專利名稱：加壓浸出的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于對諸如鎳和其它耐火礦石進行加壓浸出(leaching)的系統(tǒng)和方法。更確切地說，本發(fā)明涉及的加壓浸出系統(tǒng)和方法是使用重力來提供加壓浸出所需要的至少部分增壓。
為方便起見，下面的描述將主要指向對鎳進行的浸出，但所述系統(tǒng)和方法也適用于對本領域技術人員能夠理解到的其它材料進行的浸出。
越來越多的鎳是通過加壓酸浸從紅土礦中回收得到的。這項操作通常在高壓容器中進行。所供應的礦石被泵送到容器內(nèi)成為含有硫酸的礦漿。這就需要在大約280℃的溫度下并且在足以防止流體沸騰的壓力條件下煮解(digest)礦漿。
在對礦漿增壓(通常涉及容積式泵)、回收熱用以將已處理的礦漿的熱量傳遞給供應的礦漿、以及在用于將已處理的礦漿釋放到大氣壓的卸壓裝置的范圍中都遇到相當多的問題。
高壓容器由可以抵抗硫酸環(huán)境的耐腐蝕材料構成。早期的方案是在低碳鋼制成的壓力容器內(nèi)側使用耐酸瓷磚。稍后的高壓容器(特別是在澳大利亞)已經(jīng)采用內(nèi)襯鈦的鋼板作為結構材料。這種高壓容器是大型容器，通常需要使用多個攪拌器進行攪拌以便使礦漿保持懸浮。這種容器的內(nèi)部被設置成能夠在一定程度上實現(xiàn)塞式流動，但顯然在停留時期仍然存在相當嚴重的離散現(xiàn)象。
眾所周知，可以在操作過程中向高壓容器內(nèi)添加試劑如氧或硫來改變?nèi)芤旱腅h。溫度的影響也是眾所周知的。高溫有益于加速礦石浸出的運動，但是過高的溫度(如超過300℃)將導致失去酸用途的功效，這是因為硫酸在高溫下相當于一元酸。
本發(fā)明有利的提供了一種可供選擇的布置，其可用于鎳和其它材料如包括金和銅之類的其它難熔礦石的加壓浸出。該方法有利于減少或消除與待浸出礦漿的增壓、熱回收和卸壓相關的問題。此外，本發(fā)明有利的提供了在離心泵的影響下而非在目前普遍采用的容積式泵的作用下，可以操作的系統(tǒng)和方法。而且，根據(jù)本發(fā)明的礦石尺寸可以被有利地修整成大約所需要的待浸出尺寸，并且不會受所選擇的泵的影響。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用在浸出操作中的加壓浸出系統(tǒng)，包括至少一個從礦漿源接收待浸出礦漿材料的反應區(qū)，針對礦漿源設置該反應區(qū)，使礦漿在重力的作用下停留于該反應區(qū)，借此提供浸出操作所需要的至少部分增壓。
如前所述，以及如上一段落所描述的，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)利用作用于被浸出礦漿的重力，向浸出操作提供所需要的至少部分增壓。優(yōu)選地，該系統(tǒng)通過重力提供浸出操作所需要的相當大部分的增壓。例如，在一優(yōu)選實施方案中，所設置的反應區(qū)使得可通過重力提供浸出操作所需要的至少30％，優(yōu)選至少40％，更優(yōu)選至少60％，甚至在一些實施方案中達到超過80％的增壓。
反應區(qū)可以包括任何適宜的設備，只要能夠使重力作用于待浸出的礦漿以便在浸出操作過程中提供增壓即可。這樣就可以包括任何適宜的管道之類的結構。在一實施方案中，所述反應區(qū)包括相對于礦漿源向下延伸的一段管道。能夠理解的是，管道應含有一定形式的熱量用以為待浸出礦漿提供適宜的溫度。在另一可供選擇的實施方案中，反應區(qū)包括相對于礦漿向下延伸的熱回收交換器。
