivas escorias) conduciría a una cantidad demasiado alta de partículas de calcina pequeñas y/o partículas adicionales requerida para conseguir la humedad de mezclado para la etapa de peletización de menos del 20% en peso y preferiblemente menos del 15% en peso. Esto conduciría a problemas con respecto a la disponibilidad y el balance térmico del calcinador. Preferiblemente, las relaciones de mezclado entre partículas pequeñas y partículas de calcina pequeñas están en el intervalo de 0,1-10 y más preferiblemente entre 1 y 2.
Tal como se ha discutido, la etapa de peletización requiere un nivel de humedad de entre el 8 y el 20% en peso y más normalmente entre el 10 y el 15% en peso. Durante la peletización de partículas de concentrado pequeñas y/u otras partículas, que tienen un nivel de humedad típico del 6-10% en peso, puede requerirse agua o cualquier otra adición de líquido para alcanzar los niveles de peletización deseados. Por otro lado, dado que las partículas de calcina están presentes como polvo (es decir tienen un valor de humedad del 0-3% en peso), el valor de humedad de menos del 20% en peso puede conseguirse a través de la adición de agua o cualquier otro líquido.
Además, es posible granular una mezcla de partículas de concentrado pequeñas y/u otras partículas y partículas de calcina pequeñas de una manera similar.
Además, en el caso de alimentación de concentrado en suspensión, que es típica en el caso de la calcinación de minerales que portan oro, la peletización puede tener lugar a través de la adición de parte de la corriente de partículas de concentrado alimentada al calcinador que, tal como se ha discutido, tiene un valor de humedad del 20-70%. Por tanto, una corriente de este tipo puede combinarse para la peletización de partículas de calcina pequeñas y/u otras partículas (incluyendo sus escorias) y/o partículas adicionales a la humedad apropiada. La utilización de las partículas de concentrado de este modo tiene los beneficios adicionales de que se minimiza el consumo de agua dado que no se requiere ninguna adición de líquido adicional (que tiene un impacto negativo sobre el balance térmico del calcinador) para la peletización, aparte del contenido en la suspensión, y que la formación de partículas de calcina pequeñas también se minimiza dado que parte de las partículas de concentrado se peletizan.
Una posibilidad adicional, en el caso de alimentación de concentrado en suspensión, es que las escorias de partículas pequeñas así como otras partículas (incluyendo sus escorias) pueden procesarse como suspensión, cuyo valor de humedad puede fijarse (por ejemplo, durante el repulpeo) a un valor que facilita el transporte de material. Las escorias pueden mezclarse entonces con las partículas de concentrado dentro del espesador de concentrado desde donde se dirigen al tanque de suspensión y al calcinador. Alternativamente, si la corriente de escorias adicional tiene un impacto negativo sobre el rendimiento del espesador de concentrado en términos de, por ejemplo, la claridad de flujo superior del espesador, la corriente de escorias repulpeadas puede añadirse al tanque de suspensión directamente a una relación que no aumenta el contenido de agua dentro de la suspensión, de modo que el balance térmico del calcinador no suponga un reto en términos de mantener una temperatura de proceso apropiada.
Además, se prefiere hacer funcionar el proceso de peletización en modo discontinuo. Esto requiere al menos un almacenamiento intermedio y un sistema de dosificación. El modo discontinuo conducirá a una mayor calidad de producto. Esto está justificado dado que puede conseguirse una distribución de tamaño de partícula más estrecha (es decir el 80% de los pélets por debajo de 3 mm para garantizar la fluidización de pélets e incluso más preferiblemente el 80% de los pélets por debajo de 0,5 mm para una buena circulación de sólidos cuando se utiliza un calcinador de lecho fluidizado en circulación) y una mayor densidad de sólidos (asociada a la estabilidad de los pélets) de los pélets producidos en modo discontinuo. Esto está justificado, dado que durante el modo discontinuo todas las partículas permanecen en el equipo de peletización la misma cantidad de tiempo y experimentan un procesamiento uniforme, mientras que durante el funcionamiento continuo existe una distribución de tiempos de residencia. De ese modo, un procesamiento continuo conduce a que algunas partículas se procesen durante un periodo demasiado corto dando como resultado pélets demasiado pequeños y demasiado débiles así como algunos pélets sobredimensionados.
Basándose en cuestiones de disposición, el sistema de almacenamiento intermedio puede consistir en una o más tolvas de almacenamiento intermedio seguidas de una o más tolvas de dosificación. También pueden usarse tolvas de almacenamiento intermedio/dosificación con compartimentos para evitar construir numerosas tolvas. El número de tolvas de almacenamiento intermedio/dosificación y sus compartimentos dependerá también de la cantidad de materiales que entren en la etapa de peletización como sólidos secos o sólidos húmedos con una humedad de menos del 20% en peso, más normalmente de menos del 15% en peso. Basándose en la descripción de las realizaciones de la invención descritas en el presente documento, tales sólidos podrían ser (i) partículas de concentrado pequeñas (partículas pequeñas) (ii) otras partículas que resultan de procesamiento hidrometalúrgico (por ejemplo, de la lixiviación directa (DL) o el proceso de jarosita pura (PJ) o proceso Albion o la oxidación por presión (POX) u oxidación biológica (BIOX), antes o después de la lixiviación con cianuro en el caso de oro, u otros residuos) (iii) partículas de calcina pequeñas, (iv) aglutinantes sólidos o (v) partículas adicionales, por ejemplo, uso de cualquier tipo de partículas de calcina y/o arena para controlar la humedad de peletización y/o utilización de partículas de concentrado no separadas para distribuir mejor el azufre contenido en otras partículas y evitar así una oxidación de azufre no controlada tal como se describió anteriormente. La(s) tolva(s) de almacenamiento intermedio garantiza(n) que sigue estando disponible material de alimentación, mientras que el/los compartimento(s) de tolva de dosificación tiene(n) el propósito de liberar una cantidad de material de alimentación medida previamente en el momento requerido con respecto a la etapa de peletización. Puede ayudarse a la descarga de los sólidos de las tolvas de almacenamiento intermedio a través de un dispositivo de descarga que tiene como objetivo una agitación mecánica que puede emplear o no una serie de husillos rotatorios o un equipo rotatorio. La descarga de la tolva de almacenamiento intermedio puede facilitarse mediante pistolas de aire a presión, martillos giratorios o vibradores.
