专利名称：当从浆料中分离矿物时控制氧气的方法
技术领域：
本发明涉及当在工艺的各个不同的子步骤中，从含有价值的(valuable)矿物的浆料中相互分离矿物时，控制氧气分压的方法。通过循环导入到该工艺或者该工艺的各子步骤内的气体来控制氧气分压。
在破碎并粉碎之后，在工艺的不同子步骤，如浮选、沉淀和过滤内，尽可能从待处理的浆料中选择性地互相分离包含在矿石内的各种不同的矿物。从工艺角度考虑，重要的是，藉助包含在空气内的氧气和藉助化学品，控制在不同矿物表面上的氧化速度，即矿物的电化学电势，以便待浮选的矿物在表面上疏水，和使待沉降的各矿物亲水。矿物的过氧化导致非选择性和削弱的回收，以及增加的化学成本。
在现有技术中公知，在该工艺的各种子步骤内导入的氧气，是影响矿物表面氧化的最大因素。例如，在浮选中，通常使用空气作为浮选气体，因此当基于空气包含21％的氧气计算氧气量时，溶解的氧气量在不同程度上是饱和的。现有技术还公知在浮选之后的子工艺，即沉淀和过滤的令人不满意的操作的最重要的原因之一是，没有控制待处理的浆料内的氧化还原条件。
在美国专利6044978中，公开了从含铜和镍，以及铂族金属(PGM)的硫化矿石中回收所述金属的方法。在所述方法中，以常规方式进行实际的调节，但在非氧化气体，如氮气存在下，进行浆料的进一步调节。通常通过空气或者至少通过氧气含量比浮选之前的调节步骤内所使用的气体高的气体进行浮选步骤。根据美国专利6044978，使用非氧化气体改进硫化物矿物从剩余矿石中的分离。
然而，使用氮气或其它非氧化气体如二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷或二氧化硫不一定经济。例如使用氮气或烃要求与选矿机一起建立相应的车间。
本发明的目的是消除现有技术的缺点和实现相互分离矿物的改进方法，为的是通过调节供入到该工艺内的气体中氧气的分压，控制从含有价值的矿物中分离的工艺，以便循环供入到分离步骤内的气体。在所附权利要求中列出了本发明的主要新型特征。
根据本发明，为了在处理含有价值的矿物的浆料的各步骤内相互分离矿物，通过循环导入到随后步骤，即浮选、沉淀和过滤内的气体来控制氧气的分压。部分氧气在矿物表面的氧化反应中被消耗，和当循环从处理中排出的气体时，气体中的氮气含量增加，和可藉助循环气体调节矿物表面的电势。在浓缩工艺中，例如硫化合物和化学品消耗氧气，和当再使用相同的气体时，氛围中的氧气含量下降。根据所讨论的矿物的氧化要求，例如以空气、氧气或富氧气体形式供入在该工艺内所需的额外的氧气。也可供入额外的氧气，以便一部分额外的氧气是臭氧或氯气。
在根据本发明方法的工艺中，基本上所有合适的步骤，如粉碎、泵送、调节和浮选步骤以及沉淀和过滤这两个步骤密闭在循环气体氛围内。按照这一方式，避免了在所有工艺步骤内矿物的过量氧化。例如，当泵井开放时，它们充当矿物浆料氧化器，因此泵井也被归并到密闭的气体循环内。密闭的气体循环是指属于该工艺的设备具有必须的结构，如盖子结构，以确保气体的回收。另外，采用本发明方法的工艺具有气体转移和循环所需的设备，如循环输送管线，至少一个鼓风机和储罐。为了确定循环气体内恰当的氧气含量，例如通过测量在循环气体内的氧气份额，或者通过观察矿石浆料的电势，来观察该方法。为了观察在该工艺内待处理的浆料，以测量在工艺浆料内矿物电极的固体或粉状表面的状态，采用电势测量、阻抗测量，超声引发或电势脉冲引发的ζ电势测量，或者独立地或者一起测量存在于该工艺内或者添加到该工艺内的各试剂的含量。在待测量的表面当中，也可以是在该工艺中使用的设备或设备部件的特定表面。
