氧壓浸出煉鋅氧壓釜和閃蒸槽的熱固化

景孝德， 解萬(wàn)文， 張海慶

(西部礦業(yè)股份有限公司， 青海 西寧 811600)

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氧壓浸出煉鋅氧壓釜和閃蒸槽的熱固化

景孝德， 解萬(wàn)文， 張海慶

(西部礦業(yè)股份有限公司， 青海 西寧 811600)

簡(jiǎn)單敘述了氧壓浸出煉鋅工藝的特點(diǎn)以及主要設(shè)備氧壓釜和閃蒸槽的結(jié)構(gòu)，詳細(xì)介紹了氧壓釜和閃蒸槽的熱固化。

鋅； 氧壓浸出； 氧壓釜； 閃蒸槽； 熱固化

1 氧壓浸出煉鋅工藝的特點(diǎn)及主要設(shè)備

1.1 氧壓浸出煉鋅工藝的特點(diǎn)

氧壓浸出煉鋅工藝是將硫化鋅精礦與廢電解液在氧壓釜內(nèi)通過(guò)氧氣進(jìn)行高溫高壓浸出，得到硫酸鋅溶液和浸出渣混合物，硫酸鋅溶液通過(guò)傳統(tǒng)工藝凈化后進(jìn)行電積得到金屬鋅，浸出渣混合物經(jīng)浮選分離后得到硫磺和鉛銀渣。其反應(yīng)原理為：

(1)

氧壓浸出煉鋅工藝是國(guó)際上第三代濕法煉鋅工藝，是一種全濕法煉鋅工藝。與常規(guī)濕法煉鋅工藝相比，氧壓浸出煉鋅工藝具有如下特點(diǎn)：

(1) 對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng)，可處理含鐵高的低品位鋅精礦、鉛鋅混合精礦及鋅冶煉廠產(chǎn)出的含鐵酸鋅和鐵氧體的殘?jiān)?。該法既可結(jié)合焙燒—浸出工藝來(lái)提高生產(chǎn)能力，又可全部使用鋅精礦獨(dú)成系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)。

(2) 氧壓浸出過(guò)程鋅的浸出率大于98%；通過(guò)浮選及加熱過(guò)濾可獲得含S 99.8%的元素硫，硫磺產(chǎn)率可達(dá)80%。

(3)精礦中的硫在浸出過(guò)程直接轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫進(jìn)入渣中，不需建設(shè)龐大的沸騰焙燒制酸系統(tǒng)；由于浸出率提高，產(chǎn)出的浸出渣含鋅低，可直接作為棄渣在渣場(chǎng)堆存，無(wú)需建設(shè)火法渣處理系統(tǒng)，因此工藝過(guò)程簡(jiǎn)短，占地面積較小。

(4) 精礦中的硫在浸出過(guò)程直接轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫以固體的形態(tài)進(jìn)入渣中，而不是進(jìn)入煙氣生產(chǎn)液體硫酸，便于運(yùn)輸、貯存及銷售，對(duì)硫酸滯銷地區(qū)，可解決因硫酸滯銷對(duì)電鋅冶煉系統(tǒng)連續(xù)生產(chǎn)的制約。

(5) 采用硫化鋅精礦直接浸出工藝不需建設(shè)沸騰焙燒制酸，生產(chǎn)過(guò)程無(wú)SO2煙氣產(chǎn)生，對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生廢氣污染。

(6) 設(shè)備制作標(biāo)準(zhǔn)高，自動(dòng)化程度高，主要工藝過(guò)程都在密閉容器中進(jìn)行，勞動(dòng)條件好，工業(yè)衛(wèi)生得到改善。

氧壓浸出技術(shù)的多項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于常規(guī)濕法煉鋅工藝，其代表了濕法煉鋅工藝的發(fā)展方向。

1.2 主要設(shè)備

氧壓釜是氧壓浸出技術(shù)的核心設(shè)備，其工藝技術(shù)要求較高，設(shè)備結(jié)構(gòu)也相對(duì)復(fù)雜，基本上采用“碳鋼+搪鉛+防腐內(nèi)襯”的結(jié)構(gòu)形式。釜內(nèi)用防腐磚隔墻隔成7個(gè)室，第一室和第二室下部相通，7個(gè)室上部相連通；釜下部有7個(gè)氧氣入口；釜上部為7臺(tái)攪拌機(jī)，2個(gè)礦漿進(jìn)口，2個(gè)排料口，1個(gè)排氣口；釜側(cè)上部為7個(gè)人孔；釜側(cè)部為7個(gè)進(jìn)料法蘭板組；每套攪拌裝置均設(shè)置兩層攪拌槳葉。氧壓釜結(jié)構(gòu)見圖1。