Además, el número de tolvas de dosificación o de compartimentos de tolva de dosificación dependerá también del modo de alimentación de los sólidos anteriores al granulador, por ejemplo, cuando se mezcla una alimentación en suspensión (o en algunos casos pasta) con partículas de calcina pequeñas, puede requerirse una adición de partículas de calcina pequeñas en más de una carga para potenciar el proceso de mezclado. La(s) tolva(s) de dosificación actúa(n) como recipiente de dosificación para el equipo de peletización posterior. De ese modo, tiene que controlarse el material incluido en la(s) tolva(s) de dosificación. Por tanto, la(s) tolva(s) de dosificación tiene(n) que emplear un respectivo método de medición de inventario de sólidos (kg), tal como colocar la(s) tolva(s) de dosificación sobre células de pesaje. La tolva de dosificación va seguida por una válvula aguas abajo capaz de descargar el contenido del/de los compartimento(s) de recipiente en el plazo de segundos para facilitar el funcionamiento del equipo de peletización. La operación de dosificación se facilita cuando la tolva de dosificación se alimenta a través de un alimentador de alta velocidad aguas arriba, que puede incluir un transportador de alta velocidad o transportador de husillo de alta velocidad. La descarga de la tolva de almacenamiento intermedio puede facilitarse mediante pistolas de aire a presión, martillos giratorios o vibradores.
Tal como se ha mencionados en los párrafos anteriores, la alimentación en suspensión/pasta al equipo de peletización puede incluir (i) partículas pequeñas que incluyen residuos de escorias (escorias) o (ii) partículas de concentrado o (iii) otras partículas que resultan de un procesamiento hidrometalúrgico y (iv) una mezcla de las mismas. La alimentación en suspensión/pasta se alimenta a la etapa de peletización por medio de boquillas dedicadas y actúa de manera efectiva como humectante/aglutinante líquido.
Además, es un objeto de la invención que el aglutinante líquido usado en el equipo de peletización comprenda agua, o una disolución acuosa que contiene sulfatos y/o una baja concentración de ácido. Tal adición aumenta la estabilidad de los pélets producidos mediante enlaces químicos adicionales, potenciando así la estabilidad de los pélets. Un ejemplo, de un líquido de este tipo en la producción de cinc es ácido débil del circuito electrolítico.
Adicionalmente, puede añadirse un aglutinante sólido que incluye preferiblemente sólidos de un dispositivo, dispositivo de separación de gas-sólidos, es decir un enfriador evaporativo, o una caldera de recuperación de calor o un precipitador electrostático. Estos sólidos presentan normalmente un alto contenido de azufre de sulfato en el intervalo del 1-5% en peso y tienen un tamaño de partícula promedio de 5-100 gm, formándose el contenido de sulfato debido a condiciones de proceso favorables en este equipo en términos de presión parcial de oxígeno y temperatura. Con otras palabras, el procesamiento de partículas de calcina pequeñas propuesto en el presente documento aumenta la estabilidad de los pélets dado que el sólido procesado es un aglutinante en sí mismo.
Además, se prefiere añadir partículas adicionales tales como partículas de calcina y/o arena para controlar la humedad de peletización. Además o alternativamente, partículas de concentrado no separadas pueden usarse como partículas adicionales para distribuir mejor el azufre contenido en otras partículas y evitar así una oxidación de azufre no controlada tal como se describió anteriormente
Las fases discontinuas tienen una duración de menos de 1 hora, más preferiblemente de entre 3 y 15 minutos. Además, se prefiere alimentar los pélets al calcinador como sólidos húmedos de menos del 20% en peso de humedad y sin una preparación en suspensión. Tal alimentación se denomina “alimentación seca”. La alimentación en suspensión de pélets al calcinador sería perjudicial para su estabilidad, dado que se descompondrían parcialmente a su grano primario.
Aguas abajo del calcinador al menos partes de la calcina se lixivian normalmente en lixiviación usando una disolución con un contenido de ácido que conduce a un valor de pH de 2 o menos, preferiblemente de 1 o menos, y/o se lixivia en una disolución de cianuro o se funde o entra en un horno eléctrico.
Básicamente, la lixiviación es un proceso en el que la calcina de mineral es soluble y las impurezas son insolubles. La lixiviación se usa en metalurgia extractiva como técnica que convierte metales en sales solubles en medios acuosos. En la lixiviación, un alto contenido de azufre de sulfuro y/o carbono - en el caso de oro - conduce a una recuperación de metal reducida, mientras que el azufre de sulfato conduce a dificultades de procesamiento explicadas anteriormente, por ejemplo, en el caso de cinc a una mayor purga del circuito electrolítico que tiene que neutralizarse, estando asociado esto último con coste. Usando un horno, un alto contenido de azufre de sulfuro y/o de sulfato y/o carbono conduciría a problemas de balance térmico en un fundidor que utiliza también alimentaciones de concentrado adicionales.
Además, una realización preferida de la invención es una molienda y/o trituración de al menos parte de las partículas de calcina que se hacen pasar a fases de proceso aguas abajo. Esto se debe al hecho de que para etapas de proceso posteriores, y especialmente durante la lixiviación, se prefieren diámetros promedio más pequeños. Así, se invierte el aumento del diámetro promedio provocado mediante la peletización.
Además, el proceso se lleva a cabo en una planta.
Una planta de este tipo presenta un calcinador de lecho fluidizado para el tratamiento similar de partículas de concentrado a temperaturas de entre 500 y 1200°C, preferiblemente de 600 a 950°C, para formar una calcina. Además, una planta de este tipo presenta al menos un conducto de fracción sólida para extraer la fracción sólida del calcinador y un conducto de fracción de gas-sólidos para extraer una fracción de gas-sólidos del calcinador.
Se prefiere que la planta contenga también un dispositivo de separación de partículas para separar partículas de concentrado con un diámetro al menos un 50% menor que el diámetro promedio de las partículas de concentrado y/o al menos un dispositivo de separación de gas para separar partículas de la fracción de gas-sólidos como partículas de calcina pequeñas de la corriente de gas con la intención de recircularlas al calcinador tras el procesamiento tal como se describe en el presente documento. Además, se prefiere que la planta contenga un dispositivo hidrometalúrgico para obtener partículas como otras partículas con la intención de dirigirlas al calcinador tras el procesamiento tal como se describe en el presente documento.
Además, la planta contiene un peletizador en el que las partículas pequeñas y/o las partículas de calcina pequeñas y/o las otras partículas y/o partículas adicionales se mezclan con un aglutinante líquido para formar pélets. De ese modo, al menos el 80% en peso de los pélets presentan un diámetro de al menos el 80% del diámetro promedio de partículas de concentrado y ese 80% de los pélets tienen preferiblemente un tamaño de partícula menor de 3 mm, e incluso más preferiblemente el 40-80% tienen un tamaño de partícula menor de 0,5 mm para una buena recirculación especialmente para un calcinador de lecho fluidizado en circulación. Además, está previsto un conducto de recirculación desde el peletizador al interior del calcinador. De ese modo, es posible garantizar que partículas que contienen menos azufre de sulfuro y/o de sulfato y/o partículas que contienen carbono se alimenten a una etapa de proceso posterior como la lixiviación.
