一种连续加压氧浸处理高硫物料的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种加压氧浸湿法冶炼工艺，尤其是一种连续加压氧浸处理高硫物料的方法。
【背景技术】
[0002]中国是一个钴、镍资源缺乏的国家，每年均大量进口满足生产需求，随着资源枯竭，钴、镍原料现主要来源于原生矿、次生矿浮选高硫精矿。这类原料成份相对复杂，通常物料含低价态硫在4-35%之间，且含有钴、镍、铜三者至少之一。常规采用火法冶炼或火法湿法结合冶炼，均产生大量的二氧化硫气体，造成环境污染，同时金属收率低；若采用常压湿法冶炼，则存在氧化剂用量大成本高、反应时间长、大量铁被浸出，后续工段除杂难度大、投资规模大、金属收率低、浸出渣含大量单质硫需要处理等问题。上世纪中叶，国外采用加压氧浸工艺，最先采用氨体系加压氧浸工艺，逐渐被酸性体系加压氧浸工艺替代，部分采用火法富集成镍锍结合加压氧浸工艺。近年，国内也出现采用加压氧浸全湿法处理精矿工艺，公开号CN1352308A的中国专利“一种从含铜低的硫化镍物料提取镍的方法”中，处理镍精矿和含铜较低的镍锍，在压力浸出过程添加一定量硫磺才能维持反应热量、且铜不被浸出，因此，渣中的铜还需要其他工艺回收铜；公开号CN1786225A的中国专利“一种含铁硫化镍物料的湿法处理方法”中，处理化学沉淀产出的含铁硫化镍物料，该方法添加有添加剂降低单质硫的影响；公开号CN 103725899 A的中国专利“一种浸出古巴镍钴原料的方法”中，提供了一种处理古巴镍钴原料的方法，浸出温度130-160°C，加压氧浸压力0.3-0.8MPa，浸出时间2-4h，浸出时间相对较长，且专利中的工艺参数不适合处理高硫精矿；公开号CN1187221A的中国专利“由硫化浓缩物提取铜的湿法冶金工艺”中，提供了一种添加碳素材料添加物氧化压力浸出处理黄铜矿，此工艺采用添加剂以消除单质硫对浸出的影响，浸出渣含大量硫，渣的后续处理也是一大难题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种连续加压氧浸处理高硫物料的方法，实现连续加压氧浸，浸出过程无需添加添加剂消除单质硫对浸出的影响，反应过程自热，无需添加单质硫或蒸汽维持反应温度，浸出时间短，金属收率高，生产能耗低，生产运行的连续性、平稳性和安全性更高。
[0004]本发明的一种连续加压氧浸处理高硫物料的方法，包括如下步骤:
1、备料:高硫物料经过混合、破碎、分级、浆化、预酸化、稀释等工序得到合格矿浆。
[0005]所述高硫物料是由含低价态硫的钴、铜和镍三种有价金属至少之一构成，通常低价态硫含量不低于4%。
[0006]优选的高硫物料可为精矿和化学沉淀物。
[0007]优选的合格矿浆的指标为:矿浆的固体低价态硫含量8-24%，固体总含量10-35%，固体粒度-300目彡90%，矿浆pH值1.5-5，矿浆温度彡50 °C。
[0008]优选的矿浆预酸化和稀释处理可采用步骤5换热后的浸出液、洗后液或两者的混合液进行。
[0009]2、加压氧浸造液:将矿浆、氧、冷介质连续输送至压力容器内，矿浆、氧、冷介质充分搅拌接触并反应，反应放热维持高温高压强化浸出过程，通过控制冷介质的量控制反应温升变化，通过控制氧的量控制反应氧分压，从而反应总压得到控制，在设定条件下发生氧化反应，目标金属进入溶液，浸出后的矿浆连续从压力容器排出。
[0010]优选的氧可为工业级纯氧或富氧(主含量多80%)，氧气用量与低价硫的质量比为
1.8-2.4:1。
[0011]优选的加压氧浸处理高硫精矿造液的工艺参数为:反应液固比4:1-12:1，温度为180-210°C，氧分压为0.35-0.6MPa，总压为1.4-2.5MPa，反应停留时间为1.5_3h。
