缺水条件的铜镍硫化物矿石的铜镍冶炼工艺

229 编辑：中冶有色技术网来源：湖南省自然资源事务中心

2024-10-28 15:56:11

权利要求

1.一种缺水条件的铜镍硫化物矿石的铜镍冶炼工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：

S1：破碎开采的铜镍硫化物矿石，得到破碎后的样品;

S2：研磨破碎后的样品，得到研磨后的样品，通过研磨分析模块检测研磨后的样品得出研磨步骤是否合格的信息，并根据研磨步骤是否合格的信息启停干燥的步骤;

S3：根据研磨步骤合格的信息对研磨后的样品进行干燥，得到干燥后的样品;

S4：将水与干燥后的样品混合得到矿浆，往矿浆内添加浮选药剂后进行浮选分离，得到含有铜和镍的精矿;

S5：焙烧精矿，得到氧化物形式的铜和镍;

S6：熔炼氧化物形式的铜和镍，得到铜和镍的熔体;

S7：通过转炉精炼的方式处理铜和镍的熔体，得到精炼后的铜和镍;

S8：通过电解精炼的方式处理精炼后的铜和镍，得到成品铜和镍。

2.如权利要求1所述的一种缺水条件的铜镍硫化物矿石的铜镍冶炼工艺，其特征在于，在步骤S2中，所述研磨分析模块包括BET仪器、研磨信息设定子模块、筛分子模块、激光粒度仪、研磨数据控制子模块、研磨效果分析子模块;

所述BET仪器用于检测研磨后的样品且得出每次取样的研磨后样品的比表面积，并传输至研磨数据控制子模块;

所述研磨信息设定子模块用于设定研磨后样品比表面积的参考值、粒径检测对应的取样总次数、比表面积检测对应的取样总次数，并传输至研磨数据控制子模块;

所述筛分子模块用于筛分研磨后的样品且得出研磨后样品可以通过目标筛孔的总重量、研磨后样品的总重量，并传输至研磨数据控制子模块;

所述激光粒度仪用于检测研磨后的样品且得出每次取样的研磨后样品的粒径，并传输至研磨数据控制子模块;

所述研磨数据控制子模块根据粒径检测对应的取样总次数、每次取样的研磨后样品的粒径得出研磨后样品粒径的平均值，根据比表面积检测对应的取样总次数、每次取样的研磨后样品的比表面积得出研磨后样品比表面积的平均值，根据研磨后样品比表面积的平均值、研磨后样品比表面积的参考值、研磨后样品可以通过目标筛孔的总重量、研磨后样品的总重量、粒径检测对应的取样总次数、研磨后样品粒径的平均值、每次取样的研磨后样品的粒径得出研磨效果分析因子，并将研磨效果分析因子传输至研磨效果分析子模块;

所述研磨效果分析子模块根据研磨效果分析因子得出研磨步骤是否合格的信息，并根据研磨步骤是否合格的信息启停干燥的步骤。

3.如权利要求2所述的一种缺水条件的铜镍硫化物矿石的铜镍冶炼工艺，其特征在于，所述筛分子模块包括筛分仪器、称重单元;

所述筛分仪器用于筛分研磨后的样品;

所述称重单元对筛分后的样品称重且得出研磨后样品可以通过目标筛孔的总重量，对研磨后的样品称重且得出研磨后样品的总重量，并将研磨后样品可以通过目标筛孔的总重量、研磨后样品的总重量传输至研磨数据控制子模块。

4.如权利要求3所述的一种缺水条件的铜镍硫化物矿石的铜镍冶炼工艺，其特征在于，所述研磨数据控制子模块计算研磨效果分析因子时，满足以下式子：

其中，Grind为研磨效果分析因子，ΔBI为研磨后样品比表面积的平均值，biref为研磨后样品比表面积的参考值，mgs为研磨后样品可以通过目标筛孔的总重量，M为研磨后样品的总重量，B为粒径检测对应的取样总次数，ΔGS为研磨后样品粒径的平均值，pb为第b次取样的研磨后样品的粒径;