Una realización preferida de la planta presenta un lecho fluidizado burbujeante como calcinador para una transferencia de calor y de masa muy homogénea. Sin embargo, también es posible un reactor de lecho fluidizado en circulación.
En el caso de un reactor de lecho fluidizado burbujeante, parte de la calcina resultante sale del calcinador a través de la salida de flujo superior y/o salida de flujo inferior (en ambos casos a través de un dispositivo de descarga) ubicada cerca de la parte inferior del reactor. En el caso de un calcinador de lecho fluidizado en circulación, una salida está ubicada en el depósito estanco que está equipado también con un dispositivo de descarga. Después, el producto (calcina) entra en el enfriador, que puede ser un lecho fluidizado y puede tener o no haces para la eliminación de calor indirecta y puede utilizar o no enfriamiento directo a través de inyección de agua. El dispositivo de descarga mencionado anteriormente puede incluir una configuración que utiliza una válvula cónica, una válvula rotatoria o un alimentador de husillo. El enfriador según la definición anterior puede incluir, pero no se limita a, un tipo de enfriador de lecho fluidizado, seccional, de tambor rotatorio.
El propio dispositivo de peletización contiene una mezcladora de baja o alta cizalladura, un granulador de disco giratorio o de lecho fluidizado o cualquier otro equipo de agrandamiento de tamaño.
Una realización preferida prevé una mezcladora de alta cizalladura como peletizador. Una mezcladora de alta cizalladura que se hace funcionar en un modo discontinuo es la más preferida debido a la calidad del producto, especialmente una distribución muy pequeña del diámetro de los pélets resultantes y una densidad de pélets compacta que conduce a una alta estabilidad de los pélets.
Además, el dispositivo de separación de gas-sólidos es un enfriador evaporativo y/o una caldera de recuperación de calor y/o ciclón/ciclones, conectados en paralelo o en serie, y/o un precipitador electrostático. También puede utilizarse un filtro de bolsa o una disposición multiciclónica (múltiples ciclones) como dispositivo de separación de gas-sólidos.
Los pélets de calcina gruesos y las partículas de calcina gruesas se eliminan del lecho fluidizado por medio de una salida de flujo inferior. Esto se prefiere, dado que algunos de los pélets o las partículas en el lecho fluidizado pueden ser demasiado grandes para fluidizarse de manera apropiada. La significancia de la salida de flujo inferior es incluso más pronunciada en el caso de un lecho fluidizado en circulación, en el que pélets demasiado grandes para circular internamente pueden conducir a incapacidad para evaluar la calcina producida. En cualquier caso, sin una salida de flujo inferior, el calcinador en el peor caso se rompería como resultado de la acumulación de material.
Además, la invención puede extenderse a la calcinación de mineral de sulfuro, es decir calcinación de mineral que no ha pasado a través de un circuito de flotación, con el propósito de recuperar el metal deseado. Incluso más, la invención puede extenderse a un proceso de calcinación de dos fases, es decir que tiene como objetivo la eliminación adicional de arsénico, con el propósito de recuperar el metal deseado. Un caso de este tipo es particularmente típico en la producción de oro.
Además, la invención abarca también tratar calcina de un proceso de lixiviación directa (DL), un proceso de jarosita pura (PJ), un proceso Albion, una planta de oxidación por presión (POX), una planta de oxidación biológica (BIOX), antes o después de la lixiviación con cianuro en el caso de oro, o como otras partículas mencionadas anteriormente, que pueden contener todavía carbono orgánico y/o azufre y/o arsénico en forma de arseniatos de hierro (escorodita) que pueden obstaculizar la cantidad de recuperación de metal significativamente. Por tanto, el objetivo para esto sería la eliminación de carbono orgánico y/o arsénico y/o azufre. El propósito para esto es recuperar adicionalmente el metal deseado de los materiales anteriores, por ejemplo, oro, cinc.
Desarrollos, ventajas y posibles aplicaciones adicionales pueden tomarse también de la siguiente descripción de realizaciones a modo de ejemplo y los dibujos. Todas las características descritas y/o ilustradas a partir del objeto de la invención en sí o en cualquier combinación, independientemente de su inclusión en las reivindicaciones o su retrorreferencia.
En los dibujos:
Fig. 1 una primera realización de la invención que incluye una separación de las partículas pequeñas fuera de las partículas de concentrado que incluye equipo de deshidratación para partículas pequeñas (es decir partículas de concentrado pequeñas) y sistemas de alimentación seca al calcinador para pélets y alimentación no peletizada
Fig. 2 una segunda realización de la invención que incluye una separación de partículas de calcina pequeñas fuera de la fracción de gas-sólidos y sistemas de alimentación seca al calcinador para pélets y alimentación no peletizada
Fig. 3 una tercera realización de la invención que incluye la adición de partículas obtenidas en un proceso hidrometalúrgico y partículas adicionales y sistemas de alimentación seca al calcinador para pélets y alimentación no peletizada
Fig. 4 una cuarta realización de la invención con una combinación de ambas separaciones de partículas así como la adición de otras partículas y sistemas de alimentación seca al calcinador para pélets y alimentación no peletizada
Fig. 5 una quinta realización de la invención con una combinación de ambas separaciones de partículas donde partículas pequeñas se separan de las partículas de concentrado y partículas de calcina pequeñas se separan de la fracción de gas-sólidos así como una adición de otras partículas y un sistema de alimentación seca al calcinador para pélets y sistemas de alimentación en suspensión para alimentación no peletizada
En la Fig. 1, una alimentación de partículas de concentrado que salen del circuito de flotación, o concentrado repulpeado, se alimenta por medio de la línea 1 a un dispositivo de separación de partículas 2, en detalle un equipo de separación, que puede incluir una disposición de múltiples hidrociclones permitiendo así una separación de partículas más grandes ejerciendo una respectiva fuerza centrífuga. Desde allí, las partículas más grandes se pasan por medio de la línea 3 al interior de un dispositivo de deshidratación 4, tal como un filtro prensa. Desde allí, para por el conducto 6, el almacenamiento intermedio 7 y el conducto 9.
Por medio de la línea 9, la alimentación seca se alimenta al reactor 10, que está diseñado como reactor de lecho fluidizado. El gas de escape que sale del calcinador 10 incluye una fracción sólida, compuesta de partículas de calcina pequeñas.
La fracción de gas-sólidos se pasa por medio del conducto 21 a un enfriador 26, que puede ser una caldera de recuperación de calor o un enfriador evaporativo. En el caso de un enfriador evaporativo, se alimenta medio de enfriamiento por medio de la línea 27. Desde allí, la fracción de gas-sólidos pasa además por medio del conducto 23 a dos ciclones secundarios 22 conectados en paralelo, en los que parte de las partículas de calcina pequeñas se separan (fracción más gruesa) del flujo de gas. Después, la corriente de gas se pasa por medio de la línea 28 a un precipitador electrostático 30, en el que se añade aire para proteger los aisladores a través de la línea 31. La partículas obtenidas del enfriador 26 pueden pasarse opcionalmente al enfriador de calcina 60 a través de las líneas 24, 25 y desde allí a un molino 46 por medio de la línea 64.