根據(jù)該實施方案，反應區(qū)優(yōu)選包括設置在熱回收交換器下游、用于為浸出操作提供額外停留時間的反應容器。在這種情形下，優(yōu)選的是提供一種網(wǎng)狀物，使從反應容器放出并返回到熱回收交換器的礦漿成為網(wǎng)狀，從而向從礦漿源穿過熱回收交換器的礦漿提供顯熱。
如果需要或要求的話，可以在反應容器的上游設置加熱器，用以在從熱回收交換器放出的礦漿被引入到反應容器之前對所述礦漿進行加熱。
應理解的是，這種布置以及下面將要詳述的布置都可以提供適宜的傳熱功能，即從將要被冷卻的礦漿那里回收大部分的顯熱，以及向將要被加熱的礦漿傳熱。需要時可以提供額外的加熱或冷卻以彌補總熱平衡。
根據(jù)本發(fā)明的一特定實施方案，所述反應區(qū)包括相對于礦漿源向下延伸的第一熱回收交換器；與所述第一熱回收交換器聯(lián)通，并從該第一熱回收交換器向下延伸的第二熱回收交換器；布置在第二熱回收交換器下游、用以向浸出操作提供額外停留時間的第一反應容器；網(wǎng)狀物，用于使從第一反應容器放出并返回到第二熱回收交換器的礦漿成為網(wǎng)狀，以便向穿過第二熱回收交換器的礦漿提供顯熱；第二反應容器，用于接受已經(jīng)返回穿過第二熱回收交換器的網(wǎng)狀礦漿；另一網(wǎng)狀物，用于使從第二反應容器放出并返回到第一熱回收交換器的礦漿成為網(wǎng)狀，以便向從礦漿源穿過第一熱回收交換器的礦漿提供顯熱；以及來自于第一熱交換器的出口。
根據(jù)這一實施方案，優(yōu)選的是在第一反應容器的上游設置加熱器，用以在從第二熱回收交換器放出的礦漿被引入到第一反應容器之前對所述礦漿進行加熱。
該反應區(qū)可以包括國際申請公開號為No.WO02/098553的文獻中描述的布置，這里通過參考其全文將其并入本文。該文獻公開了一種處理材料的布置，其中至少一個容器位于地面之下，用于接收待處理的材料。至少一個容器延伸到地面以下足夠深度以便在容器的入口或出口中由靜水壓頭產(chǎn)生壓力，所述入口包含至少兩根管道。
該反映區(qū)包括多個反應容器，如具有任何適宜結構的高壓容器或反應室。優(yōu)選的，這些容器位于地面之下。此外，每個容器都包含一列管道作為其進入裝置，例如可以有7根或7根以上、20根或20根以上、50至200根或更多根管道來構成每個容器的進入裝置。入口管的直徑通常在25至100mm的范圍內(nèi)，優(yōu)選是50mm左右。
如果有一個或多個容器位于地面以下，那么這些容器優(yōu)選延伸至地面以下至少100m，更優(yōu)選延伸到地面以下至少300m。
從文獻WO02/098553中了解到本發(fā)明所述系統(tǒng)的反應區(qū)的另一實施方案，如前所述，這里通過參考將其并入本文。
應理解到，上述系統(tǒng)有利地減少了送料泵將礦漿注入到反應區(qū)所需要的能量，而且還有利地減少了返回到大氣壓減壓時所釋放的能量。此外，正如前面已經(jīng)指出的，并入熱交換器可以有利地回收系統(tǒng)中絕大部分的顯熱。更進一步，上述實施方式可以在多種不同溫度的場合下，或者是在遍及較寬溫度范圍的情形下提供浸出操作。所述反應容器具有較大的反應容積，這有利于在沿著加熱/增壓/反應路徑的地方增加停留時間。