当研磨效果分析因子大于或者等于研磨效果分析因子的选择阈值时，表示为研磨步骤合格，反之不合格。

5.如权利要求1所述的一种缺水条件的铜镍硫化物矿石的铜镍冶炼工艺，其特征在于，在步骤S3中，通过干燥时间分析模块得出干燥的时间指标，并根据干燥的时间指标调节研磨后的样品进行干燥的实际时间。

6.如权利要求5所述的一种缺水条件的铜镍硫化物矿石的铜镍冶炼工艺，其特征在于，所述干燥时间分析模块包括红外水分测定仪器、干燥信息设定子模块、温度检测子模块、空气流速检测子模块、称重子模块、干燥数据控制子模块、干燥时间分析子模块;

所述红外水分测定仪器用于测试干燥前的样品且得出干燥前样品的水分含量，并传输至干燥数据控制子模块;

所述干燥信息设定子模块用于设定干燥后样品的水分含量，并传输至干燥数据控制子模块;

所述温度检测子模块用于检测且得出干燥时的温度，并传输至干燥数据控制子模块;

所述空气流速检测子模块用于检测且得出干燥时的空气流速，并传输至干燥数据控制子模块;

所述称重子模块用于检测且得出干燥前样品的总重量，并传输至干燥数据控制子模块;

所述干燥数据控制子模块根据干燥前样品的水分含量、干燥后样品的水分含量、干燥时的温度、干燥时的空气流速、干燥前样品的总重量得出干燥的时间指标，并传输至干燥时间分析子模块;

所述干燥时间分析子模块根据干燥的时间指标调节研磨后的样品进行干燥的实际时间。

7.如权利要求6所述的一种缺水条件的铜镍硫化物矿石的铜镍冶炼工艺，其特征在于，当干燥的时间指标大于或者等于干燥的时间指标的选择阈值时，表示为研磨后的样品进行干燥的实际时间需增加，当干燥的时间指标小于干燥的时间指标的选择阈值时，表示为研磨后的样品进行干燥的实际时间减少。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及铜镍冶炼工艺的技术领域，具体涉及一种缺水条件的铜镍硫化物矿石的铜镍冶炼工艺。

背景技术

[0002]铜镍硫化物矿石是一种重要的矿石类型，主要含有铜(Cu)、镍(Ni)以及硫(S)。这些矿石是提取铜和镍的主要来源之一，广泛存在于地壳中。

[0003]公开号为CN106399683A的申请文件公开了镍铜矿石湿法提取镍、铜金属的方法，其工艺步骤为：①首先将氧化镍铜矿石粉碎成1—10mm的颗粒，②将氧化镍铜矿石颗粒放入分解池中，③按每立方镍铜矿石颗粒加1.5—1.8立方清水比例向分解池中注入清水，④将氧化镍铜矿石颗粒质量0.015—0.025‰的强氧化剂、0.01—0.02‰的强催化剂、0.02—0.05‰的还原剂和5—15%的稀硫酸混合在一起制成分解液，⑤将分解液加入分解池中并搅拌均匀，⑥随后每4-6小时搅拌一次，48—72小时后制成镍、铜电解液，⑦用螺旋铜镍电解设备将镍、铜电解液分离成电解镍和电解铜或先用电解铜设备在镍、铜电解液中分离处电解铜，再用电解镍设备从余液中分理处电解镍。

[0004]现有技术中无法判断粉碎后的颗粒大小是否符合要求，不利于后续的提取步骤。

发明内容

[0005]本发明的目的在于促进后续的提取步骤，针对上述存在的不足，提出一种缺水条件的铜镍硫化物矿石的铜镍冶炼工艺。

[0006]本发明采用如下技术方案：

[0007]一种缺水条件的铜镍硫化物矿石的铜镍冶炼工艺，该工艺包括以下步骤：

[0008]S1：破碎开采的铜镍硫化物矿石，得到破碎后的样品;

[0009]S2：研磨破碎后的样品，得到研磨后的样品，通过研磨分析模块检测研磨后的样品得出研磨步骤是否合格的信息，并根据研磨步骤是否合格的信息启停干燥的步骤;

