Описание и режимные параметры технологического процесса хлоридного выщелачивания.
8.1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА
Выщелачивание никелевой осыпи реализуется посредством косвенного хлорирования с участием медиатора (поливалентных ионов железа и меди) в 2 стадии последовательно: хлорирование выщелачивающего раствора в пачуке-хлораторе и непосредственное выщелачивание материала в аппарате - реакторе.
Раствор из реактора растворения, в котором железо, медь преимущественно находится в виде Fe2+ ,Сu+, направляется в реактор окисления.
При хлорировании выщелачивающего раствора в реакторе окисления протекают следующие реакции:
2Fe2+ + Cl2 ® 2Fe3+ + 2Cl-;
2Cu+ + Cl2 ® 2Cu2+ + 2Cl-.
Реакция хлорирования раствора обеспечивает подкисление раствора (за счет образования соляной кислоты в результате растворения хлора) и является лимитирующей стадией процесса. Для дополнительного подкисления раствора и предотвращения образования гидроксидов цветных металлов, в раствор дополнительно вводится соляная кислота из расчета рН раствора минус 0,5 ¸ 0,5.
При выщелачивании материала протекают следующие реакции:
Ni0 + 2Cu2+ (2Fe3+) ® Ni2+ + 2Cu+ (2Fe2+);
Со0 + 2Cu2+ (2Fe3+) ® Со3+ + 2Cu+ (2Fe2+);
На операции выщелачивания раствор с операции приготовления выщелачивающего раствора, содержащий 2-6 г/дм3 трехвалентного железа и 15-45 г/дм3 двухвалентной меди, реагирует с никелевой осыпью таким образом, что цветные металлы (никель, кобальт, железо и др.) переводятся в раствор. Катионы железа и меди являются медиаторами (переносчиками электронов) от хлора к окисляемым материалам сырья. Баланс медиатора поддерживается за счет его содержания в исходном сырье или дополнительного ввода осыпи, от электрорафинирования анодного никеля. ОВП процесса выщелачивания осыпи 250 – 450 мВ (ОВП по Ag/AgCl), рН = -0,5 ¸ 0,5.
8.2 .1 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
Процесс растворения ПНТП и никелевой осыпи организован следующим образом:
Операция выщелачивания проводится за счет восстановления Fe3+, Cu2+ металлами, содержащимися в сырье, при этом наличие избытка восстановителя исключает выделение хлора, а рабочий диапазон рН в реакторе выщелачивания исключает выделение водорода.
Процесс протекает при ОВП в реакторах 250 – 450 мB, повышение ОВП свидетельствует о прекращении процесса выщелачивания и необходимости дополнительной загрузки сырья, либо остановки процесса для вывода нерастворимого остатка. Вывод нерастворившейся части осуществляется периодически путем выпуска из конуса реакторов № 501, 503-506 в технологическую тару .
Раствор из реактора выщелачивания, в котором медиатор находится в восстановленной форме (Fe2+ , Сu+), направляется в пачук окисления.
Операция окисления медиатора производится прямым хлорированием раствора. В качестве реактора окисления используется пачук № 502, подача хлора осуществляется от ванн электроэкстракции через эжектор, установленный на сбросе раствора с линии циркуляции насосов № 503, 504. С циркуляции раствора пачука № 502 осуществляемую насосами 507, 508 (один резерв) осуществляется подача окисленного раствора на реактора через конус.
Материал, предназначенный для растворения, загружается в реакторы выщелачивания № 501, № 503-506 сверху. В реакторы загрузка производится порциями по 50-100 килограмм через загрузочный бункер. Для проведения выщелачивания оборотный раствор с содержанием: Ni – 80-250 г/дм3 , Cu –15-50 г/ дм3, ОВП 350-450 мB, рН – 0,5¸0,5 для создания восходящего потока раствора и организации взвешенного слоя материала подается в нижнюю часть реактора. Вывод раствора производится через сливной карман реактора в пачук № 502 самотеком. ОВП раствора: поступающего в аппарат 350 – 450 мB, отходящего из аппарата 250 – 450 мB.
Повышение ОВП более 500 мB свидетельствует о превышении подачи окислителя и возможности выделения газообразного хлора из пачука. Рабочая температура процесса от 70 0С до 90 оС. Минимальная скорость циркуляции – 30 м3/ч. При падении объёма раствора в пачуке ниже рабочего (30 м3) срабатывает световая и звуковая сигнализация.
Слив оборотного раствора в систему ГМУ-1 ЦЭН и резервное оборудование производится путем подачи оборотного раствора на ПКФ – 40 № 71, 72. Слив фильтрата осуществляется самотеком с 3-х и 2-х задвижек свечевых фильтров ПКФ-40 в пачук № 5 перефильтрации анолита. Сброс давления с ПКФ-40 осуществляется с 4-х задвижек по трубопроводу также в пачук № 5 перефильтрации анолита. Выгрузка ПКФ-40 осуществляется на всас насоса № 209 и откачивается им на шламовый передел. Фильтрики от фильтрования сравниваются с эталоном. В случае обнаружения взвеси в фильтрате, свечевому фильтру производится ревизия. Избыток раствора после фильтрования резервируется в пачуках № 503, 506.
Слив растворов с ОПУ ХВ определяют следующие факторы:
-концентрация никеля в католите;
-концентрация никеля и меди в растворе ХВ;
-объем раствора в системе ГМУ-1 и ХВ;
-концентрация хлор-иона в католите.
8.2.2 ПРОДУКТЫ ПРОЦЕССА
Основной продукцией установки ХВ является обогащенный цветными металлами раствор, использующийся в ЦЭН ГМУ-1 для поддержания концентрации никеля в католите. Раствор подается в анолит, поступающий на очистку в ГМУ-1 из электролизного отделения.