排出气体的纯化、回收和再循环的制作方法
【专利说明】排出气体的纯化、回收和再循环
[0001]背景
在有色金属处理中，例如处理难熔矿石以提取黄金，压热器通常用于氧化矿石(例如，氧化在矿石中的硫化物物质)。由于在压热器中消耗进料气中的氧(O2)，氧的纯度最终变得太低而不能使所述过程有效，且在压热器中的气体被排出。
[0002]在一些情况下，来自压热器的排出气体可排出至大气中。然而，除了环境问题之夕卜，这样的实施可能被认为是浪费的，因为来自压热器的排出气体通常含有大量的含氧气体和潜在有用的能量(例如，热量和压力)。例如，来自压热器的排出气体可为大约40巴和可包含接近于50%的氧(体积)，其中主要的杂质为水蒸汽(H2O)、二氧化碳(CO2)、氮(N2)、氩(Ar)、硫氧化物(SOx)和颗粒物。
[0003]—些现有技术系统旨在利用来自压热器的排出气体，但这些系统不能利用排出气体流的完整效用。例如，一个现有技术系统公开了将来自压热器的排出气体直接进料回到压热器的方法。另一个现有技术系统公开了从压热器的排出气体去除二氧化碳，然后将排出气体再循环回到压热器。然而，这两个系统在怎样处理和使用排出气体流上提供了极少的灵活性或没有灵活性，因此不能使排出气体流的价值最大化。
[0004]因此，本领域中需要成本有效和灵活的设备和方法，用于处理压热器的排出气体，用于在压热器和/或金属处理设备的一个或多个附加过程中再利用。
[0005]本发明的方面
方面1:一种方法，其包含:(a)从压热器取出第一排出气体流，所述压热器操作上配置用以氧化矿石并作为矿石处理设备的一部分；(b)冷却所述第一排出气体流；(c)使用排出气体洗涤子系统从所述第一排出气体流去除硫氧化物和颗粒物，从而产生具有比所述第一排出流更低的硫氧化物浓度的第二排出气体流；(d)使用二氧化碳和水分离子系统从所述第二排出气体流去除水蒸汽和二氧化碳，从而产生具有比所述第二排出气体流更低的水蒸汽和二氧化碳浓度的第三排出气体流；和(e)将所述第三排出气体流引入至金属处理设备中的至少一个过程中。
[0006]方面2:方面I的方法，其中步骤⑷包含将所述第三排出气体流的至少第一部分引入至压热器中，且所述方法还包含:(f)从所述第三排出气体流中去除氮和/或氩，然后实施步骤(e)。
[0007]方面3:方面1-2中任一项的方法，其中所述压热器包括多个隔间和入口管道，通过所述管道将矿石引入到所述压热器，所述多个隔间的第一隔间设置为最接近所述入口管道，和其中步骤(e)包含将所述第三排出气体流引入至所述第一单元。
[0008]方面4:方面1-3中任一项的方法，其中所述压热器包括多个隔间和入口管道，通过所述管道将矿石引入到所述压热器，第一隔间包含所述多个隔间的未氧化矿石的最大量，和其中步骤(e)包含将所述第三排出气体流引入至所述第一隔间。
[0009]方面5:方面1-4中任一项的方法，其中步骤(e)包含将所述第三排出气体流的至少第一部分引入至选自以下的至少一个过程中:中和来自所述压热器的矿石淤浆准备用于氰化浸出、烘烤过程和炉中的加热过程。
[0010]方面6:方面1-5中任一项的方法，其进一步包含:(g)通过将所述第三排出气体流引入至氮和/或氩分离子系统，从所述第三排出气体流中去除氮和氩，从而产生具有比所述第三排出气体流更高氧浓度的第四排出气体流。
[0011]方面7:方面6的方法，其中步骤(g)通过将所述第三排出气体流引入至包含低温空气分离单元的氮和/或氩分离子系统，从所述第三排出气体流去除氮和/或氩，从而产生具有比所述第三排出气体流更高氧浓度的第四排出气体流。
[0012]方面8:方面6-7中任一项的方法，其进一步包含:(h)将所述第四排出气体流的至少一部分引入至利用富氧气流的金属处理设备内的组件中。
[0013]方面9:方面6-8中任一项的方法，其中所述步骤(h)包含将所述第四排出气体流的至少一部分引入至所述压热器中。
[0014]方面10:方面1-9中任一项的方法，其中步骤(C)包含通过将所述第一排出气体流引入至包含两个或更多个可逆发生器床的排出气体洗涤子系统，从所述第一排出气体流去除硫氧化物和颗粒物，从而产生第二排出气体流。
[0015]方面11:方面1-9中任一项的方法，其中步骤(e)还包含使用二氧化碳和水分离子系统从所述第二排出气体流去除水蒸汽和二氧化碳，所述二氧化碳和水分离子系统包含具有至少一个膜的至少一个膜单元，所述膜对二氧化碳和水蒸汽具有比氧更多的渗透性，从而产生第三排出气体流。