根据本发明，可通过尽可能方便和成本有效的方法防止包含在浆料内的矿物的过氧化或过还原。在不同工艺步骤内发生的大多数化学反应实际上是不可逆的。一旦发生变化，则没有技术方法将矿物返回到最佳状态。为了避免过氧化或过还原，根据不同的工艺步骤分开供入本发明的辅助气体，以便对于每一工艺步骤来说，供入或者相同的辅助气体，或者视需要，在供入到不同工艺步骤内的气体添加步骤之间改变辅助气体内的氧气分压。因此，在需要的情况下，基于所进行的测量，可在至少一个工艺步骤中使用其中所述氧化气体的含量低于空气中氧气的含量的循环气体。在此情况下，例如硫化氢或二氧化硫可用作还原气体。同样，视需要，至少在一个工艺步骤中可使用其中所述氧化气体的含量高于空气中的氧气含量的循环气体。
本发明的密闭气体循环导致整个工艺在氧化电势低于现有技术的情况下以经济有利的方式工作。因此，就矿物回收-含量图表来说，可实现矿物分离的较好选择性，和实现全新水平的操作。与此同时，试剂的花费下降，和工艺设备的生产率增加。此外，可利用通过旋转在处理有价值的矿物中使用的螺旋桨或其它搅拌设备自然生成的抽真空和负压。同样，为了改进气体循环的效率，在调节氧化气体的含量中，可有利地利用在该工艺内发生的氧化气体的自然耗尽。
由于在密闭的气体循环内进行处理含有价值的金属的浆料的整个工艺，因此这意味着例如在粉碎中氧气含量处于比当在正常空气氛围下操作时低的水平下。因此，在粉碎工艺内所使用的研磨机的衬里材料的腐蚀减缓，和在研磨中使用的球和棒的消耗下降。也可在该工艺的其它步骤中观察到该方法的有利效果。
在浮选中，在许多重要的因素当中，浮渣(froth)的结构已经成为且将仍然是最重要的因素之一。在最后的预测中，如果没有别的因素，则浮渣结构揭示出浮选气体可能引起的问题，这取决于待处理的原材料、化学品等。当循环气体在本发明所使用的浮选工艺中时，可显著更有效地优化浮渣结构。可逐步进行浮渣结构的优化，为的是相应选择分离矿物，和通过在浮渣内发生的矿物的转移，满足对浮渣结构设定的要求，如机械强度。因此，重质矿物，如贵金属和铂族矿物也例如可通过松散的连接保持，键合到互连的颗粒，即絮凝体上，或者通过不同分子形成的絮凝体，即misels上，且与此同时，藉助烃降低比重。
当采用本发明的方法时，可在该工艺中使用较坚固的混合物，根据现有的条件来调节。对于该工艺来说，这又意味着较短的延迟，较高的容量和降低的成本，且没有在所需阶段内的回收物应当比较细小的缺点。本发明的方法尤其适于浮选、沉淀和过滤，以及矿物和含含铜、镍、锌、钴、铅、银、铂和钯的原材料的其它有关的处理。
关于浮选，在下述实施例中公开了本发明。
实施例在该工艺内处理的矿石既含有硫化铜，如黄铜矿CuFeS2，斑铜矿Cu5FeS4，不同的CuxS相，又含有黄铁矿FeS2。
在含有11％氧气的氮气氛围内，将该矿石与合金化的金属粉碎体一起粉碎到89.3％低于74微米的细度。根据本发明，在粉碎和浮选设备周围产生的密闭的气体循环内，通过使用常规的浮选促集剂，即黄原酸盐和二硫代磷酸盐，在pH10.8下，藉助含2％氧气的氮气，通过施加Ca(OH)2进行浮选。
关于黄铜矿CuFeS2和黄铁矿FeS2的电化学电势，优化条件，以便相对于AgCl/Ag，ECuFeS2在160mV范围内，和相对于AgCl/Ag，EFeS2在75mV范围内。藉助黄铜矿和黄铁矿的阻抗分析，通过最大化疏水差，从而优化浮选试剂的采用。
在浮选中，对于铜的预浓缩来说，所得FeS2含量为8.4％，和所得硅酸盐含量为4.7％。通过在以上所述的条件下反复预浓缩，当从矿石中测量时，最终铜母料中铜的回收率为93.5％，和铜母料中的FeS2含量为4.4％，和硅酸盐含量为2.2％。
