分離褐鐵礦和腐泥土的方法
2023-05-03 08:11:06
專利名稱：分離褐鐵礦和腐泥土的方法
技術領域：
本發明涉及分離紅土礦石的褐鐵礦和腐泥土巖相的方法。特別地，本發明涉及基於粒度分離褐鐵礦和腐泥土巖相的方法。
背景技術：
紅土鎳和鈷礦床因為通過礦體深度發生的礦化作用的變異性而聞名。然而，能將典型的紅土鎳礦床分為兩個主要層，其在距離表面的增加的深度下存在並且處理方法是不同的以適應礦化作用的性質。通常，紅土礦體由褐鐵礦上層和腐泥土下層組成。術語「褐鐵礦」是指包含針鐵礦、 FeOOH的高鐵(至少25重量％的Fe)和低鎂(0. 5重量％至6重量％的Mg)部分，且鎳等級為0. 8%至1. 5%。相似地，術語「腐泥土」表示包含多種矽酸鎂的低鐵(5重量％ -20重量％的Fe)和高鎂(至少8重量％的Mg)部分，且鎳等級為1.3%至2.2%。商業上，易於通過包括焙燒和電冶煉技術的火法冶金法處理較高鎳含量的腐泥土以製備鎳鐵合金。對於較低鎳含量的褐鐵礦以及褐鐵礦/腐泥土混合物，能量需求和高的鐵與鎳礦石比例使該工藝路線非常昂貴，且通常商業上，通過諸如高壓酸性浸提法(HPAL) 的溼法冶金法或諸如Caron還原焙燒-碳酸銨浸提法的火法冶金和溼法冶金法的組合來處理這些礦石。除了常規的高壓酸性浸提(HPAL)，在過去的十年已經開發了其它的溼法冶金酸性浸提技術以開採含鎳氧化礦石。例如在以BHP Bi 11 iton名義的第6，379，636號美國專利和 WO 2006/084335中描述的強壓酸性浸提(EPAL)。還有以BHP Billiton名義的第6，沈1，527 號美國專利中描述的使用鐵沉澱物作為黃鉀鐵帆的常壓攪拌浸提，以及以QNI技術名義的第20032098 號澳大利亞申請中描述的使用鐵沉澱物作為針鐵礦的常壓攪拌浸提。以 Curlook名義的第6，379，637號美國專利中描述的腐泥土組分的直接大氣浸提方法。因此，為對其使用合適的分別回收技術，通常需要來自褐鐵礦和腐泥土層的礦石部分的分離。由於除了通過選擇性採礦技術之外，通常不能精選紅土礦體，因此許多鎳含量貧瘠的礦體的開採是困難的。然而，在褐鐵礦和腐泥土巖相之間的區分不一致或不清楚分界的情況下，紅土帶的有效的選擇性開採並非總是可能的。因此，期望提供用於這樣的礦體的方法，其中可分離原礦紅土礦石的褐鐵礦部分和腐泥土部分而不需或依賴礦石的選擇性採礦。這樣的方法允許全礦體的開採，隨後分離各部分，由此降低採礦和分離的成本和複雜性，提高分離效率，並降低下遊處理成本。在本說明書中包含上述本發明背景的討論僅為了提供有關本發明的來龍去脈的目的。並非由於其在本申請的每個權利要求的優先權日期之前而存在，就暗示或代表這些內容中的任何或全部形成現有技術基礎的一部分或為與本發明有關的領域的公知常識。發明概述含鎳的紅土礦床通常由兩大礦物礦石部分組成，即上層褐鐵礦礦石部分以及下層腐泥土(或矽酸鹽型)礦石部分。通常，通過它們的巖相來區分褐鐵礦和腐泥土礦石部分；
4在其它有區別的巖相特徵之中，由於鎂和二氧化矽的非常強的浸提，因此褐鐵礦部分為鐵高富集的，而腐泥土部分為低鐵的，但為高鎂的。通常，褐鐵礦部分比腐泥土細，主要由於其針鐵礦含量高，而腐泥土由粗的矽酸鹽組成。為將腐泥土與褐鐵礦分離，可選擇性開採一些合適的紅土礦床以首先去除上層的褐鐵礦部分，然後獨立開採下層的腐泥土礦石。此外，在褐鐵礦和腐泥土的分離分界不清楚的情況下，可以開採整個礦並無效率地處理為混合物，或者依賴礦石的物理性質進行粒度分級，在該粒度分級中通過各種篩分技術從粗的腐泥土富集物質中分離所有細褐鐵礦富集物質。