1—進(jìn)料口；2—攪拌裝置；3—人孔；4—氧氣入口；5—排氣口；6—排料口z圖1 氧壓釜結(jié)構(gòu)示意圖

閃蒸槽與氧壓釜一樣，也采用“碳鋼+搪鉛+防腐內(nèi)襯”的結(jié)構(gòu)形式，內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其為φ3 300 mm×4 800 mm筒體立式安裝，槽上部配有一層槳葉的攪拌裝置，槽體有一進(jìn)料口和出料口，槽下部為排放口。閃蒸槽的結(jié)構(gòu)見圖2。

1—攪拌；2—閃蒸槽本體；3—進(jìn)料口；4—人孔；5—排料口；6—蒸汽管口；7—放泄口圖2 閃蒸槽結(jié)構(gòu)示意圖

2 氧壓釜和閃蒸槽的熱固化

2.1 熱固化的重要性

介于對(duì)介質(zhì)和工藝的要求，氧壓浸出技術(shù)中氧壓釜、閃蒸槽本體基本上采用“碳鋼+搪鉛+防腐內(nèi)襯”的結(jié)構(gòu)形式，防腐內(nèi)襯主要是耐酸耐溫磚用耐溫耐壓防腐膠泥(樹脂膠泥)在一定的溫度下砌筑而成的。閃蒸槽和氧壓釜，特別是氧壓釜在多酸、較高溫度、壓力、有氧的環(huán)境下工作，條件苛刻，因此，對(duì)砌筑內(nèi)襯所用的膠泥有很高的要求，膠泥質(zhì)量的好壞，直接影響氧壓釜的使用壽命。而膠泥除了嚴(yán)格按要求砌筑使用外，熱固化也是重要的一環(huán)，所以氧壓釜和閃蒸槽在投入使用前先必須對(duì)內(nèi)襯進(jìn)行固化，使膠泥的特性趨于穩(wěn)定。

熱固化主要是針對(duì)設(shè)備的襯磚和膠泥，按供貨商要求的參數(shù)進(jìn)行緩慢升溫、升壓，使襯磚防腐層通過(guò)熱固化后性能趨于穩(wěn)定，以保證防腐內(nèi)襯的使用壽命，設(shè)備能夠連續(xù)運(yùn)行。另外，熱固化時(shí)升溫升壓都超過(guò)了設(shè)備正常的工作溫度和工作壓力，所以熱固化的意義也在于對(duì)相關(guān)設(shè)備的熱性能、管線密封、自動(dòng)化儀表在線運(yùn)行進(jìn)行檢查，找出問(wèn)題，為后續(xù)整改提出建議。

2.2 氧壓釜和閃蒸槽的熱固化

西部礦業(yè)10萬(wàn)t鋅冶煉項(xiàng)目于2013年6月完成土建及設(shè)備安裝，隨之進(jìn)行了設(shè)備的單體試車。在單體試車合格的基礎(chǔ)上，2014年8月對(duì)氧壓釜和閃蒸槽用清水進(jìn)行了熱固化，并進(jìn)行了熱負(fù)荷聯(lián)動(dòng)試車。熱固化主要是使膠泥的性能趨于穩(wěn)定。樹脂膠泥的固化是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，化學(xué)反應(yīng)速度隨溫度的變化而變化，根據(jù)分子動(dòng)力學(xué)原理，溫度每提高10 ℃，化學(xué)反應(yīng)速度即增加約4倍，在160 ℃高溫時(shí)才能完全固化，升溫升壓和降溫降壓速率分別控制在8 ℃/h和200 kPa/h以內(nèi)。

2.2.1 閃蒸槽的熱固化

基于工藝流程的特點(diǎn)，首先進(jìn)行閃蒸槽的熱固化，閃蒸槽工作壓力200 kPa,工作溫度120 ℃。固化溫度和壓力需大于正常工作溫度和壓力，當(dāng)壓力達(dá)到150 kPa時(shí)，使用肥皂液檢查閃蒸槽上所有的法蘭及螺紋連接是否泄漏，操作過(guò)程中，對(duì)于較大的法蘭，需要用遮蔽膠帶封住法蘭的邊緣，留一小口檢查泄漏情況，同時(shí)，將所有螺栓重新緊固一次。閃蒸槽按不超過(guò)8 ℃/h和200 kPa/h的升溫升壓速率達(dá)到130 ℃、270 kPa后，保持同樣的溫度與壓力8 h。閃蒸槽熱固化升溫曲線見圖3。