[0010]S3：根据研磨步骤合格的信息对研磨后的样品进行干燥，得到干燥后的样品;

[0011]S4：将水与干燥后的样品混合得到矿浆，往矿浆内添加浮选药剂后进行浮选分离，得到含有铜和镍的精矿;

[0012]S5：焙烧精矿，得到氧化物形式的铜和镍;

[0013]S6：熔炼氧化物形式的铜和镍，得到铜和镍的熔体;

[0014]S7：通过转炉精炼的方式处理铜和镍的熔体，得到精炼后的铜和镍;

[0015]S8：通过电解精炼的方式处理精炼后的铜和镍，得到成品铜和镍。

[0016]可选的，在步骤S2中，所述研磨分析模块包括BET仪器、研磨信息设定子模块、筛分子模块、激光粒度仪、研磨数据控制子模块、研磨效果分析子模块;

[0017]所述BET仪器用于检测研磨后的样品且得出每次取样的研磨后样品的比表面积，并传输至研磨数据控制子模块;

[0018]所述研磨信息设定子模块用于设定研磨后样品比表面积的参考值、粒径检测对应的取样总次数、比表面积检测对应的取样总次数，并传输至研磨数据控制子模块;

[0019]所述筛分子模块用于筛分研磨后的样品且得出研磨后样品可以通过目标筛孔的总重量、研磨后样品的总重量，并传输至研磨数据控制子模块;

[0020]所述激光粒度仪用于检测研磨后的样品且得出每次取样的研磨后样品的粒径，并传输至研磨数据控制子模块;

[0021]所述研磨数据控制子模块根据粒径检测对应的取样总次数、每次取样的研磨后样品的粒径得出研磨后样品粒径的平均值，根据比表面积检测对应的取样总次数、每次取样的研磨后样品的比表面积得出研磨后样品比表面积的平均值，根据研磨后样品比表面积的平均值、研磨后样品比表面积的参考值、研磨后样品可以通过目标筛孔的总重量、研磨后样品的总重量、粒径检测对应的取样总次数、研磨后样品粒径的平均值、每次取样的研磨后样品的粒径得出研磨效果分析因子，并将研磨效果分析因子传输至研磨效果分析子模块;

[0022]所述研磨效果分析子模块根据研磨效果分析因子得出研磨步骤是否合格的信息，并根据研磨步骤是否合格的信息启停干燥的步骤。

[0023]可选的，所述筛分子模块包括筛分仪器、称重单元;

[0024]所述筛分仪器用于筛分研磨后的样品;

[0025]所述称重单元对筛分后的样品称重且得出研磨后样品可以通过目标筛孔的总重量，对研磨后的样品称重且得出研磨后样品的总重量，并将研磨后样品可以通过目标筛孔的总重量、研磨后样品的总重量传输至研磨数据控制子模块。

[0026]可选的，所述研磨数据控制子模块计算研磨效果分析因子时，满足以下式子：

[0027]

[0028]其中，Grind为研磨效果分析因子，ΔBI为研磨后样品比表面积的平均值，biref为研磨后样品比表面积的参考值，mgs为研磨后样品可以通过目标筛孔的总重量，M为研磨后样品的总重量，B为粒径检测对应的取样总次数，ΔGS为研磨后样品粒径的平均值，pb为第b次取样的研磨后样品的粒径。

[0029]可选的，在步骤S3中，通过干燥时间分析模块得出干燥的时间指标，并根据干燥的时间指标调节研磨后的样品进行干燥的实际时间。

[0030]可选的，所述干燥时间分析模块包括红外水分测定仪器、干燥信息设定子模块、温度检测子模块、空气流速检测子模块、称重子模块、干燥数据控制子模块、干燥时间分析子模块;

[0031]所述红外水分测定仪器用于测试干燥前的样品且得出干燥前样品的水分含量，并传输至干燥数据控制子模块;

[0032]所述干燥信息设定子模块用于设定干燥后样品的水分含量，并传输至干燥数据控制子模块;