Alternativamente, la calcina del enfriador 26, la calcina de los ciclones secundarios 22 y/o del precipitador electrostático se transfiere a los límites de batería de la planta (por ejemplo, a lixiviación) por medio de las líneas 24, 25’, 35, 29, 35’, 36, 35’’, 36’, 35* y 37. Por medio del conducto 38, es posible mezclar estas partículas con las partículas de conducto 42 y pasarlas a la etapa de proceso adicional por medio del conducto 45.
La fracción de gas resultante se pasa por medio de la línea 32 a través de un ventilador intermedio 33 y la línea 34 a una sección de limpieza de gas y potencialmente de planta de ácido sulfúrico adicional (no mostrada).
El calcinador 10 está diseñado como reactor de lecho fluidizado. Por tanto, gases de fluidización tal como aire para la oxidación de azufre de sulfuro y carbono orgánico se pasa por medio de la línea 13, del soplador 14, de la línea 15 y 16 al calcinador 10 como gas de fluidización. Opcionalmente también se inserta gas por medio de la línea 17 como gas secundario.
También es posible tener entradas de gas adicionales (no mostradas) utilizando el soplador 14 o sopladores adicionales. Por medio del conducto 18, 19 también es posible extraer partes de las partículas de calcina del lecho fluidizado dentro del calcinador 10. El conducto 18 se conoce como salida de flujo superior en el caso de un calcinador de lecho fluidizado burbujeante, mientras que el conducto 19 se conoce como salida de flujo inferior. Preferiblemente, la extracción tiene lugar a través de conductos 18, 19 que están ubicados en la parte inferior y el lado del reactor, respectivamente. Además, se prefiere que el conducto 18 (salida de flujo superior) esté ubicado cerca de la red de boquillas usada para la distribución homogénea de la corriente de gas 16, pero colocado a una distancia tal, que permita un inventario de sólidos suficiente en el lecho de calcinador. La ubicación del conducto 18 marca esencialmente, dentro de un calcinador de lecho fluidizado burbujeante, el límite entre la fase densa de calcinador (lecho burbujeante), que es rica en sólidos, y la altura libre, que es pobre en términos de concentración de sólidos. El propósito de la línea 19 (salida de flujo inferior) es ser capaz de descargar pélets de calcinador u otras partículas de calcina sobredimensionadas que son demasiado grandes para arrastrarse con el flujo de gas a la línea 21, o para salir a través de la salida de flujo superior 18 en el caso de un calcinador de lecho fluidizado burbujeante. Los conductos 18 y 19 están diseñados opcionalmente como línea de flujo superior o de flujo inferior respectivamente, equipados con un dispositivo de descarga a un equipo aguas abajo. Las partículas sobredimensionadas y la partícula que salen a través de la salida de flujo superior pasan al enfriador de calcina 60 por medio de las líneas 19, 18 respectivamente. El enfriador 60 puede estar diseñado como enfriador de lecho fluidizado. En este caso, gas de fluidización tal como aire se introduce por medio del soplador 62 y conductos relacionados 61 y 63. Además, también es posible usar el gas de fluidización después como gas secundario, que se pasaría por medio del conducto de puntos 17’ al conducto 17 y desde allí al reactor 10.
Desde el enfriador 60, las partículas se alimentan adicionalmente por medio del conducto 64 al molino 46. Para reducir el diámetro promedio de las partículas para una etapa de proceso posterior, por ejemplo, una etapa de lixiviación.
El punto esencial es que en el dispositivo de separación de partículas 2, partículas más pequeñas se separen y pasen por medio de la línea 81, 82 a una bomba de suspensión 80. En ausencia de un equipo aguas abajo, las partículas pequeñas pueden transportarse en forma de suspensión, denominadas “escorias” tal como se discutió anteriormente, a la balsa/presa de escorias o área 120 por medio de las líneas 81, 82’. En el caso de un funcionamiento normal, las partículas pequeñas se pasan desde la bomba de suspensión 80 por medio de las líneas 83, 83’ a un dispositivo de deshidratación 84. Desde allí, los sólidos deshidratados se pasan a un almacenamiento intermedio 86 por medio de la línea 85. Desde allí, la línea 87 conduce a un sistema de dosificación 88. Después de eso, la línea 90 alimenta partícula al peletizador 91 y desde allí por medio de la línea 92 a un almacenamiento intermedio adicional 93. Desde allí, la línea 94 lleva los pélets a un dispositivo de alimentación 95 y desde allí por medio de la línea 96 al calcinador 10 y más específicamente a la parte inferior, al centro o a la parte superior del reactor.
El agua del dispositivo de deshidratación 84 se alimenta por medio de la línea 111 a una bomba 112. Desde allí, el agua se alimenta al dispositivo de peletización 91 por medio de las líneas 113, 114 y 115, donde se usa como humectante/aglutinante. Además, se extrae agua por medio de las líneas 113, 114 y 116. Alternativamente, el filtrado puede usarse como medio de enfriamiento en el enfriador evaporativo (si es aplicable) a través de las líneas 113, 117 y 119. Además, el agua de filtrado puede alimentarse por medio de las líneas 113, 117 y 118 a una balsa/presa de escorias o área de almacenamiento 120. Una conexión de este tipo reemplaza el agua evaporada en la balsa, la presa o el área de almacenamiento mencionada anteriormente, manteniendo así las escorias contenidas como suspensión/pasta bombeable. Puede añadirse aglutinante/humectante líquido extra al peletizador por medio de la línea 115’ para fijar el valor de humedad de pélets deseado.
La balsa/presa de escorias o área 120 sirve para el propósito de almacenar escorias en el caso de que el equipo 84, 86, 88, 91, 93, 95 no está momentáneamente en servicio o no esté aún instalado.
Desde la balsa/presa de escorias o área 120, las partículas pasan por medio de la línea 121 potencialmente a una máquina de repulpeo 122 que puede requerirse o no dependiendo de la condición de las escorias (por tanto representada con una línea de puntos), es decir de si están disponibles como suspensión/pasta bombeable o como pasta no bombeable. Esto último está asociado con las propiedades de material de las escorias, el tiempo de almacenamiento dentro de la balsa, presa de escorias o área 120 y la tasa de evaporación de agua que depende también de las condiciones climatológicas locales. Para repulpear escorias para dar una suspensión/pasta bombeable se requiere una fase líquida, por ejemplo, agua, añadida a través de la línea 123. La suspensión/pasta bombeable repulpeada se transfiere entonces a una bomba de suspensión 125 por medio de la línea 124 y desde allí a la línea 83’ por medio de la línea 126. Por tanto, el funcionamiento puede tener lugar con una “alimentación nueva” de partículas pequeñas generadas en el dispositivo de separación de partículas 2 o a través de partículas pequeñas ya separadas procedentes de la balsa, presa de escorias o área 120.
