专利名称：分离褐铁矿和腐泥土的方法
技术领域：
本发明涉及分离红土矿石的褐铁矿和腐泥土岩相的方法。特别地，本发明涉及基于粒度分离褐铁矿和腐泥土岩相的方法。
背景技术：
红土镍和钴矿床因为通过矿体深度发生的矿化作用的变异性而闻名。然而，能将典型的红土镍矿床分为两个主要层，其在距离表面的增加的深度下存在并且处理方法是不同的以适应矿化作用的性质。通常，红土矿体由褐铁矿上层和腐泥土下层组成。术语“褐铁矿”是指包含针铁矿、 FeOOH的高铁(至少25重量％的Fe)和低镁(0. 5重量％至6重量％的Mg)部分，且镍等级为0. 8%至1. 5%。相似地，术语“腐泥土”表示包含多种硅酸镁的低铁(5重量％ -20重量％的Fe)和高镁(至少8重量％的Mg)部分，且镍等级为1.3%至2.2%。商业上，易于通过包括焙烧和电冶炼技术的火法冶金法处理较高镍含量的腐泥土以制备镍铁合金。对于较低镍含量的褐铁矿以及褐铁矿/腐泥土混合物，能量需求和高的铁与镍矿石比例使该工艺路线非常昂贵，且通常商业上，通过诸如高压酸性浸提法(HPAL) 的湿法冶金法或诸如Caron还原焙烧-碳酸铵浸提法的火法冶金和湿法冶金法的组合来处理这些矿石。除了常规的高压酸性浸提(HPAL)，在过去的十年已经开发了其它的湿法冶金酸性浸提技术以开采含镍氧化矿石。例如在以BHP Bi 11 iton名义的第6，379，636号美国专利和 WO 2006/084335中描述的强压酸性浸提(EPAL)。还有以BHP Billiton名义的第6，沈1，527 号美国专利中描述的使用铁沉淀物作为黄钾铁帆的常压搅拌浸提，以及以QNI技术名义的第20032098 号澳大利亚申请中描述的使用铁沉淀物作为针铁矿的常压搅拌浸提。以 Curlook名义的第6，379，637号美国专利中描述的腐泥土组分的直接大气浸提方法。因此，为对其使用合适的分别回收技术，通常需要来自褐铁矿和腐泥土层的矿石部分的分离。由于除了通过选择性采矿技术之外，通常不能精选红土矿体，因此许多镍含量贫瘠的矿体的开采是困难的。然而，在褐铁矿和腐泥土岩相之间的区分不一致或不清楚分界的情况下，红土带的有效的选择性开采并非总是可能的。因此，期望提供用于这样的矿体的方法，其中可分离原矿红土矿石的褐铁矿部分和腐泥土部分而不需或依赖矿石的选择性采矿。这样的方法允许全矿体的开采，随后分离各部分，由此降低采矿和分离的成本和复杂性，提高分离效率，并降低下游处理成本。在本说明书中包含上述本发明背景的讨论仅为了提供有关本发明的来龙去脉的目的。并非由于其在本申请的每个权利要求的优先权日期之前而存在，就暗示或代表这些内容中的任何或全部形成现有技术基础的一部分或为与本发明有关的领域的公知常识。发明概述含镍的红土矿床通常由两大矿物矿石部分组成，即上层褐铁矿矿石部分以及下层腐泥土(或硅酸盐型)矿石部分。通常，通过它们的岩相来区分褐铁矿和腐泥土矿石部分；
4在其它有区别的岩相特征之中，由于镁和二氧化硅的非常强的浸提，因此褐铁矿部分为铁高富集的，而腐泥土部分为低铁的，但为高镁的。通常，褐铁矿部分比腐泥土细，主要由于其针铁矿含量高，而腐泥土由粗的硅酸盐组成。为将腐泥土与褐铁矿分离，可选择性开采一些合适的红土矿床以首先去除上层的褐铁矿部分，然后独立开采下层的腐泥土矿石。此外，在褐铁矿和腐泥土的分离分界不清楚的情况下，可以开采整个矿并无效率地处理为混合物，或者依赖矿石的物理性质进行粒度分级，在该粒度分级中通过各种筛分技术从粗的腐泥土富集物质中分离所有细褐铁矿富集物质。通过筛分的选择性开采和粒度分级均为相对有效的，但仍发生矿石部分的相当大的污染。本发明的目的为基于褐铁矿部分和腐泥土部分的可接受的矿物岩相提供用于通过分级矿石来处理红土矿石的另一改进方法以通过适当的筛分来帮助矿石的选择性分离。