专利名称：加压浸出的系统和方法
技术领域：
本发明涉及用于对诸如镍和其它耐火矿石进行加压浸出(leaching)的系统和方法。更确切地说，本发明涉及的加压浸出系统和方法是使用重力来提供加压浸出所需要的至少部分增压。
为方便起见，下面的描述将主要指向对镍进行的浸出，但所述系统和方法也适用于对本领域技术人员能够理解到的其它材料进行的浸出。
越来越多的镍是通过加压酸浸从红土矿中回收得到的。这项操作通常在高压容器中进行。所供应的矿石被泵送到容器内成为含有硫酸的矿浆。这就需要在大约280℃的温度下并且在足以防止流体沸腾的压力条件下煮解(digest)矿浆。
在对矿浆增压(通常涉及容积式泵)、回收热用以将已处理的矿浆的热量传递给供应的矿浆、以及在用于将已处理的矿浆释放到大气压的卸压装置的范围中都遇到相当多的问题。
高压容器由可以抵抗硫酸环境的耐腐蚀材料构成。早期的方案是在低碳钢制成的压力容器内侧使用耐酸瓷砖。稍后的高压容器(特别是在澳大利亚)已经采用内衬钛的钢板作为结构材料。这种高压容器是大型容器，通常需要使用多个搅拌器进行搅拌以便使矿浆保持悬浮。这种容器的内部被设置成能够在一定程度上实现塞式流动，但显然在停留时期仍然存在相当严重的离散现象。
众所周知，可以在操作过程中向高压容器内添加试剂如氧或硫来改变溶液的Eh。温度的影响也是众所周知的。高温有益于加速矿石浸出的运动，但是过高的温度(如超过300℃)将导致失去酸用途的功效，这是因为硫酸在高温下相当于一元酸。
本发明有利的提供了一种可供选择的布置，其可用于镍和其它材料如包括金和铜之类的其它难熔矿石的加压浸出。该方法有利于减少或消除与待浸出矿浆的增压、热回收和卸压相关的问题。此外，本发明有利的提供了在离心泵的影响下而非在目前普遍采用的容积式泵的作用下，可以操作的系统和方法。而且，根据本发明的矿石尺寸可以被有利地修整成大约所需要的待浸出尺寸，并且不会受所选择的泵的影响。
根据本发明的一方面，提供了一种用在浸出操作中的加压浸出系统，包括至少一个从矿浆源接收待浸出矿浆材料的反应区，针对矿浆源设置该反应区，使矿浆在重力的作用下停留于该反应区，借此提供浸出操作所需要的至少部分增压。
如前所述，以及如上一段落所描述的，根据本发明的系统利用作用于被浸出矿浆的重力，向浸出操作提供所需要的至少部分增压。优选地，该系统通过重力提供浸出操作所需要的相当大部分的增压。例如，在一优选实施方案中，所设置的反应区使得可通过重力提供浸出操作所需要的至少30％，优选至少40％，更优选至少60％，甚至在一些实施方案中达到超过80％的增压。
反应区可以包括任何适宜的设备，只要能够使重力作用于待浸出的矿浆以便在浸出操作过程中提供增压即可。这样就可以包括任何适宜的管道之类的结构。在一实施方案中，所述反应区包括相对于矿浆源向下延伸的一段管道。能够理解的是，管道应含有一定形式的热量用以为待浸出矿浆提供适宜的温度。在另一可供选择的实施方案中，反应区包括相对于矿浆向下延伸的热回收交换器。
根据该实施方案，反应区优选包括设置在热回收交换器下游、用于为浸出操作提供额外停留时间的反应容器。在这种情形下，优选的是提供一种网状物，使从反应容器放出并返回到热回收交换器的矿浆成为网状，从而向从矿浆源穿过热回收交换器的矿浆提供显热。
如果需要或要求的话，可以在反应容器的上游设置加热器，用以在从热回收交换器放出的矿浆被引入到反应容器之前对所述矿浆进行加热。
应理解的是，这种布置以及下面将要详述的布置都可以提供适宜的传热功能，即从将要被冷却的矿浆那里回收大部分的显热，以及向将要被加热的矿浆传热。需要时可以提供额外的加热或冷却以弥补总热平衡。