[0033]所述温度检测子模块用于检测且得出干燥时的温度，并传输至干燥数据控制子模块;

[0034]所述空气流速检测子模块用于检测且得出干燥时的空气流速，并传输至干燥数据控制子模块;

[0035]所述称重子模块用于检测且得出干燥前样品的总重量，并传输至干燥数据控制子模块;

[0036]所述干燥数据控制子模块根据干燥前样品的水分含量、干燥后样品的水分含量、干燥时的温度、干燥时的空气流速、干燥前样品的总重量得出干燥的时间指标，并传输至干燥时间分析子模块;

[0037]所述干燥时间分析子模块根据干燥的时间指标调节研磨后的样品进行干燥的实际时间。

[0038]可选的，当干燥的时间指标大于或者等于干燥的时间指标的选择阈值时，表示为研磨后的样品进行干燥的实际时间需增加，当干燥的时间指标小于干燥的时间指标的选择阈值时，表示为研磨后的样品进行干燥的实际时间减少。

[0039]本发明所取得的有益效果是：

[0040]通过研磨效果分析子模块分析研磨步骤是否合格，大小合格的颗粒需要较少的水混合形成合适的矿浆，起到节约水资源的目的，在缺水的环境下也能满足混合的需求。

[0041]为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

[0042]图1为本发明的方法流程图;

[0043]图2为本发明中研磨分析模块的结构示意图;

[0044]图3为本发明中干燥时间分析模块的结构示意图;

[0045]图4为本发明实施例二的方法流程图;

[0046]图5为本发明实施例二中水量分析模块的结构示意图。

具体实施方式

[0047]以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸描绘，事先声明。以下实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。

[0048]实施例一：本实施例提供了一种缺水条件的铜镍硫化物矿石的铜镍冶炼工艺，结合图1至图3所示。

[0049]一种缺水条件的铜镍硫化物矿石的铜镍冶炼工艺，该工艺包括以下步骤：

[0050]S1：破碎开采的铜镍硫化物矿石，得到破碎后的样品;

[0051]S2：研磨破碎后的样品，得到研磨后的样品，通过研磨分析模块检测研磨后的样品得出研磨步骤是否合格的信息，并根据研磨步骤是否合格的信息启停干燥的步骤;

[0052]S3：根据研磨步骤合格的信息对研磨后的样品进行干燥，得到干燥后的样品;

[0053]S4：将水与干燥后的样品混合得到矿浆，往矿浆内添加浮选药剂后进行浮选分离，得到含有铜和镍的精矿;

[0054]S5：焙烧精矿，得到氧化物形式的铜和镍;

[0055]S6：熔炼氧化物形式的铜和镍，得到铜和镍的熔体;

[0056]S7：通过转炉精炼的方式处理铜和镍的熔体，得到精炼后的铜和镍;

[0057]S8：通过电解精炼的方式处理精炼后的铜和镍，得到成品铜和镍。

[0058]具体的，在步骤S1中，由于开采的铜镍硫化物矿石的体积较大，因此首先进行破碎的处理，使其达到合适的粒度，便于操作后续的步骤S2。

[0059]在步骤S2中，研磨的目的是增加样品的比表面积，便于操作后续的步骤S3。

[0060]在步骤S3中，可以通过热风干燥，且干燥能预先去除研磨后的样品的水分，降低对步骤S4的影响，比如，湿润的样品容易形成粘稠的矿浆，此时需要更多的水来调节矿浆的浓度，湿润样品中的固体颗粒已经含有一定量的水分，这些水分在混合过程中可能会导致矿浆粘稠，从而增加其粘度和浓度。为了达到理想的矿浆浓度和流动性，需要添加更多的水来平衡样品中的固体和水分比例。另一方面，干燥后的样品由于不含多余的水分，因此在制备矿浆时可以更好地控制矿浆的浓度。干燥样品中的固体颗粒与添加的水分之间的相互作用更为明确，从而使得调节矿浆的浓度更为精确。此外，干燥样品通常具有更高的活性，干燥后的样品可以更好的控制矿浆的浓度，起到节约水资源的目的。