La Fig. 2 muestra un diseño idéntico del reactor 10 y su periferia, pero sin una separación de partículas pequeñas. En su lugar, partículas del enfriador 26 (opcionalmente), el ciclón/los ciclones 22 y/o el precipitador electrostático 30 se pasan desde los conductos 24, 25’, 35, 29, 35’, 36, 35’’, 36’ y 35* por medio del conducto 131 al enfriador de tambor rotatorio 130 (u otro tipo de enfriador).
Debe indicarse que normalmente las partículas de calcina pequeñas separadas del enfriador (26) son más gruesas que el resto de las partículas de calcina pequeñas y por tanto tienen una composición química más favorable, permitiendo así potencialmente la descarga a la corriente de producto por medio de las líneas 24, 25. Los sólidos de los ciclones secundarios 22 se transfieren al enfriador de tambor rotatorio 130 (u otro tipo de enfriador) por medio de las líneas 29, 35’, 35’’, 35*, 131. Los sólidos del precipitador electrostático se transfieren al enfriador de tambor rotatorio 130 (u otro tipo de enfriador) por medio de las líneas 36, 36’, 35’’, 35*, 131.
Desde allí, las partículas se transfieren a un sistema transportador 133 por medio de la línea 132 y posteriormente por medio del conducto 134 al almacenamiento intermedio 86. La línea 87 conduce las partículas a un sistema de dosificación 88. Después de eso, las partículas se alimentan por medio de la línea 90 al peletizador 91 y desde allí por medio de la línea 92 a un almacenamiento intermedio adicional 93. Dado que las partículas de calcina pequeñas presentan un bajo o ningún contenido de agua, se añade un humectante/aglutinante líquido al peletizador 91 por medio de la línea 115’. Desde el peletizador 91, los pélets se transportan por medio de la línea 94 a un dispositivo de alimentación 95 y desde allí por medio de la línea 96 al calcinador 10 y más específicamente a la parte inferior, al centro o a la parte superior del reactor. Así, también es que algo o todo de los sólidos obtenidos del enfriador 26 (que puede ser una caldera de recuperación de calor o enfriador evaporativo), de ciclones secundarios 22 y del precipitador electrostático 30 pueden purgarse al recircularse al calcinador 10 por medio de las líneas 25 o 37 o 38, 45 debido a, por ejemplo, consideraciones de balance térmico del calcinador provocadas, por ejemplo, por un valor de calentamiento menor de esperado de la alimentación de partículas de concentrado que entra en el sistema por medio de la línea 6.
La Fig. 3 muestra que también es posible añadir partículas desde otra fase de proceso 140, tal como la lixiviación directa (DL), el proceso de jarosita pura (PJ), el proceso Albion, la oxidación por presión (POX), la oxidación biológica (BIOX), antes o después de la lixiviación con cianuro en el caso de oro, por medio del conducto 135 al almacenamiento intermedio 86.
Además, se muestra la disposición en la que las otras partículas del dispositivo hidrometalúrgico 140 se mezclan dentro de la tolva de almacenamiento intermedio con partículas adicionales, es decir partículas de concentrado que no experimentan ninguna separación a través del conducto 136 u otras partículas tales como arena o partículas de calcina a través del conducto 137.
Además, también podrían utilizarse otras partículas solas, por ejemplo, dependiendo de su contenido de azufre. Por tanto, puede requerirse una fuente de calor adicional para conseguir temperaturas de calcinación, distinta de la que resulta de la oxidación de azufre y carbono contenida en las otras partículas. Por tanto, puede insertarse cualquier tipo de combustible al sistema, ya sea directamente al calcinador 10 a través de la línea 138, o dentro del flujo de corriente de aire entrante, es decir a través de la línea 139.
El diseño representado en la fig. 3 corresponde a un sistema en el que las partículas añadidas desde la fase de proceso anterior (es decir el dispositivo hidrometalúrgico 140) están disponibles fácilmente como partículas húmedas que tienen una humedad por debajo de la humedad de peletización apropiada. Si estas partículas deben estar disponibles como suspensión/pasta o como escorias en una forma de suspensión/pasta bombeable o no bombeable, entonces puede emplearse una disposición similar a la mostrada en la Fig. 1 para deshidratar partículas pequeñas y para almacenar y repulpear escorias de partículas pequeñas.
La Fig. 4 muestra una combinación de todas las fuentes de partículas para peletización, concretamente la separación de las partículas de concentrado pequeñas, la recirculación al menos parcial de las partículas de calcina pequeñas y la adición de partículas de otra fuente.
También en este caso, el diseño representado en la fig. 4 corresponde a un sistema en el que las partículas procedentes de una fase de proceso hidrometalúrgico (es decir el dispositivo hidrometalúrgico 140) están disponibles fácilmente como partículas húmedas que tienen una humedad por debajo de la humedad de peletización apropiada. Si estas partículas deben estar disponibles como suspensión/pasta o como escorias en una forma de suspensión/pasta bombeable o no bombeable, entonces puede emplearse una disposición similar a la mostrada en la Figura 2 para deshidratar partículas pequeñas y para almacenar y repulpear escorias de partículas pequeñas. La Fig. 5 muestra un diseño para separar, peletizar y alimentar al calcinador partículas de calcina pequeñas como suspensión, lo que es particularmente importante para la calcinación de oro.
Una suspensión de partículas de concentrado entra en el dispositivo de separación 2. Las partículas más grandes entran en el espesador 4 por medio del conducto 3. Desde el espesador 4, la corriente de flujo superior de espesador (línea 5) puede usarse desde consumidores de agua de proceso (por ejemplo, enfriador evaporativo 26, conexión no mostrada). A través de la línea 6, el concentrado espesado se dirige a una disposición de tanque de suspensión/caja de distribución de suspensión 7, en la que se ajusta el contenido de agua de la suspensión para permitir un control de temperatura dentro del calcinador 10. La adición de agua se lleva a cabo por medio de la línea 8, mientras que la suspensión entra en el calcinador 10 a través del conducto 9. Las partículas pequeñas separadas, que salen del dispositivo de separación 2 a través de la línea 81, o respectivas escorias, se tratan de la misma manera que la descrita para la figura1 y por tanto se omite una descripción detallada en este caso.