[0012]优选的加压氧浸处理化学沉淀物造液的工艺参数为:温度为140_160°C，氧分压为0.2-0.35MPa，总压为0.5-lMPa，反应停留时间为1.5_2h。
[0013]优选的冷介质可为工艺用水、采用步骤5换热后的洗后液、洗渣出水或两者的混合液，通过冷介质控制的反应温升变化范围在-10°C /h至10°C /h之间，以-5°c /h至5°C /h为最佳。
[0014]优选的矿浆中的低价态硫氧化成硫酸根。
[0015]3、闪蒸、液固分离:浸出矿浆连续经一级闪蒸减压降温，闪蒸后矿浆经液固分离后得到浸出液，浸出渣送洗涤步骤。
[0016]优选的闪蒸后矿浆温度彡105°C，压力彡0.15MPa ；
优选的控制浸出液终酸为5-40g/L，部分浸出液换热后用于矿浆预酸化和稀释用水，部分浸出液换热后重新返回固液分离系统，剩余部分开路至后续回收工序回收有价金属。
[0017]4、洗涤:包括排汽洗涤和浸出渣洗涤；排汽包括加压氧浸反应排汽和闪蒸减压降温排汽，排汽夹带物经洗涤后达标排放；浸出渣经洗涤达标后通过综合处理可用作生产砖、水泥的原料。
[0018]优选的洗涤用水可采用工艺用水、换热的洗后液或二者搭配。
[0019]优选的控制排汽洗后液pH为1-4，洗后液温度控制在75_95°C，洗后液换热后用于矿浆预酸化和稀释用水或加压氧浸出反应冷介质；
优选的浸出渣经洗涤后渣含可溶有价金属含量< 0.05%，控制洗渣出水pH为3-6，洗渣出水换热后用作反应冷介质；
5、换热:浸出液、洗后液、洗渣出水与其他工序中需要加热的介质进行热量交换，换热后浸出液、洗后液、洗渣出水温度<50°C，介质则加热至需要的温度。
[0020]本发明与现有工艺技术相比具有以下优点:
1、本发明利用物料中低价硫氧化过程放热维持反应温度，无蒸汽消耗，且无任何添加剂消耗，换热后的浸出液部分返备料预酸化，无硫酸消耗，氧气利用率高达85%，氧气也是浸出过程中唯一的生产辅料，生产辅料成本低。
[0021]2、本发明采用通入冷介质的方式，消耗反应过程中多余的热量，反应温升得到有效控制，生产安全、平稳、易控；反应的热能通过换热得到充分综合利用。
[0022]3、本发明采用一段加压连续浸出，一段闪蒸连续降温减压，浸出渣无需处理回收硫，整个生产流程连续作业，主流程短，相同的生产规模，设备规模更小，投资更省、效率更尚ο
[0023]4、本发明采用连续处理高硫物料的方法，生产运行能够连续作业，适合自动化连续生产，生产效率高、自动控制程度高、劳动强度低、生产环境好。
[0024]5、本发明生产过程中不产生废水、废气，含铁量高的浸出渣已成功用于生产砖、水泥的原料之一，浸出渣无害化利用，是无污染的环保型工艺。
[0025]6、本发明对矿浆中低价硫的含量有一定要求，但对原料的金属含量无要求，即对原料的适用性强，针对高硫精矿或化学沉淀物采用不同的工艺参数；浸出液相对纯净，后续工段除铁成本较低；且有价金属Co、N1、Cu金属收率分别高达99%、98%、98%以上，经济效益好。
【附图说明】
[0026]图1和图2为本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0027]本发明通过操作步骤并参照附图展开描述。但是熟悉本领域的人员将很容易地证明或理解，本发明的各操作步骤可以进行拓展也能实现各步骤的目的。
[0028]步骤1物料是由含低价态硫的钴、铜和镍三种有价金属至少之一构成，且低价态硫含量不低于4%，物料可为精矿和化学沉淀物。备料的混合、破碎、分级、浆化、预酸化、稀释等工序，可根据物料特性进行组合优化或减少，如物料呈块状，可以先进行破碎、分级，如物料呈粉状且粒度已达标，因此无需再经破碎、分级等工序；同理，可采用步骤5换热后的浸出液、洗后液或两者的混合液进行矿浆预酸化和稀释处理，备料步骤提供成份稳定、指标合格的矿浆，矿浆指标为:矿浆的固体低价