[0061]在步骤S4中，添加浮选药剂包括捕收剂、起泡剂、调节剂，通过浮选机进行浮选分离，在充气和搅拌的作用下产生气泡，此时矿物颗粒会附着在气泡上浮到表面形成矿化泡沫，收集矿化泡沫从而得到含有铜和镍的精矿。

[0062]在步骤S5中，焙烧的目的是去除二氧化硫。

[0063]在步骤S6至S8中，目的主要是提纯。

[0064]可选的，在步骤S2中，所述研磨分析模块包括BET仪器、研磨信息设定子模块、筛分子模块、激光粒度仪、研磨数据控制子模块、研磨效果分析子模块;

[0065]所述BET仪器用于检测研磨后的样品且得出每次取样的研磨后样品的比表面积，并传输至研磨数据控制子模块;

[0066]所述研磨信息设定子模块用于设定研磨后样品比表面积的参考值、粒径检测对应的取样总次数、比表面积检测对应的取样总次数，并传输至研磨数据控制子模块;

[0067]所述筛分子模块用于筛分研磨后的样品且得出研磨后样品可以通过目标筛孔的总重量、研磨后样品的总重量，并传输至研磨数据控制子模块;

[0068]所述激光粒度仪用于检测研磨后的样品且得出每次取样的研磨后样品的粒径，并传输至研磨数据控制子模块;

[0069]所述研磨数据控制子模块根据粒径检测对应的取样总次数、每次取样的研磨后样品的粒径得出研磨后样品粒径的平均值，根据比表面积检测对应的取样总次数、每次取样的研磨后样品的比表面积得出研磨后样品比表面积的平均值，根据研磨后样品比表面积的平均值、研磨后样品比表面积的参考值、研磨后样品可以通过目标筛孔的总重量、研磨后样品的总重量、粒径检测对应的取样总次数、研磨后样品粒径的平均值、每次取样的研磨后样品的粒径得出研磨效果分析因子，并将研磨效果分析因子传输至研磨效果分析子模块;

[0070]所述研磨效果分析子模块根据研磨效果分析因子得出研磨步骤是否合格的信息，并根据研磨步骤是否合格的信息启停干燥的步骤。

[0071]具体的，BET仪器使通过BET法测定的，其基于气体吸附原理进行检测，首先将研磨后的样品放入BET仪器内，通入氮气，氮气在样品的表面吸附，逐步增加压力，并记录吸附等信息，最后BET仪器结合BET计算公式得出每次取样的研磨后样品的比表面积。

[0072]激光粒度仪的检测过程如下，将研磨后的样品分散在液体介质中，然后将其置于激光粒度仪中，激光束通过样品且测量散射光的角度、强度，最后通过激光粒度仪得出每次取样的研磨后样品的粒径。

[0073]通过研磨效果分析子模块分析研磨步骤是否合格，主要是判断研磨后的样品的颗粒是否更小，从而有助于在步骤S4中形成稳定的矿浆，且更小的颗粒需要较少的水混合形成合适的矿浆，起到节约水资源的目的，在缺水的环境下也能满足混合的需求;另外，研磨步骤合格后，使后续的干燥、焙烧、精炼中的样品更容易均匀加热，减少了额外的能源消耗。

[0074]研磨效果分析子模块分析时，参考以下步骤，当研磨效果分析因子大于或者等于研磨效果分析因子的选择阈值时，表示为研磨步骤合格，当研磨效果分析因子小于研磨效果分析因子的选择阈值时，表示为研磨步骤不合格;研磨效果分析因子的选择阈值由本领域技术人员根据实验设定，当判断为研磨步骤不合格时，工作人员暂停下一步骤，手动检查样品分析样品的质量，再调整对应的工艺步骤。

[0075]可选的，所述筛分子模块包括筛分仪器、称重单元;

[0076]所述筛分仪器用于筛分研磨后的样品;

[0077]所述称重单元对筛分后的样品称重且得出研磨后样品可以通过目标筛孔的总重量，对研磨后的样品称重且得出研磨后样品的总重量，并将研磨后样品可以通过目标筛孔的总重量、研磨后样品的总重量传输至研磨数据控制子模块。