可以利用該系統(tǒng)布置規(guī)劃，其優(yōu)勢在于能夠使礦石處于高溫條件下，從而有助于浸出，而且還能夠使礦石處于低溫條件下，以確保浸出酸的使用功效最大化。由管道組成其主要部分的反應器系統(tǒng)的塞式流動特性也將在停留時間分布方面產(chǎn)生益處。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種加壓浸出的方法，包括從礦漿源把待浸出的礦漿材料供應到針對礦漿源設置的反應區(qū)，使礦漿在重力作用下停留于反應區(qū)，借此提供浸出操作所需要的至少部分增壓。
如同上面所述的系統(tǒng)一樣，該反應區(qū)優(yōu)選設置成可通過重力提供浸出操作所需要的至少30％，優(yōu)選至少40％，更優(yōu)選至少60％，甚至在一些實施方案中達到超過80％的增壓。
根據(jù)一特定實施方案，所述方法包括向熱回收交換器供應待浸出的礦漿材料；使礦漿穿過該熱回收交換器；將從熱回收交換器放出的礦漿供給反應容器；
使礦漿在反應容器內(nèi)反應；使從反應容器放出并返回到熱回收交換器的礦漿成為網(wǎng)狀，以便向從礦漿源穿過熱回收交換器的礦漿提供顯熱；以及從熱回收交換器回收已浸出的礦漿。
根據(jù)這一實施方案，在把從熱回收交換器放出的礦漿供給反應容器前或在礦漿處于該反應容器中時對所述礦漿進行加熱。
根據(jù)本發(fā)明的一更優(yōu)選的實施方案，該方法包括向相對于礦漿源向下延伸的第一熱回收交換器供應礦漿材料，并且時礦漿穿過所述第一熱回收交換器；將從第一熱回收交換器放出的礦漿供應給第二熱回收交換器，并且使礦漿穿過第二熱回收交換器，其中所述第二熱回收交換器與第一熱回收交換器連通，并從該第一熱回收交換器向下延伸；將從第二熱回收交換器放出的礦漿供應給設置在第二熱回收交換器下游的第一反應容器，并且令礦漿在該第一反應容器內(nèi)反應；使從第一反應容器放出并返回到第二熱回收交換器的礦漿成為網(wǎng)狀，以便向穿過第二熱回收交換器的礦漿提供顯熱；將返回穿過第二熱回收交換器的網(wǎng)狀礦漿供應給第二反應容器，并切令該網(wǎng)狀礦漿在第二反應容器內(nèi)反應；使從第二反應容器放出并返回到第一熱回收交換器的礦漿成為網(wǎng)狀，向穿過第一熱回收交換器的礦漿提供顯然；以及從第一熱回收交換器回收已浸出的礦漿。
此外，根據(jù)該實施方案，需要的話可以在把從第二熱回收交換器放出的礦漿引入到第一反應容器之前，或者在礦漿處于該第一反應容器時對所述礦漿進行加熱或冷卻。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可利用重力提供浸出操作所需要的至少部分增壓，優(yōu)選為礦漿材料的浸出操作提供所需要的至少30％的增壓。
現(xiàn)在參照

圖1描述本發(fā)明的特定實施方案，其中圖1示出了系統(tǒng)的流程圖。
在圖1中，系統(tǒng)10包括一混合容器11，置備好的礦石X和浸出液Y被引入到該混合容器11內(nèi)，并使用攪拌器12對它們進行攪拌。如此形成了將要浸出的礦漿13。礦漿13經(jīng)由離心泵14被泵送到第一熱回收交換器15，這里所述離心泵14大概包含多個串連的離心泵，例如包括三個離心泵。由于熱交換器15定位在露天礦16的表面上，因此礦漿13可以在重力的作用下穿過熱交換器。盡管這里的第一熱交換器15被圖示成沿著露天礦16的表面斜向下，但應當理解的是必要時可以適宜地將所述熱交換器15垂直定位。
從熱交換器15放出的礦漿穿過管道17被傳送到第二熱回收交換器18，該第二熱回收交換器同樣的向下沿著露天礦16的第二表面定位。當然，必要時第二交換器18也可以被垂直定位。應當理解的是，通過管道17被引入到第二熱交換器18的礦漿在其穿過第二熱交換器18時也是在重力的作用下起作用的。
