METHOD FOR EXTRACTING METALS FROM CONCENTRATED SULPHURATED MINERALS CONTAINING METALS BY DIRECT REDUCTION WITH REGENERATION AND RECYCLING OF THE REDUCING AGENT, IRON, AND OF THE FLUX, SODIUM CARBONATEA method is disclosed for extracting metals from concentrated sulphurated minerals containing metals by direct reduction with regeneration and recycling of the reducing agent, iron, and of the flux, sodium carbonate. It is a combination of pyrometallurgical and hydrometallurgical processes which differ from the conventional processes. They do not require previous toasting of the concentrated sulphurated minerals and are technically and economically more advantageous than the presently used processes, since they directly reduce to zero the positive oxidation state of the metal, using a single reactor for extracting the metal, regenerating and recycling the metallurgical feed materials in complementary processes, the kinetics of the chemical reactions being characterised by high speed, without generating any slags or pollutant gases. The metals can be extracted at a reduced cost and in an environmentally sustainable mannerA process for the continuous extraction of metals from sulphurated minerals containing them, with or without associated iron, characterized by the direct reduction of the specific metal or metals to be extracted, with regeneration and recycling of iron as reducing agent, and sodium carbonate as flux, from slag and liquid and gaseous effluents derived from processes involved, in which said process includes the following steps: Extraction of metals in the smelting furnace that smelts ferrous and/or non ferrous concentrated sulphurated minerals containing the metal to be extracted, including, but not limited to, lead, silver, zinc, copper, molybdenum, antimony, arsenic, with or without iron associated and, with gold and silver inclusion in certain cases, using iron as a reducing agent of said non-ferrous metals and sodium carbonate as a flux; resulting in molten or powdery metals extracted, a controlled smooth slag consisting of ferrous oxide and sodium sulphide, and gaseous emissions of carbon dioxide.Selective dissolution in water of sodium sulphide from slag and filtering of waste in order to obtain two intermediate products, the solid ferrous oxide and a filtered sodium sulphide solution.Regeneration of sodium carbonate in solution reactor for recycling, by mixing the filtered sodium sulphide solution with an over-saturated sodium carbonate solution. The gaseous effluent carbon dioxide is captured and recycled from the non-ferrous metal extraction process by direct reduction, and blown to the above mixture, which results in regenerated sodium carbonate, and hydrogen sulphide gas and water, as