通過篩分的選擇性開採和粒度分級均為相對有效的，但仍發生礦石部分的相當大的汙染。本發明的目的為基於褐鐵礦部分和腐泥土部分的可接受的礦物巖相提供用於通過分級礦石來處理紅土礦石的另一改進方法以通過適當的篩分來幫助礦石的選擇性分離。通過確定合適的閾值粒度完成礦石的選擇性分離，其為本文使用的術語以定義粒度，在該情況下基本上所有具有表徵褐鐵礦礦石的某些元素的特徵組成範圍的顆粒都小於所確定的閾值粒度，和/或基本上所有具有表徵腐泥土礦石的某些元素的特徵組成範圍的顆粒都大於該閾值粒度。術語「特徵組成範圍」為本文使用的術語以表示本文稱為指示元素的特定元素或元素的組成範圍，已知其表徵各自的褐鐵礦和腐泥土礦石部分的巖相。根據本發明，其提供了將含鎳的紅土礦石分離成褐鐵礦部分和腐泥土部分的方法，所述方法包括步驟(a)提供顆粒形式的所述紅土礦石；(b)形成所述顆粒礦石的漿料；(c)使所述礦石漿料進行粒度分級步驟以在選定的閾值粒度基礎上分離所述褐鐵礦部分和腐泥土部分，其中通過下述步驟來確定所述閾值粒度i)提供包含所述褐鐵礦部分和腐泥土部分的所述紅土礦石的代表樣品，所述褐鐵礦部分和腐泥土部分各自具有至少一種指示元素且優選為兩種或多種指示元素的特徵組成範圍；ii)使所述樣品進行粒度分級步驟，在該步驟中將所述樣品分離成若干粒度部分；iii)分析選定數量的粒度部分以測定每個分析部分中的所述至少一種指示元素的量；以及iv)通過測定粒度並基於所述粒度部分的分析來確定所述閾值粒度，其中基本上所有具有關於褐鐵礦的至少一種指示元素的特徵組成範圍的顆粒都小於所述確定的閾值粒度，和/或基本上所有具有關於腐泥土的至少一種指示元素的組成範圍的顆粒都大於所述確定的閾值粒度。通常，顆粒礦石為已經通過粗碎階段以除去大巖石並提供用於製漿的合適大小的礦石的礦石。取決於可獲得性以及處理要求，通過使礦石與淡水、海水、地下鹽水或高鹽水中的一種或多種混合來形成礦石漿料。本發明方法的特別優選的特徵是在粒度分級步驟之前使礦石漿料進行溼法洗滌。溼法洗滌包括攪拌礦石顆粒的漿料，導致來自粗顆粒表面的細顆粒的「洗滌」，結果提高粒度的分離。粒度分級步驟使用溼法粒度分級技術，例如溼法篩分、溼法旋風分級或其組合。如果溼法篩分對完全分離兩部分是不充分的，例如在平均粒度非常小的情況下，則可能需要使用溼法旋風分級本身或與溼法篩分的組合。在篩上料部分特別粗的情況下，在回收金屬價值之前需要使其進行中碎步驟，可能連同隨後的研磨步驟。相對於閾值粒度，褐鐵礦部分和腐泥土部分通常分別為篩下料部分和篩上料部分。褐鐵礦部分和腐泥土部分各自的礦物學主要指示它們的物理特性且通常褐鐵礦部分具有相對細的粒度範圍而腐泥土部分具有相對粗的粒度範圍。不期望受限於個別原理，認為該粒度的不同主要由於腐泥土中相對堅硬的矽酸鹽的較高濃度。優選地，通過使礦石的代表樣品進行其中將所述樣品分級成為若干粒度部分的溼法篩分和/或溼法旋風分級方法確定閾值粒度。然後，分析每個粒度部分以測定各自中的至少一種指示元素或元素的量。優選地，由於容易使用這些元素的量以通過每個粒度部分中鐵和/或鎂的組成範圍來表徵褐鐵礦和腐泥土礦石，因此指示元素為鐵和/或鎂。優選地，分析選定數量的不同粒度部分以基於每個粒度部分中的指示元素或元素的組成範圍來繪製曲線圖、圖像、表格或其它形式的圖表。通過這種方式，能通過分析所述圖表來測定閾值粒度以觀察對於褐鐵礦在什麼程度下近似粒度降低，基本上具有指示元素或元素的特徵組成範圍的所有顆粒都小於所述近似粒度。可對腐泥土礦石部分進行類似的分析。然後進行測定，使小於確定的閾值粒度的礦石顆粒為褐鐵礦而大於所述閾值粒度的顆粒為腐泥土。