当采用相同的粉碎情况下的相应实验是根据在空气氛围内进行的现有技术，没有在浮选设备周围产生密闭的气体循环时，浮选气体为空气，和相对于AgCl/Ag，优化CuFeS2的电势到160mV的数值，在铜的预浓缩料中FeS2含量为15.6％，和硅酸盐含量为6.8％。在通过使用空气反复浓缩的最后的铜母料中，FeS2含量为12.5％，硅酸盐含量为4.7％，和铜的回收率为88.6％。我们要指出的是相对于选择率，FeS2的电势增加得太高。
当在实施例中比较根据本发明方法获得的数值和通过现有技术的方法获得的数值时，可维持铜的回收率改进达4.9％，硅酸盐含量下降大于50％，和黄铁矿含量下降65％。现在所得铜母料较纯，因此比较容易进一步处理。
权利要求
1.当在分离工艺的不同工艺步骤中从含有价值的矿物的浆料中相互分离矿物时控制氧气分压的方法，其特征在于，为了控制氧气的分压，供入到不同工艺步骤内的气体在于不同工艺步骤中使用的设备周围处产生的基本上密闭的气体循环中循环，以便通过测量含有价值的矿物的浆料的电势来控制气体的循环。
2.权利要求1的方法，其特征在于，该工艺具有供气体转移和循环所要求的设备。
3.权利要求2的方法，其特征在于，该工艺具有循环输送管线，至少一个鼓风机和储罐。
4.前述任何一项权利要求的方法，其特征在于在气体的循环中，利用通过在不同工艺步骤中安装的搅拌设备的旋转而自然生成的抽真空和负压。
5.前述任何一项权利要求的方法，其特征在于根据单独的工艺步骤，分开在该工艺内需要的辅助气体的供入，以便相同的辅助气体被供入到不同的工艺步骤中。
6.权利要求1-4任何一项的方法，其特征在于在不同工艺步骤中供入的辅助气体的添加量之间改变在该工艺内所需的辅助气体中氧气的分压。
7.前述任何一项权利要求的方法，其特征在于通过在该工艺内供应空气，获得控制氧气分压所需的氧气添加量。
8.权利要求1-6任何一项的方法，其特征在于通过在该工艺内供应氧气，获得控制氧气分压所需的氧气添加量。
9.权利要求1-6任何一项的方法，其特征在于通过在该工艺内供应富氧的空气，获得控制氧气分压所需的氧气添加量。
10.前述任何一项权利要求的方法，其特征在于氧化气体含有臭氧(O3)。
11.前述任何一项权利要求的方法，其特征在于循环气体含有还原气体。
12.权利要求11的方法，其特征在于循环气体含有硫化氢。
13.权利要求11的方法，其特征在于循环气体含有二氧化硫。
14.前述任何一项权利要求的方法，其特征在于在气体循环内密封该工艺的粉碎步骤。
15.权利要求1-13任何一项的方法，其特征在于在气体循环内密封相互分离矿物所使用的浮选步骤。
16.权利要求1-13任何一项的方法，其特征在于在气体循环内密封相互分离矿物所使用的沉淀步骤。
17.权利要求1-13任何一项的方法，其特征在于在气体循环内密封相互分离矿物所使用的过滤步骤。
18.前述任何一项权利要求的方法，其特征在于通过矿物电极测量含有价值的矿物的浆料的电势。
19.权利要求1-17任何一项的方法，其特征在于利用阻抗测量含有价值的矿物的浆料的电势。
20.权利要求1-17任何一项的方法，其特征在于利用试剂含量测量含有价值的矿物的浆料的电势。
全文摘要
本发明涉及当在分离工艺的不同的工艺步骤中相互分离矿物时，控制氧气分压的方法。为了控制氧气的分压，在于不同工艺步骤中使用的设备周围处生成的基本上密闭的循环中循环在不同工艺步骤中供入的气体，以便通过测量含有价值的矿物的浆料的电势控制气体循环。
文档编号C22B15/00GK1761523SQ200480006924
公开日2006年4月19日 申请日期2004年3月10日 优先权日2003年3月14日
发明者S·海马拉, H·劳里拉, M·罗纳拉 申请人:奥托昆普技术公司