intermediate products.Removing hydrogen sulphide gas and obtaining sulphur, by capturing and conducting the gaseous effluent to a solid/gas reactor, so that it reacts with the hydrated iron oxide to obtain ferric sulphide and water. With proper ventilation, these products are converted into elemental sulphur and water, and regenerated hydrated iron oxide for recycling.Ferrous oxide sintering, by previous agglomeration and subsequent heating of solid waste, obtained by filtration, at a controlled temperature between 1100 and 1300° C., then some slag is dissolved to obtain ferrous oxide pellets with compression strength, a physical property required in the next stage of regeneration of the reducing agent, iron.Generation of reducing gases, carbon monoxide and hydrogen, obtained in a combustion furnace, by using coal, metallurgical coke or natural gas as fuel. The necessary air and water vapor are blown to said furnace where the process is carried out. Recycled gases such as residual carbon dioxide and remaining carbon monoxide are also blown. These gases are taken from the reducing furnace in which the reducing agent, iron, is regenerated.Regeneration of iron as reducing agent for recycling by reducing said metal contained in ferrous oxide. This residue was derived from the dissolution of slag that has been agglomerated and sintered for a proper reaction with the reducing gases, carbon monoxide and hydrogen, generated in the combustion furnace. Metal iron was then obtained and recycled in the smelting furnace of concentrated sulphurated mineral concentrates.
환원제 철과 플럭스 탄산나트륨의 재생과 재활용과 함께 직접 환원으로 금속을 함유하는 농축된 황산염 광물로부터 금속을 추출하는 방법"환원제 철과 플럭스 탄산나트륨의 재생과 재활용과 함께 직접 환원으로 금속을 함유하는 농축된 황산염 광물로부터 금속을 추출하는 방법"이라는 제목의 발명은 철금속 및 비철금속을 함유하는 황산염 광물에서 철금속 및 비철금속을 추출하는 종래의 공정에 대한 대안으로서 제시되는데, 개선된 직접 환원 공정, 즉 종래의 야금학에서 발생하는 이산화황 배출물 및 슬래그를 발생시키지 않는, 환경 오염을 최소화하는 공정이 적용된다. 그리고 환원제인 철 및 플럭스인 탄산나트륨을 재생 및 재활용함으로써 야금 공정 작동 비용이 실질적으로 감소된다 요즘에는, 채광 활동에서 금속의 추출은 종래 및 최신 공정에 의해 수행된다. 한편으로는, 용융로에서 금속을 추출하기 전 광물의 토스팅 전처리를 수반하는 종래의 고온 건식 야금의 공정이, 그리고 다른 한편으로는, 황산염 광물이 먼저 토스팅되고, 그 후 추출될 용해된 금속이 침출 및 전착되는, 고온 건식, 습식, 전기 야금의 결합된 공정이 있다. 그러나 이러한 공정은 매우 오염적이다. 최신의 공정의 경우, 금속의 추출에 박태리아를 이용하는, 공정이 느리다는 단점을 갖는, 생체 야금도 볼 수 있다. 한편, 습식 야금은 고압에서 사용되고, 고투자비용 및 운영비용을 수반한다. 새로운 야금학적 공정은 이하로 구성된다: - 환원제로서 철 및 플럭스로서 탄산나트륨을 사용하여 용융로에서 금속을 추출 - 슬래그로부터의 황화나트륨의 물에서 선택적 용해 및 폐기물 산화제일철의 여과 - 재활용을 위한 탄산나트륨의 재생 - 황화수소의 제거 및 원소 황 획득 - 철금속의 후속 환원을 위해 산화제일철 응집체를 소결 - 환원 가스인 일산화탄소 및 수소의 생성 - 산화제일철로부터의 재활용을 위한 금속 철의 재생성 제안된 기술 혁신은 독창적인 고온 건식 및 습식 야금 공정을 결합한 것으로, 종래의 것과 달리, 황산염 광물 농축물의 토스팅 전처리를 요구하지 않으며, 기술적 및 경제적으로 현재 이용되는 공정들에 비해 이점이 있는데, 이는 금속 추출을 위해 단일 반응기를 사용하여, 금속의 양의 산화수를 0으로 직접 환원기 때문이다. 이는 야금학적 투입물을 상보적인 공정으로, 화학 반응의 속도론에서의 고속으로, 그리고 이 모든 것은 슬래그 및 오염 가스의 생성 없이, 재생성 및 재활용한다. 