然後，能使用確定的閾值粒度作為粒度來分離紅土礦石，在所述閾值粒度下優選通過洗滌隨後溼法篩分和/或溼法旋風分級技術來分離褐鐵礦和腐泥土礦石部分。通常，褐鐵礦部分以大約至少25重量％的！^和0. 5重量％至6重量％的Mg的各自組成範圍而包含指示元素鐵和鎂。通常，腐泥土部分以5重量％ -20重量％的!^e和至少 8重量％的Mg的各自組成範圍而包含指示元素鐵和鎂。然而，在性質以及需要在單獨的基礎上評價每個礦體方面，這些組成範圍能顯著不同。在使用鐵和/或鎂作為指示元素的情況下，進行分析以測定每個粒度部分中鐵和 /或鎂的量，並且如果該部分大於或小於鐵和/或鎂的特徵組成範圍，則可將礦石部分分級為褐鐵礦或腐泥土。然後，基於具有用於褐鐵礦和/或腐泥土部分的特徵組成範圍的礦石的大小使確定每個褐鐵礦部分和腐泥土部分的閾值粒度成為可能。測定鐵和/或鎂的組成範圍的分析優選包括化學測定，其通常包括除鐵和鎂之外的大量不同元素的分析，例如鎳、鈷、鋁、矽、銅、錳和鋅。當鐵和/或鎂為適合用於本發明方法的指示元素時，應當理解，在選擇大小切割值中還可使用易於在一部分或另一中優先富集並影響處理成本的其它元素，例如矽或鋁。當已經確定用於特定礦床的合適閾值粒度時，基於閾值粒度可分離紅土顆粒礦石的剩餘物成為褐鐵礦部分和腐泥土部分，例如通過本文描述的溼法篩分或溼法旋風分級。用於確定來自腐泥土礦石顆粒的褐鐵礦礦石顆粒的合適閾值粒度由於礦床與礦床而不同。已經發現，在多種紅土礦床中，褐鐵礦型礦石可能是相對粗的，例如具有高達8mm 的粒度。在這樣的礦床中，由於高於該大小的礦石顆粒具有用於褐鐵礦的特徵組成範圍，因此通過具有小於例如8mm的粒度的礦石來確定褐鐵礦礦石部分。在這種情況下，由於高於該大小的礦石顆粒通常具有腐泥土的特徵組成範圍，因此以具有大於8mm的粒度的礦石形式來確定腐泥土礦石部分。在這種情況下的閾值粒度為8mm。在其它礦床中，當大量細礦石具有小於例如38 μ m的粒度以及腐泥土礦石部分具有大於38 μ m的粒度時，可確定篩下料褐鐵礦型礦石。在這種情況下，閾值粒度為38 μ m。應確定用於導致礦石分離方法的每個礦床的合適閾值粒度，在該情況下由於閾值粒度最可能因礦床與礦床而不同，因此一旦確定閾值粒度就會將褐鐵礦和腐泥土礦石分級。本發明的優點是其能用於從含鎳的紅土礦石中分離褐鐵礦部分和腐泥土部分，特別是在排除兩者的選擇性開採的礦體中的褐鐵礦和腐泥土層不清楚分界的情況下。有利地，該方法可用於處理大量開採的原礦礦石。因此，如果採用本發明的方法，不必選擇性開採礦石或採用基於定義不清楚的粒度分級技術的其它篩分分離法。附圖簡述參考實例和附圖更好地理解本發明，其中
圖1為顯示紅土礦石的褐鐵礦部分和腐泥土部分的分離流程圖，所述紅土礦石來自印度尼西亞的Sangaji礦床。圖2為例示從Sangaji礦石中分離的粒度部分中的鎂和鐵的濃度的曲線圖。圖3為例示從紅土礦石中分離的粒度部分中的鎂和鐵的濃度的曲線圖，所述紅土礦石來自哥倫比亞的CMSA礦床。優選實施方案的詳述實例1 印度尼西亞的Sangaji礦床圖1為顯示用於分離紅土礦石的褐鐵礦部分和腐泥土部分的本發明實施方案的流程圖，所述紅土礦石來自印度尼西亞的Sangaji礦床使原礦紅土礦石(1)進行粗碎步驟O)以製備顆粒礦石，然後將其形成漿料並進行選擇性洗滌步驟(3)。在選擇性洗滌步驟C3)過程中，攪拌漿料，由此引起來自粗顆粒表面的細顆粒的「洗滌」。純淨的漿料進行包括溼法篩分法的粒度分級步驟。相對於預定的閾值粒度，粒度分級步驟(4)分別導致篩上料( 和篩下料(6)部分的分離。篩上料部分(5)的組成主要為腐泥土，且必要時，經歷中碎步驟(7)隨後研磨步驟 (8)。