必要時，為了提高從熱交換器18放出的礦漿的溫度，可以設置加熱器19。這樣就能夠在把從第二熱交換器18中放出的礦漿引入到反應容器20之前對其進行有利的加熱。使礦漿在反應容器20中停留所要求的停留時間，這里所述反應容器例如可以是帶有攪拌功能的高壓容器或類似裝置。基于此，可以向反應容器20中注入額外的試劑，或者根據(jù)需要來冷卻反應容器20。基于此，還可以沿著無論是否需要的反應路徑注入試劑。
在反應容器20里對礦漿進行了適宜的一段時間處理后，使礦漿以成網(wǎng)狀的方式經(jīng)由管道21返回到第二熱交換器18中。所述成網(wǎng)狀的礦漿有利于把熱量傳遞給經(jīng)由管道17引入到第二熱交換器18中的礦漿。
然后將已經(jīng)再次穿過第二熱交換器18的網(wǎng)狀礦漿供應給第二反應容器22，在所述第二反應容器22中，網(wǎng)狀礦漿在攪拌作用下再一次停留了所要求的停留時間。反應容器20中的反應與反應容器22中的反應相結合，有利于為高溫和高壓下的處理提供準備，同樣也有利于為低溫下的處理提供準備，從而為系統(tǒng)提供了優(yōu)勢。
以與從反應容器20中放出礦漿類似的方式，從反應容器22中浸出的礦漿被供應給第一熱交換器15，從而能夠把顯熱傳遞給將要被引入到第一熱交換器15中的礦漿13。然后通過背壓式控制閥24把從第一熱交換器15的出口23浸出的礦漿供應給下一步處理。
可以根據(jù)需要操作所期望的系統(tǒng)。例如該系統(tǒng)可以提供分批操作或連續(xù)操作。應當理解的是，對連續(xù)操作來說，反應容器內(nèi)的停留時間將隨著容器容積和運行流量而改變。
如前所述，雖然參照上述鎳處理對本發(fā)明的系統(tǒng)和方法進行了描述，但其實本發(fā)明的系統(tǒng)和方法具有更廣泛的應用，例如用于對難熔礦石如金和銅的浸出。本發(fā)明應當包括在例如浸出操作和本領域技術人員能夠理解的其它操作的范圍內(nèi)。
在整個說明書中已經(jīng)通過對本發(fā)明的優(yōu)選實施方案進行描述來說明發(fā)明目的，而不是將本發(fā)明限定成任何一個實施方案或特定收集的特征。因此，那些本領域技術人員將認識到，根據(jù)目前公開的內(nèi)容，能夠在不脫離本發(fā)明范圍的情況下對示例的特定實施方案進行各種改進和變化。所有的這些改進和變化都趨向于包含在所公開的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種用于浸出操作的加壓浸出系統(tǒng)，包括至少一個從礦漿源接收待浸出礦漿材料的反應區(qū)，針對礦漿源設置該反應區(qū)，使礦漿在重力的作用下停留于該反應區(qū)，借此提供浸出操作所需要的至少部分增壓。
2.如權利要求1所述的加壓浸出系統(tǒng)，其中反應區(qū)被設置成借助于重力提供浸出操作所需要的至少30％的增壓。
3.如權利要求1所述的加壓浸出系統(tǒng)，其中反應區(qū)包括相對于礦漿源向下延伸的一段管道。
4.如權利要求1所述的加壓浸出系統(tǒng)，其中反應區(qū)包括相對于礦漿源向下延伸的熱回收交換器。
5.如權利要求4所述的加壓浸出系統(tǒng)，其中反應區(qū)包括設置在熱回收交換器下游、用于為浸出操作提供額外停留時間的反應容器。
6.如權利要求5所述的加壓浸出系統(tǒng)，其中提供了一種網(wǎng)狀物，使從反應容器放出并返回到熱回收交換器的礦漿成為網(wǎng)狀，從而向從礦漿源穿過熱回收交換器的礦漿提供顯熱(sensible heat)。