그 결과, 금속의 추출은 저운영비용과 환경 지속 가능한 방식으로, 즉 고 환경복원 비용을 피하면서, 달성된다. 제시된 발명은 또한 광미의 처리 및 환경 의무에도 적용되어, 환경적으로 그닥 책임감 없던 채광 활동으로 인해 몇년간 축적되어온 그리고 고비용의 수반으로 인해 현재까지 해결이 불가능했던 문제들을 해결할 수 있다는 것을 주목하는 것은 중요하다. 결과적으로, 이 공정을 적용함으로써, 더 낮은 금속 가격이라는 시나리오 하에서도, 채광 프로젝트의 경제적 상업성이 증가한다. 관련 공정은 채광 회사들이 그들의 추출 활동에 대한 더 낮은 컷오프와 현금 비용을 얻을 수 있게 하고, 결국, 광물 농축물의 수출보다도, 금속의 수출로부터 더 높은 수익을 생성하게 한다. 게다가, 깨끗하고 환경친화적 기술이기에, 광산 폐쇄 비용을 급진적으로 감소하게 한다. 결과적으로, 이 공정은 채광 활동의 더 높은 수준의 수익성과 지속성을 제공한다. 반면, 채광 활동에서 제안된 공정의 점진적인 수행으로, 수출 증가로 인한 무역수지의 증가와, 높은 기업이익에 의해 생성될 더 높은 세금 수익 덕분에, 정부는 이익을 얻을 것이다. 결국, 이는 채광 로열티로 인해 창출될 더 높은 수익으로 지역 및 지방 정부에 긍정적인 영향을 미친다. 채광 활동의 증가는 철강, 금속 가공 및 건설 산업과 같은 다른 부문의 경제를 활성화 뿐만 아니라, 직접 및 간접 고용 창출의 근원을 의미할 것이다. 이에 덧붙여, 환경 정화 책임이 비용이 낮다. 즉, 정부의 더 높은 수익 창출 및 이로써 주민에 대한 사회 경제적 복지가 확대되도록 하는 잠재력을 갖는다. 환경 분야에서의 이러한 기술 혁신의 이점은, 그 범위가 투입물의 재생 및 재활용, 추출 공정에서 슬래그와 오염가스 제거에서부터 기존의 환경 의무 뿐만 아니라 현재의 채광 활동에서 광미의 정화까지 이르고, 이는 강, 경작지 오염을 줄이고, 자연 보호 구역에 미치는 영향을 줄이는 결과를 가져온다. 즉, 채광 활동의 환경발자국(environmental footprint)을 현저히 감소시킨다. 마지막으로, 상기의 결과로서, 본 발명은 배출물과 독성 폐기물을 줄임으로써 그리고 광미에서 잠재적 댐 파열로부터 오는 리스크를 제거함으로써 광산에 근접한 지역 주민의 건강 기준을 개선한다. 유사하게, 채광 활동은, 주민의 농업, 어업, 가축 활동을 방해하는 것이 중지함으로써, 사회 갈등의 발생 가능성을 줄여 광산 프로젝트의 상업성을 높이는데, 이는 곧 더 많은 사회 사업 및 주변 인구에 대한 증가된 소득으로 해석될 수 있다. 결과적으로, 금속의 추출에 대한 본 혁신적 공정은 채광 활동, 환경, 주민 간의 하모니를 생성하는 역량을 갖는다. 철과 결합되거나 결합되지 않고, 금속을 함유하는 황산염 광물로부터 금속을 지속적으로 추출하는 공정으로서, 관련 공정에서 발생한 슬래그, 유체 및 가스상 배출물로부터 환원제로서 철과 플럭스로서 탄산나트륨의 재생 및 재활용과 함께 추출될 특정 금속 또는 금속들의 직접 환원으로, 상기 공정은:- 환원제로서 상기 비철금속 및 플럭스로서 탄산나트륨을 사용하며, 어떤 경우에 금 및 은의 개재물을 포함하고, 철과 결합되거나 결합되지 않는, 납, 은, 아연, 구리, 몰리브덴, 안티몬, 비소를 포함하는, 그러나 이에 국한되지 않는, 추출될 금속을 함유하는 농축된 철금속 및/또는 비철금속 황산염 광물을 제련하는 용융로에서의 금속의 추출 단계로서, 그 결과 추출된 용융 또는 분말형 금속, 산화제일철 및 황화나트륨으로 구성된 제어된 부드러운(smooth) 슬래그, 가스상 배출물 이산화탄소가 발생하는 단계; - 고체 산화제일철 및 여과된 황화나트륨 용액이라는 두 가지 중간 생성물을 얻기 위한 슬래그로부터의 황화나트륨의 물에서 선택적 용해 및 폐기물의 여과 단계;- 여과된 황화나트륨 용액과 과포화된 탄산나트륨 용액을 혼합함으로써 재활용을 위한 용액 반응기에서 탄산나트륨 재생 단계로서,가스상 배출물 이산화탄소가 직접 환원으로 비철금속 추출 공정으로부터 포획되어 재활용되고, 상기 혼합물에 불어져, 그 결과 재생된 탄산나트륨, 황화수소가스 및 물을 중간 생성물로서 발생하는 단계;- 가스상 배출물을 포획하고 고체/가스 반응기로 전도하여 황화수소 가스를 제거하고 황을 얻는 단계로서, 수화된 산화철과 반응하여 아황산제이철과 물을 얻는데, 적절한 환기와 함께, 이 생성물들은 원소 황과 물로 전환되고, 재활용을 위해 수화된 산화철로 재생되는 단계;- 여과로 얻은 고체 폐기물의 이전의 응집 및 후속 가열로, 1100˚C와 1300˚C 사이의 제어된 온도에서의 산화제일철의 소결 단계로서,이후 일부 슬래그가 용해되어 다음 단계인 환원제 철의 재생에서 요구되는 물리적 성질인 압축 강도를 갖는 산화제일철 펠렛을 얻는 단계;- 석탄, 야금 코크스 또는 천연 가스를 연료로서 사용하여 연소로에서 얻어지는 환원 가스인 일산화탄소 및 수소의 발생의 단계로서, 여기에 필요한 공기와 수증기는 공정이 수행되는 상기 용광로로 불어진다. 잔여 이산화탄소 및 잔여 일산화탄소와 같은 재활용된 가스 또한 불어진다. 이러한 가스는 환원제인 철을 재생하는 환원로에서 취해지는 단계;- 산화제일철에 함유된 상기 금속을 환원하여 재활용을 위한 환원제로서의 철을 재생하는 단계로서, 이 잔여물은 연소로에서 환원 가스인 일산화탄소 및 수소와 함께 적절한 반응으로 응집되고 소결된 슬래그의 용해로부터 발생되었고, 이후 금속 철이 농축된 황산염 광물 농축물의 용융로에서 얻어지고 재활용되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 공정.