然後，將研磨的腐泥土(9)形成漿料(10)，隨後，需要時，能將其處理用於回收鎳和鈷。取決於閾值粒度的大小，篩下料部分(6)可能需要經歷另外的粒度分級。如果是這樣，使篩下料部分(6)進行溼法旋風分級步驟(11)。將組成主要為腐泥土的粗部分(12) 送至腐泥土漿料(10)。將組成主要為褐鐵礦的細部分(1 形成褐鐵礦漿料(14)，然後需要時，將其處理用於鎳和鈷的回收。圖2為在粒度分級之後，Sangaji礦石的組成對粒度部分的曲線圖。在圖2中，對照每個粒度範圍(+mm)的上限繪製每個部分中指示元素鎂(正方形)和鐵(三角形)的重量百分比。如在圖2中看出的，在小於約38 μ m的粒度下，所述部分中鐵和鎂的各自的重量百分比包括在褐鐵礦的標準範圍內(即，至少約25重量％的狗和約0.5重量％至6重量％ 的Mg)。因此，確定Sangaji礦石的閾值粒度為38 μ m。具有確定的該閾值粒度，然後其成為基於所述閾值粒度的顆粒原礦礦石剩餘物的分離問題即預料具有低於該值的粒度的礦石部分主要為褐鐵礦且預料擁有高於該值的粒度的那些主要為腐泥土。實例2 哥倫比亞的CMSA礦床圖3為在使其進行粒度分級之後，壓碎的紅土礦石的組成對粒度的曲線圖，所述紅土礦石來自哥倫比亞的CMSA礦床A代表，將壓碎礦石的約2kg樣品製漿並進行溼法洗滌。然後將純淨的漿料在下列篩孔尺寸下洗滌11. 2mm、8mm、6. 3mm、4mm、2mm、lmm、500 μ m、250 μ m、180 μm、125 μm、106 μm、 90 μ m、75 μ m 禾口 53 μ m。使用溼法旋風「旋風分級機」將53 μ m部分進一步分離。假設在25°C下礦石比重為2. 6，旋風分級機在45 μ m、29 μ m、21 μ m、15 μ m禾口 11 μ m下切割細物質。分析總計四個子樣品用於每個粒度部分。圖3繪製了對照粒度部分而測定的用於每個子樣品的指示元素鐵(Fe)和鎂(Mg)的重量百分比。能夠看出，小於約8mm，礦石部分的組成接近褐鐵礦的組成(即至少約25重量％的!^e和0. 5重量％至6重量％的Mg)。因此，確定用於CMSA礦石的閾值粒度為8mm，並可基於該閾值粒度分離礦石的剩餘物。上述兩個實例證明一種礦床的閾值粒度不同於另一礦床。Sangaji的閾值粒度非常細(38 μ m)，而CMSA的閾值粒度非常粗(8mm)。因此，需要單獨確定用於每一特定礦床的閾值粒度，其可根據礦床的特殊特徵而變化。除了具體描述的那些之外，本文描述的本發明易被變型、修改和/或添加，且應當理解，本發明包括屬於上述描述的實質和範圍的所有這樣的變型、修改和/或添加。基於或要求本申請的優先權而可能在澳大利亞或外國申請另外的專利申請。應當理解，僅通過使用實例來提供下列臨時的權利要求並不意圖限制在任何這樣的將來申請中所要求的臨時權利要求的範圍。在以後的日期可從臨時的權利要求中添加或刪除特徵以便進一步限定或重新限定本發明。
權利要求
1.將含鎳的紅土礦石分離成褐鐵礦部分和腐泥土部分的方法，所述方法包括如下步驟(a)提供顆粒形式的所述紅土礦石；(b)形成所述顆粒礦石的漿料；(c)使所述礦石漿料進行粒度分級步驟以在選定的閾值粒度基礎上分離所述褐鐵礦部分和腐泥土部分，其中通過下述步驟來確定所述閾值粒度i)提供包含所述褐鐵礦部分和腐泥土部分的所述紅土礦石的代表樣品，所述褐鐵礦部分和腐泥土部分各自具有至少一種指示元素的特徵組成範圍； )使所述樣品進行粒度分級步驟，在該步驟中將所述樣品分離成為若干粒度部分；iii)分析選定數量的粒度部分以測定每個分析部分中的所述至少一種指示元素的量；以及iv)通過測定粒度並基於所述粒度部分的分析來確定所述閾值粒度，其中基本上所有的具有關於褐鐵礦的至少一種指示元素的特徵組成範圍的顆粒都小於所述確定的閾值粒度，和/或基本上所有的具有關於腐泥土的至少一種指示元素的組成範圍的顆粒都大於所述確定的閾值粒度。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述粒度分級步驟為溼法粒度分級技術。