Además, las partículas de calcina pequeñas se separan potencialmente de los ciclones secundarios 22, del enfriador evaporativo 26 así como las partículas recogidas del precipitador electrostático caliente 30. Los sólidos obtenidos de los ciclones secundarios 22 se transfieren a un enfriador de tambor rotatorio 130 (u otro tipo de enfriador) por medio de las líneas 24, 25', 35, 35', 35'', 35*, 35**, 131.
Debe indicarse que normalmente las partículas de calcina pequeñas separadas de los ciclones secundarios, en la disposición mostrada en la Fig. 5, son más gruesas que el resto de las partículas de calcina pequeñas y contienen un menor contenido en términos de carbono orgánico, permitiendo así potencialmente la descarga a la corriente de producto por medio de las líneas 24, 25. Los sólidos del enfriador evaporativo 26 se transfieren al enfriador de tambor rotatorio 130 (u otro tipo de enfriador) por medio de las líneas 29, 35', 35'', 35*, 35**, 131. Los sólidos del precipitador electrostático se transfieren al enfriador de tambor rotatorio 130 (u otro tipo de enfriador) por medio de las líneas 36, 36', 35'', 35*, 35**, 131. Sin embargo, dependiendo de las cuestiones de disposición, la línea 19 podría dirigirse directamente a un extinguidor 40 o a un extinguidor independiente (no mostrado). Por medio de la línea 41, se añade agua de extinción para enfriar los sólidos y obtener una suspensión bombeable.
Desde el enfriador de tambor rotatorio, las partículas se transfieren a un sistema transportador 133 por medio de la línea 132 y posteriormente al almacenamiento intermedio 86. La línea 87 conduce las partículas a un sistema de dosificación 88. Después de eso, las partículas se alimentan por medio de la línea 90 al peletizador 91 y desde allí por medio de la línea 92 a un almacenamiento intermedio adicional 93. Si la humedad de mezclado de partículas pequeñas y partículas de calcina pequeñas está por debajo de la requerida para la peletización, se añade un humectante/aglutinante líquido al peletizador 91 por medio de la línea 115’. Desde el almacenamiento intermedio 93, los pélets se transportan por medio de la línea 94 a un dispositivo de alimentación 95 y desde allí por medio de la línea 96 al sistema de transporte de sólidos de calcinador (sello en bucle) 50 o de manera alternativa directamente en el calcinador 10 y más específicamente a la parte inferior, al centro o a la parte superior del reactor. Así, también es que algo o todo de los sólidos obtenidos de los ciclones secundarios 22, del enfriador evaporativo 26 y del precipitador electrostático 30 pueden purgarse al recircularse al calcinador 10 por medio de las líneas 25, 37 o 38 debido a, por ejemplo, consideraciones de balance térmico del calcinador provocadas, por ejemplo, por un valor de calentamiento menor del esperado de la alimentación de partículas de concentrado que entra en el sistema por medio de la línea 1.
Las líneas 35*, 35** y la línea de puntos 38 muestran la posibilidad de dirigir la calcina desde el enfriador por pulverización y el precipitador electrostático a un extinguidor independiente 43. Por medio de la línea 44, se añade agua de extinción para enfriar los sólidos y obtener una suspensión bombeable. Las partículas de extinguidor se alimentan por medio de la línea 45 a etapas de proceso posteriores tal como una lixiviación con cianuro.
Las líneas de puntos adicionales 71, 72 muestran la posibilidad de pasar partículas a un molino seco de calcina 70. Las partículas se alimentan entonces de vuelta a la línea 64 por medio de la línea 72.
Las líneas de puntos adicionales 73 y 75 muestran una opción para conducir las partículas por medio de la línea 73 a un triturador húmedo 74 y de vuelta por medio de la línea 75 a la línea 42. Desde allí, las partículas se dirigen a procesos aguas abajo tal como la lixiviación con cianuro.
Si se requiere (no mostrado), puede usarse un aparato de trituración en seco y de trituración en húmedo similar antes y después del extinguidor adicional (43), respectivamente.
Además, en el caso de la Fig. 5, el diseño representado corresponde a un sistema en el que las partículas añadidas desde la fase de proceso anterior (es decir el dispositivo hidrometalúrgico 140) están disponibles fácilmente como partículas húmedas que tienen una humedad por debajo de la humedad de peletización apropiada. Si estas partículas deben estar disponibles como suspensión/pasta o como escorias en una forma de suspensión/pasta bombeable o no bombeable, entonces puede emplearse una disposición similar a la mostrada en la Fig. 1 para deshidratar partículas pequeñas y para almacenar y repulpear escorias de partículas pequeñas.
Ejemplo 1
En este caso se facilita un primer ejemplo. Un productor de cinc puede combinar una planta de lixiviación directa y/o una planta de jarosita pura (PJ) y una planta de calcinación como parte de su cadena de producción de cinc. Sería favorable combinar las operaciones para no deshacerse de residuo de lixiviación directa y/o de jarosita pura (PJ) y para recuperar el plomo y la plata contenidos. Además, debe evitarse la sublimación y evaporación así como la combustión no controlada del azufre contenido en el residuo. El dibujo representado en la Fig. 3 es una opción a utilizar. El dispositivo hidrometalúrgico 140 correspondería a una planta de lixiviación directa (DL) y/o una planta de jarosita pura (PJ). Los residuos de lixiviación directa (DL) y/o residuos de jarosita pura (PJ) corresponden a las otras partículas tal como se definen en el presente documento. Contienen un contenido de azufre promedio del 50% en peso y contienen e l4% en peso de plomo y 400 g/t de plata. Las partículas se reciben después de un filtro prensa integrado en la planta de lixiviación directa (DL) y/o planta de jarosita pura (PJ) y presentan una humedad del 20%, por tanto pueden añadirse directamente dentro de la tolva de almacenamiento intermedio 86 por medio de la línea 135. Para evitar los problemas mencionados anteriormente con respecto al azufre contenido en el residuo de azufre, se realiza una granulación de los residuos de lixiviación directa (DL) y/o de jarosita pura (PJ) con partículas adicionales, es decir alimentación de concentrado a través de la línea 136. De ese modo, el azufre contenido en el residuo de lixiviación se homogeneiza y se encapsula, lo que conduce a un comportamiento de oxidación óptimo dentro del lecho. Por tanto, partículas de residuo de lixiviado, como otras partículas, y partículas de concentrado de cinc que no experimentan separación, como partículas adicionales, que tienen un tamaño de partícula promedio de 40 pm y un contenido de azufre del 40% en peso se peletizan conjuntamente dentro del peletizador 91 y se hacen reaccionar entonces dentro del calcinador 10, según el dibujo de la Fig. 3. De ese modo, se evitan los problemas de combustión/conversión de azufre relacionados con las otras partículas.