通过确定合适的阈值粒度完成矿石的选择性分离，其为本文使用的术语以定义粒度，在该情况下基本上所有具有表征褐铁矿矿石的某些元素的特征组成范围的颗粒都小于所确定的阈值粒度，和/或基本上所有具有表征腐泥土矿石的某些元素的特征组成范围的颗粒都大于该阈值粒度。术语“特征组成范围”为本文使用的术语以表示本文称为指示元素的特定元素或元素的组成范围，已知其表征各自的褐铁矿和腐泥土矿石部分的岩相。根据本发明，其提供了将含镍的红土矿石分离成褐铁矿部分和腐泥土部分的方法，所述方法包括步骤(a)提供颗粒形式的所述红土矿石；(b)形成所述颗粒矿石的浆料；(c)使所述矿石浆料进行粒度分级步骤以在选定的阈值粒度基础上分离所述褐铁矿部分和腐泥土部分，其中通过下述步骤来确定所述阈值粒度i)提供包含所述褐铁矿部分和腐泥土部分的所述红土矿石的代表样品，所述褐铁矿部分和腐泥土部分各自具有至少一种指示元素且优选为两种或多种指示元素的特征组成范围；ii)使所述样品进行粒度分级步骤，在该步骤中将所述样品分离成若干粒度部分；iii)分析选定数量的粒度部分以测定每个分析部分中的所述至少一种指示元素的量；以及iv)通过测定粒度并基于所述粒度部分的分析来确定所述阈值粒度，其中基本上所有具有关于褐铁矿的至少一种指示元素的特征组成范围的颗粒都小于所述确定的阈值粒度，和/或基本上所有具有关于腐泥土的至少一种指示元素的组成范围的颗粒都大于所述确定的阈值粒度。通常，颗粒矿石为已经通过粗碎阶段以除去大岩石并提供用于制浆的合适大小的矿石的矿石。取决于可获得性以及处理要求，通过使矿石与淡水、海水、地下盐水或高盐水中的一种或多种混合来形成矿石浆料。本发明方法的特别优选的特征是在粒度分级步骤之前使矿石浆料进行湿法洗涤。湿法洗涤包括搅拌矿石颗粒的浆料，导致来自粗颗粒表面的细颗粒的“洗涤”，结果提高粒度的分离。粒度分级步骤使用湿法粒度分级技术，例如湿法筛分、湿法旋风分级或其组合。如果湿法筛分对完全分离两部分是不充分的，例如在平均粒度非常小的情况下，则可能需要使用湿法旋风分级本身或与湿法筛分的组合。在筛上料部分特别粗的情况下，在回收金属价值之前需要使其进行中碎步骤，可能连同随后的研磨步骤。相对于阈值粒度，褐铁矿部分和腐泥土部分通常分别为筛下料部分和筛上料部分。褐铁矿部分和腐泥土部分各自的矿物学主要指示它们的物理特性且通常褐铁矿部分具有相对细的粒度范围而腐泥土部分具有相对粗的粒度范围。不期望受限于个别原理，认为该粒度的不同主要由于腐泥土中相对坚硬的硅酸盐的较高浓度。优选地，通过使矿石的代表样品进行其中将所述样品分级成为若干粒度部分的湿法筛分和/或湿法旋风分级方法确定阈值粒度。然后，分析每个粒度部分以测定各自中的至少一种指示元素或元素的量。优选地，由于容易使用这些元素的量以通过每个粒度部分中铁和/或镁的组成范围来表征褐铁矿和腐泥土矿石，因此指示元素为铁和/或镁。优选地，分析选定数量的不同粒度部分以基于每个粒度部分中的指示元素或元素的组成范围来绘制曲线图、图像、表格或其它形式的图表。通过这种方式，能通过分析所述图表来测定阈值粒度以观察对于褐铁矿在什么程度下近似粒度降低，基本上具有指示元素或元素的特征组成范围的所有颗粒都小于所述近似粒度。可对腐泥土矿石部分进行类似的分析。然后进行测定，使小于确定的阈值粒度的矿石颗粒为褐铁矿而大于所述阈值粒度的颗粒为腐泥土。然后，能使用确定的阈值粒度作为粒度来分离红土矿石，在所述阈值粒度下优选通过洗涤随后湿法筛分和/或湿法旋风分级技术来分离褐铁矿和腐泥土矿石部分。通常，褐铁矿部分以大约至少25重量％的！^和0. 5重量％至6重量％的Mg的各自组成范围而包含指示元素铁和镁。