3.如權利要求2所述的方法，其中所述溼法粒度分級技術為溼法篩分、溼法旋風分級或其組合。
4.如權利要求1所述的方法，其中在所述粒度分級步驟之前，使所述礦石漿料進行溼法洗滌。
5.如權利要求1所述的方法，其中相對於所述閾值粒度，所述褐鐵礦部分和腐泥土部分分別為篩下料部分和篩上料部分。
6.如權利要求1所述的方法，其中在分析中的所述至少一種指示元素為鐵和鎂之一或者 。
7.如權利要求1所述的方法，其中基於每個分析樣品中的所述至少一種指示元素的組成範圍來繪製曲線圖、圖像、表格或其它形式的圖表，並通過分析所述圖表來確定所述閾值粒度，從而使那些具有關於褐鐵礦的至少一種指示元素的特徵組成範圍的顆粒小於所述閾值粒度，以及使那些具有關於腐泥土的至少一種指示元素的特徵組成範圍的顆粒大於所述閾值粒度。
8.如權利要求1所述的方法，其中所述關於褐鐵礦部分的特徵組成範圍為大於25重量％的鐵和/或0. 5重量％至6重量％的鎂，以及所述關於腐泥土部分的特徵組成範圍為 5重量％至20重量％的鐵和/或大於8重量％的鎂。
9.如權利要求1所述的方法，其中所述閾值粒度為8mm，基本上所有的具有所述褐鐵礦的至少一種指示元素的特徵組成範圍的礦石顆粒的大小為8mm或更小。
10.如權利要求1所述的方法，其中所述閾值粒度為38μ m，基本上所有的具有所述褐鐵礦的至少一種指示元素的特徵組成範圍的礦石顆粒的大小為38 μ m或更小。
11.如權利要求1所述的方法，其中所述含鎳的紅土礦石還包含鈷礦石。
12.如權利要求1所述的方法，其中所述含鎳的紅土礦石為大量開採的原礦礦石。
13.如權利要求1所述的方法，其中通過含鎳的紅土礦石的粗碎來提供所述顆粒礦石。
14.如權利要求5所述的方法，其中使所述篩上料部分進行中碎步驟。
15.如權利要求1所述的方法，參考所述附圖或實例中的任一實施方案其基本上如本文所述。
全文摘要
將含鎳的紅土礦石分離成褐鐵礦部分和腐泥土部分的方法，所述方法包括步驟(a)以顆粒形式提供所述紅土礦石；(b)形成所述顆粒礦石的漿料；(c)使所述礦石漿料進行粒度分級步驟以在選定的閾值粒度基礎上分離所述褐鐵礦部分和腐泥土部分，其中通過下述步驟來確定所述閾值粒度i)提供包含所述褐鐵礦部分和腐泥土部分的所述紅土礦石的代表樣品，其各自具有至少一種指示元素的特徵組成範圍，ii)使所述樣品進行粒度分級步驟，在該步驟中將所述樣品分離成為若干粒度部分；iii)分析選定數量的粒度部分以測定每個分析部分中的至少一種指示元素的量；以及iv)通過測定粒度並基於所述粒度部分的分析來確定所述閾值粒度，其中基本上所有具有關於褐鐵礦的至少一種指示元素的特徵組成範圍的顆粒都小於所述測定的閾值粒度，和/或基本上所有具有關於腐泥土的至少一種指示元素的組成範圍的顆粒都大於所述測定的閾值粒度。
文檔編號C22B23/00GK102227509SQ200980147661
公開日2011年10月26日 申請日期2009年11月26日 優先權日2008年11月28日
發明者哈拉爾德·西奧沃德·馬勒, 格雷厄姆·安德魯·雷諾茲, 達米安·柯雷布斯 申請人:Bhp比利通Ssm開發有限公司