Ejemplo 2
Como segundo ejemplo, un producto de oro que pueden operar una planta de oxidación biológica para tratar concentrados de oro refractarios puede encontrar difícil lidiar con un carbono orgánico y arsénico crecientes en el material dirigido a la lixiviación con cianuro. La composición típica de tal material puede estar en el intervalo del 2-5% en peso de azufre de sulfuro, del 1-3% en peso de carbono orgánico y del 0,5-1,5% en peso de arsénico y de 15 - 25 g/t de oro y un tamaño de partícula promedio de aproximadamente 20 pm. Alternativamente, el productor puede considerar utilizar material que se ha procesado dentro de tanto una fase de oxidación biológica como una lixiviación con cianuro. Tal material puede presentar la siguiente composición química, es decir el 2-5% en peso de azufre de sulfuro, el 1-3% en peso de carbono orgánico, el 0,5-1,5% en peso de arsénico y 5 - 15 g/t de oro y un tamaño de partícula promedio de aproximadamente 20 pm. En ambos casos, las partículas tratadas con BIOX, antes o después de la fase de lixiviación con cianuro, se granulan debido a su distribución de tamaño de partícula, que conduciría a los problemas de conversión indicados (debido a un tiempo de residencia limitado) en cuanto a la conversión de azufre, carbono y arsénico tal como se discute en el presente documento, y entonces se alimentan al calcinador. Esto puede realizarse según el dibujo de la Fig. 3. Las otras partículas discutidas en esta invención corresponderían entonces a las partículas BIOX, antes o después de la lixiviación con cianuro. Estas otras partículas pueden calcinarse solas, pero con la adición de combustible a través del conducto 138, es decir directamente en el calcinador, o a través del conducto 139, es decir dentro de la línea de aire 15 que dirige aire al calcinador. El propósito es naturalmente oxidar azufre, carbono y potencialmente arsénico para posibilitar una mayor recuperación de oro. Debido a la peletización, se hará disponible un tiempo de residencia suficiente para permitir la conversión de los elementos mencionados anteriormente dentro del calcinador. La eliminación de arsénico puede necesitar un tratamiento adicional o previo en una atmósfera reductora o neutra.
Ejemplo 3
Puede facilitarse un tercer ejemplo en el caso de cobre, por ejemplo, cuando se calcina parcialmente, es decir en condiciones subestequiométricas con respecto a oxígeno. Las partículas de calcina pequeñas pueden contener una cantidad significativa de arsénico, es decir alrededor del 6% en peso. Por tanto, pueden recircularse al calcinador, según el esquema de la Fig. 2 (tras pasar a través de un enfriador 130, un almacenamiento intermedio 86 y un peletizador 130). Dentro del calcinador puede conseguirse una conversión residual de menos del 0,3% en peso de arsénico para los gránulos de partículas de calcina pequeñas.
Ejemplo 4
A continuación se discute un cuarto ejemplo. Un productos de cinc, un producto de ácido a través de calcinación de pirita, un productor de cobre y/o cobalto, un productor de níquel, un productor de PGM, que utilizan todos un calcinador de lecho fluidizado burbujeante para sus operaciones de calcinación, es decir para oxidar azufre, se enfrentan frecuentemente al siguiente problema. El azufre de sulfato de las partículas de calcina pequeñas separadas está a menudo a alrededor del 3 - 4% en peso cuando se manipula, teniendo los concentrados incluso más finos un diámetro de partícula promedio de aproximadamente 25 pm. Los problemas descritos anteriormente conducen a un coste significativo dentro del circuito de lixiviación tal como se ha explicado en el presente documento.
Este problema puede solucionarse con el diagrama de flujo de la Fig. 2. La recirculación de todas las partículas de calcina pequeñas a través del enfriador 130 y eventualmente peletizarlas en el peletizador 91 antes de añadirlas al calcinador permite de manera efectiva que ninguna partícula de calcina pequeña se dirija a la lixiviación. De ese modo, solo material que sale a través de las salidas de flujo superior o de flujo inferior se dirigirá a la lixiviación, que tiene un bajo contenido de sulfatos (por ejemplo, aproximadamente el 0,3% en peso dependiendo de impurezas) debido al hecho de que la sulfatación de varios componentes, por ejemplo, hierro, no se favorece termodinámicamente. Por tanto, se minimizan los costes dentro del circuito de lixiviación.
Ejemplo 5
A continuación se discute un quinto ejemplo. Se refiere a los mismos productores que se discutieron en el tercer ejemplo discutido anteriormente. Como resultado del concentrado fino manipulado, que tiene un diámetro promedio de 25 pm, se encuentran diferencias de temperatura significativas entre la parte superior y la parte inferior del calcinador (en el intervalo de 200°C). Como resultado, se afrontan una limitación de la capacidad, problemas de vida útil refractaria y la formación de ferrita.
La solución se facilita dentro de la Fig. 1 de esta invención. Al separar dentro del dispositivo de separación de partículas 2 partículas por debajo de 12 pm, deshidratarlas en un filtro prensa 84 antes de eventualmente peletizarlas en el peletizador 91 e insertarlas al calcinador 10, se soluciona el problema dado que los pélets formados (< 1 mm) no se oxidan en la parte superior del horno, sino cerca de la parte inferior según la previsto. Como resultado puede alcanzarse el 100% de la capacidad de la planta y la especificación de vida útil refractaria sigue siendo válida por todo el funcionamiento del calcinador. Finalmente, el control de temperatura se vuelve mucho más fácil, minimizando así la formación de ferrita también.
Ejemplo 6
Puede considerarse un sexto ejemplo para el caso de un productor de cinc. Cuando se necesite integrar el proceso de lixiviación directa (DL) y/o el proceso de jarosita pura (PJ) con el proceso de calcinación tal como se explicó en el primer ejemplo, cuando se necesite también solucionar el problema del alto contenido de sulfato en las partículas de calcina pequeñas tal como se explicó en el cuarto ejemplo y cuando se necesite además solucionar el problema de diferencia de temperatura dentro del calcinador tal como se explicó en el quinto ejemplo, entonces un proceso según el dibujo de la Figura 4 sería el más adecuado. De ese modo, puede alcanzarse la utilización de residuo de lixiviación directa (DL) y/o jarosita pura (PJ) y una calcina de bajo contenido de azufre de sulfuro, por debajo del 0,1% en peso, y bajo contenido de azufre de sulfato, por debajo del 0,5% en peso.
Ejemplo 7
Finalmente, en el caso de la calcinación de oro, el diagrama de flujo de la Fig. 5 sería el más adecuado. De ese modo se minimiza el carbono orgánico en la calcina. Esto maximiza la recuperación de oro dentro de la etapa de lixiviación. Esto se realiza recirculando partículas de calcina pequeñas desde los ciclones secundarios 22, el enfriador por pulverización 26 y el precipitador electrostático 30 al calcinador 10 tras pasar a través del enfriador 130 y del peletizador 91. De ese modo, se consigue el tiempo de residencia necesitado dentro del calcinador 10. Esto se potencia adicionalmente si las partículas de concentrado, que tienen un diámetro de partícula promedio de 50 micras, experimentan una separación dentro del dispositivo de separación 2.