[0078]可选的，所述研磨数据控制子模块计算研磨效果分析因子时，满足以下式子：

[0079]

[0080]其中，Grind为研磨效果分析因子，ΔBI为研磨后样品比表面积的平均值，biref为研磨后样品比表面积的参考值，mgs为研磨后样品可以通过目标筛孔的总重量，M为研磨后样品的总重量，B为粒径检测对应的取样总次数，ΔGS为研磨后样品粒径的平均值，pb为第b次取样的研磨后样品的粒径。

[0081]可选的，研磨数据控制子模块计算时，满足以下式子：

[0082]

[0083]其中，A为比表面积检测对应的取样总次数，Bia为第a次取样的研磨后样品的比表面积。

[0084]具体的，比表面积的数值越大，表示研磨后样品的颗粒越小;研磨后样品比表面积的平均值、研磨后样品比表面积的参考值、第a次取样的研磨后样品的比表面积的单位均为平方米每克，研磨后样品比表面积的参考值、比表面积检测对应的取样总次数由本领域技术人员根据研磨的需求设定;研磨后样品可以通过目标筛孔的总重量、研磨后样品的总重量的单位均为克，“目标筛孔”由本领域技术人员在筛分前设定;粒径检测对应的取样总次数由本领域技术人员根据研磨的需求设定;研磨后样品粒径的平均值、第b次取样的研磨后样品的粒径的单位均为微米。当研磨效果分析因子大于或者等于研磨效果分析因子的选择阈值时，表示为研磨步骤合格，反之不合格。

[0085]可选的，在步骤S3中，通过干燥时间分析模块得出干燥的时间指标，并根据干燥的时间指标调节研磨后的样品进行干燥的实际时间。

[0086]可选的，所述干燥时间分析模块包括红外水分测定仪器、干燥信息设定子模块、温度检测子模块、空气流速检测子模块、称重子模块、干燥数据控制子模块、干燥时间分析子模块;

[0087]所述红外水分测定仪器用于测试干燥前的样品且得出干燥前样品的水分含量，并传输至干燥数据控制子模块;

[0088]所述干燥信息设定子模块用于设定干燥后样品的水分含量，并传输至干燥数据控制子模块;

[0089]所述温度检测子模块用于检测且得出干燥时的温度，并传输至干燥数据控制子模块;

[0090]所述空气流速检测子模块用于检测且得出干燥时的空气流速，并传输至干燥数据控制子模块;

[0091]所述称重子模块用于检测且得出干燥前样品的总重量，并传输至干燥数据控制子模块;

[0092]所述干燥数据控制子模块根据干燥前样品的水分含量、干燥后样品的水分含量、干燥时的温度、干燥时的空气流速、干燥前样品的总重量得出干燥的时间指标，并传输至干燥时间分析子模块;

[0093]所述干燥时间分析子模块根据干燥的时间指标调节研磨后的样品进行干燥的实际时间。

[0094]具体的，红外水分测定仪器的检测如下，将干燥前的样品放在红外水分测定仪器上记录数据，得出干燥前样品的水分含量。

[0095]干燥时间分析子模块分析时，参考以下原则，当干燥的时间指标大于或者等于干燥的时间指标的选择阈值时，表示为研磨后的样品进行干燥的实际时间过短，当干燥的时间指标小于干燥的时间指标的选择阈值时，表示为研磨后的样品进行干燥的实际时间过长;干燥的时间指标的选择阈值由本领域技术人员根据干燥的材料设定。

[0096]干燥时间分析子模块根据干燥的时间指标调节研磨后的样品进行干燥的实际时间，在合适的时间内能满足干燥的需求，且避免干燥时间过长导致能源损耗的问题。

[0097]在本实施例中，干燥方法采用热风干燥，则温度检测子模块、空气流速检测子模块均设置于热风干燥箱内测试对应的干燥时的温度、干燥时的空气流速。

[0098]可选的，所述干燥数据控制子模块计算干燥的时间指标时，满足以下式子：

[0099]