根据本发明的一特定实施方案，所述反应区包括相对于矿浆源向下延伸的第一热回收交换器；与所述第一热回收交换器联通，并从该第一热回收交换器向下延伸的第二热回收交换器；布置在第二热回收交换器下游、用以向浸出操作提供额外停留时间的第一反应容器；网状物，用于使从第一反应容器放出并返回到第二热回收交换器的矿浆成为网状，以便向穿过第二热回收交换器的矿浆提供显热；第二反应容器，用于接受已经返回穿过第二热回收交换器的网状矿浆；另一网状物，用于使从第二反应容器放出并返回到第一热回收交换器的矿浆成为网状，以便向从矿浆源穿过第一热回收交换器的矿浆提供显热；以及来自于第一热交换器的出口。
根据这一实施方案，优选的是在第一反应容器的上游设置加热器，用以在从第二热回收交换器放出的矿浆被引入到第一反应容器之前对所述矿浆进行加热。
该反应区可以包括国际申请公开号为No.WO02/098553的文献中描述的布置，这里通过参考其全文将其并入本文。该文献公开了一种处理材料的布置，其中至少一个容器位于地面之下，用于接收待处理的材料。至少一个容器延伸到地面以下足够深度以便在容器的入口或出口中由静水压头产生压力，所述入口包含至少两根管道。
该反映区包括多个反应容器，如具有任何适宜结构的高压容器或反应室。优选的，这些容器位于地面之下。此外，每个容器都包含一列管道作为其进入装置，例如可以有7根或7根以上、20根或20根以上、50至200根或更多根管道来构成每个容器的进入装置。入口管的直径通常在25至100mm的范围内，优选是50mm左右。
如果有一个或多个容器位于地面以下，那么这些容器优选延伸至地面以下至少100m，更优选延伸到地面以下至少300m。
从文献WO02/098553中了解到本发明所述系统的反应区的另一实施方案，如前所述，这里通过参考将其并入本文。
应理解到，上述系统有利地减少了送料泵将矿浆注入到反应区所需要的能量，而且还有利地减少了返回到大气压减压时所释放的能量。此外，正如前面已经指出的，并入热交换器可以有利地回收系统中绝大部分的显热。更进一步，上述实施方式可以在多种不同温度的场合下，或者是在遍及较宽温度范围的情形下提供浸出操作。所述反应容器具有较大的反应容积，这有利于在沿着加热/增压/反应路径的地方增加停留时间。
可以利用该系统布置规划，其优势在于能够使矿石处于高温条件下，从而有助于浸出，而且还能够使矿石处于低温条件下，以确保浸出酸的使用功效最大化。由管道组成其主要部分的反应器系统的塞式流动特性也将在停留时间分布方面产生益处。
根据本发明的另一方面，提供了一种加压浸出的方法，包括从矿浆源把待浸出的矿浆材料供应到针对矿浆源设置的反应区，使矿浆在重力作用下停留于反应区，借此提供浸出操作所需要的至少部分增压。
如同上面所述的系统一样，该反应区优选设置成可通过重力提供浸出操作所需要的至少30％，优选至少40％，更优选至少60％，甚至在一些实施方案中达到超过80％的增压。
根据一特定实施方案，所述方法包括向热回收交换器供应待浸出的矿浆材料；使矿浆穿过该热回收交换器；将从热回收交换器放出的矿浆供给反应容器；
使矿浆在反应容器内反应；使从反应容器放出并返回到热回收交换器的矿浆成为网状，以便向从矿浆源穿过热回收交换器的矿浆提供显热；以及从热回收交换器回收已浸出的矿浆。
根据这一实施方案，在把从热回收交换器放出的矿浆供给反应容器前或在矿浆处于该反应容器中时对所述矿浆进行加热。
根据本发明的一更优选的实施方案，该方法包括向相对于矿浆源向下延伸的第一热回收交换器供应矿浆材料，并且时矿浆穿过所述第一热回收交换器；将从第一热回收交换器放出的矿浆供应给第二热回收交换器，并且使矿浆穿过第二热回收交换器，其中所述第二热回收交换器与第一热回收交换器连通，并从该第一热回收交换器向下延伸；将从第二热回收交换器放出的矿浆供应给设置在第二热回收交换器下游的第一反应容器，并且令矿浆在该第一反应容器内反应；使从第一反应容器放出并返回到第二热回收交换器的矿浆成为网状，以便向穿过第二热回收交换器的矿浆提供显热；将返回穿过第二热回收交换器的网状矿浆供应给第二反应容器，并切令该网状矿浆在第二反应容器内反应；使从第二反应容器放出并返回到第一热回收交换器的矿浆成为网状，向穿过第一热回收交换器的矿浆提供显然；以及从第一热回收交换器回收已浸出的矿浆。