7.如權利要求6所述的加壓浸出系統(tǒng)，其中在反應容器的上游設置加熱器，用以在從熱回收交換器放出的礦漿被引入到反應容器之前對所述礦漿進行加熱。
8.如權利要求1所述的加壓浸出系統(tǒng)，其中反應區(qū)包括相對于礦漿源向下延伸的第一熱回收交換器；與所述第一熱回收交換器連通，并從該第一熱回收交換器向下延伸的第二熱回收交換器；布置在第二熱回收交換器下游，用以向浸出操作提供額外停留時間的第一反應容器；網(wǎng)狀物，用于使從第一反應容器放出并返回到第二熱回收交換器的礦漿成為網(wǎng)狀，以便向穿過第二熱回收交換器的礦漿提供顯熱；第二反應容器，用于接收已經(jīng)返回穿過第二熱回收交換器的網(wǎng)狀礦漿；另一網(wǎng)狀物，用于使從第二反應容器放出并返回到第一熱回收交換器的礦漿成為網(wǎng)狀，以便向從礦漿源穿過第一熱回收交換器的礦漿提供顯熱；以及來自于第一熱交換器的出口。
9.如權利要求8所述的加壓浸出系統(tǒng)，其中在第一反應容器的上游設置加熱器，用以在從第二熱回收交換器放出的礦漿被引入到第一反應容器之前對所述礦漿進行加熱。
10.一種加壓浸出方法，包括從礦漿源把待浸出的礦漿材料供應到針對礦漿源設置的反應區(qū)，使礦漿在重力作用下停留于反應區(qū)，借此提供浸出操作所需要的至少部分增壓。
11.如權利要求10所述的方法，其中反應區(qū)被設置成借助于重力提供浸出操作所需要的至少30％的增壓。
12.如權利要求10所述的方法，包括向熱回收交換器供應待浸出的礦漿材料；使礦漿穿過該熱回收交換器；將從熱回收交換器放出的礦漿供給反應容器；使礦漿在反應容器內(nèi)反應；使從反應容器放出并返回到熱回收交換器的礦漿成為網(wǎng)狀，以便向從礦漿源穿過熱回收交換器的礦漿提供顯熱；以及從熱回收交換器回收已浸出的礦漿。
13.如權利要求12所述的方法，包括在把從熱回收交換器放出的礦漿供給反應容器之前對所述礦漿進行加熱。
14.如權利要求10所述的方法，包括向相對于礦漿源向下延伸的第一熱回收交換器供應礦漿材料，并且使礦漿穿過所述第一熱回收交換器；將從第一熱回收交換器放出的礦漿供應給第二熱回收交換器，并且使礦漿穿過第二熱回收交換器，其中所述第二熱回收交換器與第一熱回收交換器連通，并從該第一熱回收交換器向下延伸；將從第二熱回收交換器放出的礦漿供應給設置在第二熱回收交換器下游的第一反應容器，并且令礦漿在該第一反應容器內(nèi)反應；使從第一反應容器放出并返回到第二熱回收交換器的礦漿成為網(wǎng)狀，以便向穿過第二熱回收交換器的礦漿提供顯熱；將返回穿過第二熱回收交換器的網(wǎng)狀礦漿供應給第二反應容器，并且令該網(wǎng)狀礦漿在第二反應容器內(nèi)反應；使從第二反應容器放出并返回到第一熱回收交換器的礦漿成為網(wǎng)狀，以便向穿過第一熱回收交換器的礦漿提供顯熱；以及從第一熱回收交換器回收已浸出的礦漿。
全文摘要
一種用在浸出操作中的加壓浸出系統(tǒng)，包括至少一個從礦漿源接收待浸出礦漿材料的反應區(qū)，針對礦漿源設置該反應區(qū)，使礦漿在重力的作用下停留于該反應區(qū)，借此提供浸出操作所需要的至少部分增壓。
文檔編號C22B3/04GK101040058SQ200580034566
公開日2007年9月19日 申請日期2005年9月8日 優(yōu)先權日2004年9月10日
發(fā)明者D·J·尼克林, P·J·泰特 申請人:埃克塞根合伙有限公司