通常，腐泥土部分以5重量％ -20重量％的!^e和至少 8重量％的Mg的各自组成范围而包含指示元素铁和镁。然而，在性质以及需要在单独的基础上评价每个矿体方面，这些组成范围能显著不同。在使用铁和/或镁作为指示元素的情况下，进行分析以测定每个粒度部分中铁和 /或镁的量，并且如果该部分大于或小于铁和/或镁的特征组成范围，则可将矿石部分分级为褐铁矿或腐泥土。然后，基于具有用于褐铁矿和/或腐泥土部分的特征组成范围的矿石的大小使确定每个褐铁矿部分和腐泥土部分的阈值粒度成为可能。测定铁和/或镁的组成范围的分析优选包括化学测定，其通常包括除铁和镁之外的大量不同元素的分析，例如镍、钴、铝、硅、铜、锰和锌。当铁和/或镁为适合用于本发明方法的指示元素时，应当理解，在选择大小切割值中还可使用易于在一部分或另一中优先富集并影响处理成本的其它元素，例如硅或铝。当已经确定用于特定矿床的合适阈值粒度时，基于阈值粒度可分离红土颗粒矿石的剩余物成为褐铁矿部分和腐泥土部分，例如通过本文描述的湿法筛分或湿法旋风分级。用于确定来自腐泥土矿石颗粒的褐铁矿矿石颗粒的合适阈值粒度由于矿床与矿床而不同。已经发现，在多种红土矿床中，褐铁矿型矿石可能是相对粗的，例如具有高达8mm 的粒度。在这样的矿床中，由于高于该大小的矿石颗粒具有用于褐铁矿的特征组成范围，因此通过具有小于例如8mm的粒度的矿石来确定褐铁矿矿石部分。在这种情况下，由于高于该大小的矿石颗粒通常具有腐泥土的特征组成范围，因此以具有大于8mm的粒度的矿石形式来确定腐泥土矿石部分。在这种情况下的阈值粒度为8mm。在其它矿床中，当大量细矿石具有小于例如38 μ m的粒度以及腐泥土矿石部分具有大于38 μ m的粒度时，可确定筛下料褐铁矿型矿石。在这种情况下，阈值粒度为38 μ m。应确定用于导致矿石分离方法的每个矿床的合适阈值粒度，在该情况下由于阈值粒度最可能因矿床与矿床而不同，因此一旦确定阈值粒度就会将褐铁矿和腐泥土矿石分级。本发明的优点是其能用于从含镍的红土矿石中分离褐铁矿部分和腐泥土部分，特别是在排除两者的选择性开采的矿体中的褐铁矿和腐泥土层不清楚分界的情况下。有利地，该方法可用于处理大量开采的原矿矿石。因此，如果采用本发明的方法，不必选择性开采矿石或采用基于定义不清楚的粒度分级技术的其它筛分分离法。附图简述参考实例和附图更好地理解本发明，其中
图1为显示红土矿石的褐铁矿部分和腐泥土部分的分离流程图，所述红土矿石来自印度尼西亚的Sangaji矿床。图2为例示从Sangaji矿石中分离的粒度部分中的镁和铁的浓度的曲线图。图3为例示从红土矿石中分离的粒度部分中的镁和铁的浓度的曲线图，所述红土矿石来自哥伦比亚的CMSA矿床。优选实施方案的详述实例1 印度尼西亚的Sangaji矿床图1为显示用于分离红土矿石的褐铁矿部分和腐泥土部分的本发明实施方案的流程图，所述红土矿石来自印度尼西亚的Sangaji矿床使原矿红土矿石(1)进行粗碎步骤O)以制备颗粒矿石，然后将其形成浆料并进行选择性洗涤步骤(3)。在选择性洗涤步骤C3)过程中，搅拌浆料，由此引起来自粗颗粒表面的细颗粒的“洗涤”。纯净的浆料进行包括湿法筛分法的粒度分级步骤。相对于预定的阈值粒度，粒度分级步骤(4)分别导致筛上料( 和筛下料(6)部分的分离。筛上料部分(5)的组成主要为腐泥土，且必要时，经历中碎步骤(7)随后研磨步骤 (8)。然后，将研磨的腐泥土(9)形成浆料(10)，随后，需要时，能将其处理用于回收镍和钴。取决于阈值粒度的大小，筛下料部分(6)可能需要经历另外的粒度分级。如果是这样，使筛下料部分(6)进行湿法旋风分级步骤(11)。将组成主要为腐泥土的粗部分(12) 送至腐泥土浆料(10)。