此外，根据该实施方案，需要的话可以在把从第二热回收交换器放出的矿浆引入到第一反应容器之前，或者在矿浆处于该第一反应容器时对所述矿浆进行加热或冷却。
根据本发明的另一方面，可利用重力提供浸出操作所需要的至少部分增压，优选为矿浆材料的浸出操作提供所需要的至少30％的增压。
现在参照
图1描述本发明的特定实施方案，其中图1示出了系统的流程图。
在图1中，系统10包括一混合容器11，置备好的矿石X和浸出液Y被引入到该混合容器11内，并使用搅拌器12对它们进行搅拌。如此形成了将要浸出的矿浆13。矿浆13经由离心泵14被泵送到第一热回收交换器15，这里所述离心泵14大概包含多个串连的离心泵，例如包括三个离心泵。由于热交换器15定位在露天矿16的表面上，因此矿浆13可以在重力的作用下穿过热交换器。尽管这里的第一热交换器15被图示成沿着露天矿16的表面斜向下，但应当理解的是必要时可以适宜地将所述热交换器15垂直定位。
从热交换器15放出的矿浆穿过管道17被传送到第二热回收交换器18，该第二热回收交换器同样的向下沿着露天矿16的第二表面定位。当然，必要时第二交换器18也可以被垂直定位。应当理解的是，通过管道17被引入到第二热交换器18的矿浆在其穿过第二热交换器18时也是在重力的作用下起作用的。
必要时，为了提高从热交换器18放出的矿浆的温度，可以设置加热器19。这样就能够在把从第二热交换器18中放出的矿浆引入到反应容器20之前对其进行有利的加热。使矿浆在反应容器20中停留所要求的停留时间，这里所述反应容器例如可以是带有搅拌功能的高压容器或类似装置。基于此，可以向反应容器20中注入额外的试剂，或者根据需要来冷却反应容器20。基于此，还可以沿着无论是否需要的反应路径注入试剂。
在反应容器20里对矿浆进行了适宜的一段时间处理后，使矿浆以成网状的方式经由管道21返回到第二热交换器18中。所述成网状的矿浆有利于把热量传递给经由管道17引入到第二热交换器18中的矿浆。
然后将已经再次穿过第二热交换器18的网状矿浆供应给第二反应容器22，在所述第二反应容器22中，网状矿浆在搅拌作用下再一次停留了所要求的停留时间。反应容器20中的反应与反应容器22中的反应相结合，有利于为高温和高压下的处理提供准备，同样也有利于为低温下的处理提供准备，从而为系统提供了优势。
以与从反应容器20中放出矿浆类似的方式，从反应容器22中浸出的矿浆被供应给第一热交换器15，从而能够把显热传递给将要被引入到第一热交换器15中的矿浆13。然后通过背压式控制阀24把从第一热交换器15的出口23浸出的矿浆供应给下一步处理。
可以根据需要操作所期望的系统。例如该系统可以提供分批操作或连续操作。应当理解的是，对连续操作来说，反应容器内的停留时间将随着容器容积和运行流量而改变。
如前所述，虽然参照上述镍处理对本发明的系统和方法进行了描述，但其实本发明的系统和方法具有更广泛的应用，例如用于对难熔矿石如金和铜的浸出。本发明应当包括在例如浸出操作和本领域技术人员能够理解的其它操作的范围内。
在整个说明书中已经通过对本发明的优选实施方案进行描述来说明发明目的，而不是将本发明限定成任何一个实施方案或特定收集的特征。因此，那些本领域技术人员将认识到，根据目前公开的内容，能够在不脱离本发明范围的情况下对示例的特定实施方案进行各种改进和变化。所有的这些改进和变化都趋向于包含在所公开的范围内。
权利要求
1.一种用于浸出操作的加压浸出系统，包括至少一个从矿浆源接收待浸出矿浆材料的反应区，针对矿浆源设置该反应区，使矿浆在重力的作用下停留于该反应区，借此提供浸出操作所需要的至少部分增压。