[0016]方面12:方面1-9中任一项的方法，其中步骤(e)还包含使用包含吸附单元的二氧化碳和水分离子系统，从所述第二排出气体流去除水蒸汽和二氧化碳，从而产生第三排出气体流。
[0017]方面13:方面1-9中任一项的方法，其进一步包含:⑴通过将选自以下的至少一个流的至少一部分膨胀以发电来产生能量:所述第一排出气体流，所述第二排出气体流，所述第三排出气体流和所述第四排出气体流。
[0018]方面14:用于处理有色金属矿石的设备，其包含:压热器，其流体连接到富氧进料气的供应源和含水矿石淤浆的供应源；第一排出气体管道，其流体连接到所述压热器，用于从所述压热器排出第一排出气体流，所述第一排出流具有比所述富氧进料气更低的氧浓度；洗涤器子系统，其流体连接到所述第一排出气体管道，所述洗涤器子系统操作上配置用以从所述第一排出气体流去除二氧化硫并产生通过第二排出气体管道的第二排出气体流，所述第二排出气体流具有比所述第一排出气体流更低的二氧化硫浓度；第一分离子系统，其操作上配置用以从所述第二排出气体流去除二氧化碳和水并产生通过第三管道的第三排出气体流，所述第三排出气体流具有比所述第二排出气体流更低的二氧化碳含量以及更低的二氧化碳和水浓度；其中所述第三排出气体管道流体连接至选自以下的至少之一:用于发电的膨胀器，第二分离子系统和需要富氧的第三子系统。
[0019]方面15:方面14的设备，其中所述第二分离子系统操作上配置用以从所述第三排出气体流去除氩以产生第四排出气体流，所述第四排出气体流通过第四排出气体管道离开所述第二分尚子系统。
[0020]方面16:方面14-15中任一项的设备，其中所述第二分离子系统操作上配置用以从所述第三排出气体流去除氮。
[0021]方面17:方面15-16中任一项的设备，其中所述第四排出气体管道流体连接到所述压热器。
[0022]方面18:方面15-16中任一项的设备，其中所述压热器还包含多个隔间，所述多个隔间包含含有矿石的第一隔间，所述矿石具有比所述多个隔间中任何其它隔间更大的氧浓度，和其中所述第四排出气体管道流体连接到第一隔间。
[0023]方面19:方面14-18中任一项的设备，其中所述洗涤器子系统包含至少两个可逆再生器床。
[0024]方面20:方面14-19中任一项的设备，其中所述第一分离子系统包含具有至少一个膜的至少一个膜单元，所述膜对二氧化碳和水蒸汽具有比氧更多的渗透性。
[0025]附图简述
本发明在下文中连同附图一起描述，其中类似的数字表示类似的要素；
图1为说明本发明实施方案的压热器排出气体系统的框图；
图2为说明根据本发明实施方案的二氧化碳和水分离子系统的框图；
图3为说明根据本发明实施方案，与氮和氩分离子系统结合的二氧化碳和水分离子系统的框图；
图4为说明根据本发明另一实施方案，与氮和氩分离子系统结合的二氧化碳和水分离子系统的框图；
图5为说明根据本发明实施方案，与排出气体洗涤子系统结合的压热器的框图；
图6为说明根据本发明实施方案，与换热器和膨胀器结合的压热器的框图；和图7为说明本发明实施方案的来自压热器的排出气体的处理方法的流程图。
[0026]优选实施方案详述
以下的详述仅提供了优选的示例性实施方案，且不是旨在限制本发明的范围、适用性或构造。相反地，优选示例性实施方案的以下详述将向本领域技术人员提供可实现的描述用于实施本发明的优选示例性实施方案。如所附权利要求所阐述，在不离开本发明的宗旨和范围下，在功能和要素排列上可进行多种变化。
[0027]用于本说明书和权利要求的术语“管道”或“线路”是指一个或多个结构，流体可通过其在系统的两个或更多个组件之间传输。例如，管道可包括管、槽和它们的组合，在变化的压力下将液体和/或气体传输贯穿生产系统。
[0028]用于本说明书和权利要求的术语“流体连接”是指在两个或更多个组件之间的连通特性，其使得液体和/或气体以可控方式在组件之间传输。例如，压缩机的出口可流体连接到反应器的入口，使得气流可在没有渗漏下传输至反应器。连接的两个或更多个组件使得它们彼此之间流体连接，所述连接可包括本领域已知的任何适合的方法，例如使用带法兰的管道、衬垫和螺栓。
[0029]用于本说明书和权利要求的术语“浓度”是指摩尔百分率。例如，如果第一气流描述为具有比第二气流更低的氧浓度，则以摩尔计，第一气流具有比第二气流更低的氧百分数。
[0030]在权利要求中，字母可用于确定要求保护的方法步骤(例如，a、b和C)。这些字母用于帮助指明方法步骤，且不是旨在表明所要求保护的步骤的实施顺序，除非这种