将组成主要为褐铁矿的细部分(1 形成褐铁矿浆料(14)，然后需要时，将其处理用于镍和钴的回收。图2为在粒度分级之后，Sangaji矿石的组成对粒度部分的曲线图。在图2中，对照每个粒度范围(+mm)的上限绘制每个部分中指示元素镁(正方形)和铁(三角形)的重量百分比。如在图2中看出的，在小于约38 μ m的粒度下，所述部分中铁和镁的各自的重量百分比包括在褐铁矿的标准范围内(即，至少约25重量％的狗和约0.5重量％至6重量％ 的Mg)。因此，确定Sangaji矿石的阈值粒度为38 μ m。具有确定的该阈值粒度，然后其成为基于所述阈值粒度的颗粒原矿矿石剩余物的分离问题即预料具有低于该值的粒度的矿石部分主要为褐铁矿且预料拥有高于该值的粒度的那些主要为腐泥土。实例2 哥伦比亚的CMSA矿床图3为在使其进行粒度分级之后，压碎的红土矿石的组成对粒度的曲线图，所述红土矿石来自哥伦比亚的CMSA矿床A代表，将压碎矿石的约2kg样品制浆并进行湿法洗涤。然后将纯净的浆料在下列筛孔尺寸下洗涤11. 2mm、8mm、6. 3mm、4mm、2mm、lmm、500 μ m、250 μ m、180 μm、125 μm、106 μm、 90 μ m、75 μ m 禾口 53 μ m。使用湿法旋风“旋风分级机”将53 μ m部分进一步分离。假设在25°C下矿石比重为2. 6，旋风分级机在45 μ m、29 μ m、21 μ m、15 μ m禾口 11 μ m下切割细物质。分析总计四个子样品用于每个粒度部分。图3绘制了对照粒度部分而测定的用于每个子样品的指示元素铁(Fe)和镁(Mg)的重量百分比。能够看出，小于约8mm，矿石部分的组成接近褐铁矿的组成(即至少约25重量％的!^e和0. 5重量％至6重量％的Mg)。因此，确定用于CMSA矿石的阈值粒度为8mm，并可基于该阈值粒度分离矿石的剩余物。上述两个实例证明一种矿床的阈值粒度不同于另一矿床。Sangaji的阈值粒度非常细(38 μ m)，而CMSA的阈值粒度非常粗(8mm)。因此，需要单独确定用于每一特定矿床的阈值粒度，其可根据矿床的特殊特征而变化。除了具体描述的那些之外，本文描述的本发明易被变型、修改和/或添加，且应当理解，本发明包括属于上述描述的实质和范围的所有这样的变型、修改和/或添加。基于或要求本申请的优先权而可能在澳大利亚或外国申请另外的专利申请。应当理解，仅通过使用实例来提供下列临时的权利要求并不意图限制在任何这样的将来申请中所要求的临时权利要求的范围。在以后的日期可从临时的权利要求中添加或删除特征以便进一步限定或重新限定本发明。
权利要求
1.将含镍的红土矿石分离成褐铁矿部分和腐泥土部分的方法，所述方法包括如下步骤(a)提供颗粒形式的所述红土矿石；(b)形成所述颗粒矿石的浆料；(c)使所述矿石浆料进行粒度分级步骤以在选定的阈值粒度基础上分离所述褐铁矿部分和腐泥土部分，其中通过下述步骤来确定所述阈值粒度i)提供包含所述褐铁矿部分和腐泥土部分的所述红土矿石的代表样品，所述褐铁矿部分和腐泥土部分各自具有至少一种指示元素的特征组成范围； )使所述样品进行粒度分级步骤，在该步骤中将所述样品分离成为若干粒度部分；iii)分析选定数量的粒度部分以测定每个分析部分中的所述至少一种指示元素的量；以及iv)通过测定粒度并基于所述粒度部分的分析来确定所述阈值粒度，其中基本上所有的具有关于褐铁矿的至少一种指示元素的特征组成范围的颗粒都小于所述确定的阈值粒度，和/或基本上所有的具有关于腐泥土的至少一种指示元素的组成范围的颗粒都大于所述确定的阈值粒度。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述粒度分级步骤为湿法粒度分级技术。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述湿法粒度分级技术为湿法筛分、湿法旋风分级或其组合。