2.如权利要求1所述的加压浸出系统，其中反应区被设置成借助于重力提供浸出操作所需要的至少30％的增压。
3.如权利要求1所述的加压浸出系统，其中反应区包括相对于矿浆源向下延伸的一段管道。
4.如权利要求1所述的加压浸出系统，其中反应区包括相对于矿浆源向下延伸的热回收交换器。
5.如权利要求4所述的加压浸出系统，其中反应区包括设置在热回收交换器下游、用于为浸出操作提供额外停留时间的反应容器。
6.如权利要求5所述的加压浸出系统，其中提供了一种网状物，使从反应容器放出并返回到热回收交换器的矿浆成为网状，从而向从矿浆源穿过热回收交换器的矿浆提供显热(sensible heat)。
7.如权利要求6所述的加压浸出系统，其中在反应容器的上游设置加热器，用以在从热回收交换器放出的矿浆被引入到反应容器之前对所述矿浆进行加热。
8.如权利要求1所述的加压浸出系统，其中反应区包括相对于矿浆源向下延伸的第一热回收交换器；与所述第一热回收交换器连通，并从该第一热回收交换器向下延伸的第二热回收交换器；布置在第二热回收交换器下游，用以向浸出操作提供额外停留时间的第一反应容器；网状物，用于使从第一反应容器放出并返回到第二热回收交换器的矿浆成为网状，以便向穿过第二热回收交换器的矿浆提供显热；第二反应容器，用于接收已经返回穿过第二热回收交换器的网状矿浆；另一网状物，用于使从第二反应容器放出并返回到第一热回收交换器的矿浆成为网状，以便向从矿浆源穿过第一热回收交换器的矿浆提供显热；以及来自于第一热交换器的出口。
9.如权利要求8所述的加压浸出系统，其中在第一反应容器的上游设置加热器，用以在从第二热回收交换器放出的矿浆被引入到第一反应容器之前对所述矿浆进行加热。
10.一种加压浸出方法，包括从矿浆源把待浸出的矿浆材料供应到针对矿浆源设置的反应区，使矿浆在重力作用下停留于反应区，借此提供浸出操作所需要的至少部分增压。
11.如权利要求10所述的方法，其中反应区被设置成借助于重力提供浸出操作所需要的至少30％的增压。
12.如权利要求10所述的方法，包括向热回收交换器供应待浸出的矿浆材料；使矿浆穿过该热回收交换器；将从热回收交换器放出的矿浆供给反应容器；使矿浆在反应容器内反应；使从反应容器放出并返回到热回收交换器的矿浆成为网状，以便向从矿浆源穿过热回收交换器的矿浆提供显热；以及从热回收交换器回收已浸出的矿浆。
13.如权利要求12所述的方法，包括在把从热回收交换器放出的矿浆供给反应容器之前对所述矿浆进行加热。
14.如权利要求10所述的方法，包括向相对于矿浆源向下延伸的第一热回收交换器供应矿浆材料，并且使矿浆穿过所述第一热回收交换器；将从第一热回收交换器放出的矿浆供应给第二热回收交换器，并且使矿浆穿过第二热回收交换器，其中所述第二热回收交换器与第一热回收交换器连通，并从该第一热回收交换器向下延伸；将从第二热回收交换器放出的矿浆供应给设置在第二热回收交换器下游的第一反应容器，并且令矿浆在该第一反应容器内反应；使从第一反应容器放出并返回到第二热回收交换器的矿浆成为网状，以便向穿过第二热回收交换器的矿浆提供显热；将返回穿过第二热回收交换器的网状矿浆供应给第二反应容器，并且令该网状矿浆在第二反应容器内反应；使从第二反应容器放出并返回到第一热回收交换器的矿浆成为网状，以便向穿过第一热回收交换器的矿浆提供显热；以及从第一热回收交换器回收已浸出的矿浆。
全文摘要
一种用在浸出操作中的加压浸出系统，包括至少一个从矿浆源接收待浸出矿浆材料的反应区，针对矿浆源设置该反应区，使矿浆在重力的作用下停留于该反应区，借此提供浸出操作所需要的至少部分增压。
文档编号C22B3/04GK101040058SQ200580034566
公开日2007年9月19日 申请日期2005年9月8日 优先权日2004年9月10日
发明者D·J·尼克林, P·J·泰特 申请人:埃克塞根合伙有限公司