圖3 閃蒸槽熱固化升溫曲線

2.2.2 氧壓釜的熱固化

氧壓釜工作壓力1 100 kPa,工作溫度150 ℃。同樣，氧壓釜的固化溫度和壓力需大于正常工作溫度和壓力，當(dāng)壓力達(dá)到380 kPa時(shí)，使用肥皂液檢查氧壓釜上所有的法蘭及螺紋連接是否泄漏，操作過(guò)程中，對(duì)于較大的法蘭，需要用遮蔽膠帶封住法蘭的邊緣，留一小口檢查泄漏情況，同時(shí)，將所有螺栓重新緊固一次。氧壓釜按不超過(guò)8 ℃/h和200 kPa/h的升溫升壓速率達(dá)到160 ℃、1 600 kPa后，保持同樣的溫度與壓力8 h。氧壓釜熱固化升溫曲線見圖4。

圖4 氧壓釜熱固化升溫曲線

2.3 熱負(fù)荷聯(lián)動(dòng)試車

在本次熱固化的基礎(chǔ)上，對(duì)氧壓浸出工藝從進(jìn)料到排料按照50%的負(fù)荷進(jìn)行了模擬聯(lián)動(dòng)試車，打通所有的流程管路，進(jìn)一步檢查系統(tǒng)(含設(shè)備、工藝槽罐和管道)除受工藝介質(zhì)影響外的制造、安裝質(zhì)量和性能，檢查工藝流程及管道(試水)暢通性、泄漏情況等，檢查工藝流程上各設(shè)備關(guān)聯(lián)運(yùn)行聯(lián)鎖控制情況和可靠性，對(duì)熱負(fù)荷聯(lián)動(dòng)試車過(guò)程中暴露出的各種問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行整改完善，以滿足投料試車的各項(xiàng)要求，并通過(guò)試車培訓(xùn)操作人員，積累操作經(jīng)驗(yàn)。

2.4 發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

西部礦業(yè)10萬(wàn)t鋅項(xiàng)目氧壓釜、閃蒸槽在本次熱固化和聯(lián)動(dòng)試車中出現(xiàn)了許多問(wèn)題，諸如氧壓釜內(nèi)襯隔墻開裂、進(jìn)料管道晃動(dòng)大等，法蘭等密封不

嚴(yán)泄漏，還有一閥門安裝時(shí)兩端塑料保護(hù)板未拆除和安全閥起跳等。另外，氧壓浸出技術(shù)自動(dòng)化程度高，人工在主控室電腦進(jìn)行操作控制，本次熱固化及聯(lián)動(dòng)試車，在儀器儀表方面也發(fā)現(xiàn)和解決了很多問(wèn)題，如液位報(bào)警裝置頻繁報(bào)警，槽罐液位測(cè)量不準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)與電腦主控界面不符等。

人員實(shí)際操作培訓(xùn)是本次熱固化的又一主要目的，因?yàn)檠鯄航黾夹g(shù)是近幾年剛從國(guó)外引進(jìn)的新型鋅冶煉技術(shù)，技術(shù)人員相當(dāng)缺乏，新設(shè)備、新工藝且設(shè)備及工藝復(fù)雜。通過(guò)以水代料的熱固化及模擬聯(lián)動(dòng)試車，可提高員工的設(shè)備操作、工藝調(diào)控水平等。

3 結(jié)束語(yǔ)

氧壓釜、閃蒸槽的熱固化對(duì)于新投入使用的設(shè)備是極其重要的，特別是新建項(xiàng)目。雖然實(shí)際生產(chǎn)中的介質(zhì)為硫化鋅精礦、廢電解液以及氧壓釜內(nèi)反應(yīng)后的硫酸鋅混合液和礦漿等，其在物理和化學(xué)性質(zhì)上與水有很大的區(qū)別，但以水代料進(jìn)行熱固化及聯(lián)動(dòng)試車，在工藝流程、設(shè)備性能及儀器儀表等方面會(huì)發(fā)現(xiàn)很多問(wèn)題，減小消缺問(wèn)題的難度，為正式投料生產(chǎn)提供保障。

[1] 鋅氧壓浸出技術(shù)論文集3[C].《工程設(shè)計(jì)與研究》編輯部，2012.

[2] 彭容秋.鋅冶金[M].湖南：中南大學(xué)出版社，2005.

Thermal curing of oxidation autoclave and flash tank during zinc hydrometallurgy by pressure oxidation leaching

JING Xiao-de， XIE Wan-wen， ZHANG Hai-qing

The paper describes features of zinc hydrometallurgy by pressure oxidation leaching and structure of the main equipment including oxidation autoclave and flash tank, specifically thermal curing of the main equipment.

zinc; pressure oxidation leaching; oxidation autocalve; flash tank; thermal curing

景孝德(1983—)，男，青海湟中縣人，大學(xué)學(xué)歷，從事化工、冶煉工作。

2015-07-20

2016-03-27

TF813

B

1672-6103(2016)03-0057-03