4.如权利要求1所述的方法，其中在所述粒度分级步骤之前，使所述矿石浆料进行湿法洗涤。
5.如权利要求1所述的方法，其中相对于所述阈值粒度，所述褐铁矿部分和腐泥土部分分别为筛下料部分和筛上料部分。
6.如权利要求1所述的方法，其中在分析中的所述至少一种指示元素为铁和镁之一或者 。
7.如权利要求1所述的方法，其中基于每个分析样品中的所述至少一种指示元素的组成范围来绘制曲线图、图像、表格或其它形式的图表，并通过分析所述图表来确定所述阈值粒度，从而使那些具有关于褐铁矿的至少一种指示元素的特征组成范围的颗粒小于所述阈值粒度，以及使那些具有关于腐泥土的至少一种指示元素的特征组成范围的颗粒大于所述阈值粒度。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述关于褐铁矿部分的特征组成范围为大于25重量％的铁和/或0. 5重量％至6重量％的镁，以及所述关于腐泥土部分的特征组成范围为 5重量％至20重量％的铁和/或大于8重量％的镁。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述阈值粒度为8mm，基本上所有的具有所述褐铁矿的至少一种指示元素的特征组成范围的矿石颗粒的大小为8mm或更小。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述阈值粒度为38μ m，基本上所有的具有所述褐铁矿的至少一种指示元素的特征组成范围的矿石颗粒的大小为38 μ m或更小。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述含镍的红土矿石还包含钴矿石。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述含镍的红土矿石为大量开采的原矿矿石。
13.如权利要求1所述的方法，其中通过含镍的红土矿石的粗碎来提供所述颗粒矿石。
14.如权利要求5所述的方法，其中使所述筛上料部分进行中碎步骤。
15.如权利要求1所述的方法，参考所述附图或实例中的任一实施方案其基本上如本文所述。
全文摘要
将含镍的红土矿石分离成褐铁矿部分和腐泥土部分的方法，所述方法包括步骤(a)以颗粒形式提供所述红土矿石；(b)形成所述颗粒矿石的浆料；(c)使所述矿石浆料进行粒度分级步骤以在选定的阈值粒度基础上分离所述褐铁矿部分和腐泥土部分，其中通过下述步骤来确定所述阈值粒度i)提供包含所述褐铁矿部分和腐泥土部分的所述红土矿石的代表样品，其各自具有至少一种指示元素的特征组成范围，ii)使所述样品进行粒度分级步骤，在该步骤中将所述样品分离成为若干粒度部分；iii)分析选定数量的粒度部分以测定每个分析部分中的至少一种指示元素的量；以及iv)通过测定粒度并基于所述粒度部分的分析来确定所述阈值粒度，其中基本上所有具有关于褐铁矿的至少一种指示元素的特征组成范围的颗粒都小于所述测定的阈值粒度，和/或基本上所有具有关于腐泥土的至少一种指示元素的组成范围的颗粒都大于所述测定的阈值粒度。
文档编号C22B23/00GK102227509SQ200980147661
公开日2011年10月26日 申请日期2009年11月26日 优先权日2008年11月28日
发明者哈拉尔德·西奥沃德·马勒, 格雷厄姆·安德鲁·雷诺兹, 达米安·柯雷布斯 申请人:Bhp比利通Ssm开发有限公司