Como resultado puede conseguirse una corriente de partículas pequeñas, que tienen un diámetro de tamaño de partícula promedio de 20 micras, que pueden deshidratarse en el filtro prensa y peletizarse en el peletizador junto con las partículas de calcina pequeñas. Como resultado, las partículas que contienen carbono reciben el tiempo de residencia necesitado para maximizar la combustión de carbono, maximizando de ese modo la recuperación de oro. Pueden conseguirse niveles de carbono orgánico en la calcina de menos del 0,2% en peso.
Lista de referencias
1 conducto
2 dispositivo de separación de partículas
3 conducto
4 dispositivo de deshidratación
5, 6 conducto
7 almacenamiento intermedio
8, 9 conducto
10 calcinador
11-13 conducto
14 soplador
15-19 conducto
20 ciclón
21 conducto
22 ciclón/ciclones secundario(s)
23-25 conducto
26 enfriador
27-29 conducto
30 precipitador electrostático
31,32 conducto
33 ventilador
34-38 conducto
40 extinguidor
41,42 conducto
43 extinguidor
44, 45 conducto
46 molino/dispositivo de trituración
50 sistema de transporte de sólidos
51 conducto
52 soplador
53-55 conducto
60 enfriador
61 conducto
62 soplador
63, 64 conducto
70 molino seco
71-73 conducto
74 trituración en húmedo
75 conducto
80 bomba
81-83 conducto
84 dispositivo de deshidratación
85 conducto
86 almacenamiento intermedio
87 conducto
88 tolva(s) de dosificación
90 conducto
91 peletizador
92 conducto
93 almacenamiento intermedio
94 conducto
95 dispositivo de alimentación
96 conducto
111 conducto
112 bomba
113-119 conducto
120 balsa/presa de escorias o área
121 conducto
122 máquina de repulpeo
123, 124 conducto
125 bomba
126 conducto
130 enfriador
131, 132 conducto
133 sistema transportador
134 conducto
135-139 conducto
140 dispositivo hidrometalúrgico
Claims (11)
- REIVINDICACIONES1 Un proceso para la calcinación de concentrado de metal, en el que partículas de concentrado se alimentan a un calcinador en el que se tratan térmicamente a una temperatura en el intervalo de 500 y 1200°C en un lecho fluidizado para formar una calcina, y en el que al menos partes de la calcina se extraen del calcinador junto con una corriente de gas como fracción sólida,caracterizado porquese obtienen partículas en otra etapa hidrometalúrgica como otras partículas, porque al menos partes de las otras partículas se peletizan, con lo que al menos el 80% de los pélets presentan un diámetro de al menos el 80% del diámetro promedio de partículas de concentrado y porque los pélets se alimentan al calcinador, porque el concentrado de metal contiene al menos el 45% en peso de cinc, con lo que el diámetro promedio de las partículas de concentrado es de entre 5 y 40 pm, porque el concentrado de metal contiene al menos el 60% en peso de pirita, con lo que el diámetro promedio de las partículas de concentrado es de entre 5 y 90 pm, porque el concentrado de metal contiene al menos 2 g/t de oro, con lo que el diámetro promedio de las partículas de concentrado es de entre 5 y 100 pm, porque el concentrado de metal contiene al menos el 15% en peso de cobre, con lo que el diámetro promedio de las partículas de concentrado es de entre 10 y 50 pm, porque el concentrado de metal contiene al menos el 1% en peso de cobalto, con lo que el diámetro promedio de las partículas de concentrado es de entre 5 y 40 pm o porque el concentrado de metal contiene al menos 100 g/t de PGM, con lo que el diámetro promedio de las partículas de concentrado es de entre 20 - 100 pm y porque las otras partículas se obtienen en una etapa de lixiviación directa (DL) o en una etapa de proceso Albion o en una etapa de oxidación por presión (POX) o en una etapa de oxidación biológica (BIOX) o en un proceso jarosita pura (PJ).
- 2. - Proceso según la reivindicación 1,caracterizado porquepartículas de concentrado con un diámetro al menos un 50% menor que el diámetro promedio de las partículas de concentrado se separan como partículas pequeñas y se peletizan junto con las otras partículas, y/o porque las partículas calcinadas pequeñas se separan en una caldera de recuperación de calor, y/o un enfriador evaporativo, y/o un ciclón, un precipitador electrostático.
- 3. - Proceso según la reivindicación 1 o 2,caracterizado porquepartículas de la fracción de gas-sólidos se separan en al menos una etapa como partículas de calcina pequeñas y se peletizan junto con las otras partículas.
- 4. - Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porquelas partículas pequeñas y/o al menos parte de las partículas de calcina pequeñas y/o al menos partes de las otras partículas se peletizan de modo que al menos el 70% en peso son mayores de 500 pm o porque al menos el 70% en peso son menores de 90 pm
- 5. - Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porquela cantidad de azufre y/o carbono en las partículas de concentrado es de entre el 0,5 y el 60% en peso y/o porque la cantidad de azufre y/o carbono en las partículas pequeñas es más de un 20% mayor que en las partículas de concentrado y/o porque la cantidad de azufre y/o arsénico en las partículas de calcina pequeñas es más de un 15% mayor que las partículas de calcina promedio y/o porque las partículas de calcina pequeñas contienen al menos el 2% en peso de azufre.
- 6. - Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porquese inyecta aire secundario en el calcinador que se calienta hasta una temperatura de al menos 200°C.
- 7. - Proceso según la reivindicación 6,caracterizado porqueal menos partes de la calcina se enfrían en un enfriador de lecho fluido, con lo que el aire usado como medio de enfriamiento directo y/o indirecto se usa como aire secundario y/o medio de fluidización en el calcinador.
- 8. - Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porquelas partículas pequeñas y/o al menos parte de las partículas de calcina pequeñas y/o al menos parte de las otras partículas y/o partículas adicionales se peletizan mezclando con un aglutinante líquido que comprende agua o una disolución acuosa que contiene sulfatos y/o una baja concentración de ácido.
- 9. - Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porquelas partículas pequeñas y/o al menos parte de las partículas de calcina pequeñas y/o al menos parte de las otras partículas y/o partículas adicionales se peletizan mezclando con partículas adicionales.
- 10. - Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porqueaguas abajo del calcinador al menos partes de la calcina se lixivian en disolución de lixiviación con un contenido de ácido que conduce a un valor de pH de 2 o menos y/o se lixivia en una disolución de cianuro o se funde o entra en un horno eléctrico.
- 11. - Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porquelas partículas de calcina no recirculadas se muelen y/o trituran.
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