硫酸鎳工藝設(shè)備改造對(duì)節(jié)本降耗的作用

硫酸鎳工藝設(shè)備改造對(duì)節(jié)本降耗的作用摘要：敘述了采用水淬高冰鐐硫酸溶液選擇性浸出生產(chǎn)硫酸鐐中，通過(guò)對(duì)浸出工序常壓浸出反應(yīng)釜和加壓浸出反應(yīng)釜等主要設(shè)備的調(diào)整與改造，保證了生產(chǎn)過(guò)程中投料量增大情況下生產(chǎn)的穩(wěn)定，提高了硫酸鐐?cè)芤旱暮倽舛?，在后續(xù)工序中降低了電耗、蒸汽消耗及勞動(dòng)力成本，給企業(yè)帶來(lái)了很大經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞：反應(yīng)釜改造節(jié)本降耗刖言硫酸鐐主要用于電鍍行業(yè)、不銹鋼行業(yè)和電池原料行業(yè)，也是生產(chǎn)其他鐐鹽類產(chǎn)品的主要原料。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)硫酸鐐的需求量不斷增大。吉恩鐐業(yè)股份有限公司從1987年開始生產(chǎn)硫酸鐐，現(xiàn)已有三十多年的歷史，對(duì)老廠生產(chǎn)系統(tǒng)的改造，不可能投入太多改造資金，只能在現(xiàn)有工藝條件的情況下，投入少量資金提高產(chǎn)能。2017年12月，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝及設(shè)備的研究，進(jìn)行了主要設(shè)備改造，投入資金35萬(wàn)元，使硫酸鐐的生產(chǎn)能力提高750噸/年，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。高冰鐐的浸出高冰鐐的化學(xué)成分大致為(%)：Ni57?62；Cu8?13；Fe2?4；Co0.6?0.9；S21?23。其中高冰鐐的化學(xué)物相為：鐐由Ni3S2相、合金相及少量的氧化物相組成；銅由Cu2S相及少量的合金相組成；鉆和鐵主要呈硫化物相和部分合金相存在。水淬高冰鐐是高冰鐐的熔體被高速水流擊碎在驟冷的條件下凝固，其表面粒度為0?3mm。顆粒中各相的賦存形態(tài)基本上保持了熔融時(shí)的狀態(tài)，呈細(xì)微低壯均勻分散。高冰鐐選擇性浸出反應(yīng)劑是硫酸，除加入的93%硫酸之外，還有按逆流浸出規(guī)律逐段往前的第二段浸出液、銅工序的電解陽(yáng)極液。第一段浸出是在常壓下進(jìn)行的，當(dāng)磨細(xì)的高冰鐐在常壓反應(yīng)釜與返液(一段加壓液)及硫酸接觸時(shí)，合金相(Me0)與溶液就開始發(fā)生置換反應(yīng)。Me0(S)+H2SO4=MeSO4(L)+H2(g)注：S-指固態(tài)；L-指液態(tài)；g-指氣態(tài)；Me0-指Ni0、Co0、Fe0、Cu0。當(dāng)溫度升至75°C?85°C，PH>6.3時(shí)，浸出Cu、Fe、Zn、Al、Si等雜質(zhì)均已自動(dòng)水解沉淀進(jìn)入渣中，但不會(huì)使Mn2+、Ca2+、Mg2+發(fā)生水解沉淀。由于常壓浸出過(guò)程中不帶其他雜質(zhì)離子，所以產(chǎn)出的溶液很純凈。該溶液進(jìn)入成品車間蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶，即產(chǎn)出符合標(biāo)準(zhǔn)的電池級(jí)含鉆硫酸鐐。第二段浸出為加壓浸出，使鐐和鉆完全浸出，并有部分銅被浸出，以滿足一段浸出所需，以及用銅系統(tǒng)返回的銅陽(yáng)極液以定量的93%H2SO4加速浸出一段渣中的鐐鉆，使鐐浸出率〉90%，并使高冰鐐中的銅、鐵都抑制到渣中，維持逆流浸出工藝中銅、鐵的平衡。第二段加壓浸出前，需對(duì)礦漿在常壓反應(yīng)釜內(nèi)升溫預(yù)浸，預(yù)浸后礦漿中的固相基本上為NiS、FeS及Cu2S，再進(jìn)入加壓釜在160。C高溫下氧化浸出。由于第二段浸出在高溫高壓和強(qiáng)氧化劑的反應(yīng)條件下進(jìn)行，可使Ni、Co被較深的浸出，而原料中的鐵、銅留在浸出渣里，為其后的提銅過(guò)程提供有利的條件。以高冰鐐為原料生產(chǎn)硫酸鐐的工藝流程如圖1-1：圖1-1以高冰鐐為原料生產(chǎn)硫酸鐐的工藝過(guò)程現(xiàn)有設(shè)備狀況及設(shè)備調(diào)整改造原因我廠浸出車間包含常壓浸出、漿化預(yù)浸、加壓浸出，常壓浸出工序共有常壓反映釜14臺(tái)，其中2m3常壓浸出釜9臺(tái)，每臺(tái)每班生產(chǎn)合格常壓浸出液1.4m3,3m3常壓浸出釜5臺(tái)，每臺(tái)每班可生產(chǎn)合格常壓浸出液2.1m3,常壓浸出反應(yīng)釜總?cè)莘e33m3,每班總共生產(chǎn)合格常壓浸出液23m3；加壓浸出工序共有加壓反應(yīng)釜9臺(tái)，其中2m3加壓浸出反應(yīng)釜6臺(tái)，3m3加壓浸出反應(yīng)釜3臺(tái)，加壓浸出反應(yīng)釜總?cè)莘e21m3,每班可生產(chǎn)合格加壓液15.5m3。我廠是由生產(chǎn)其它產(chǎn)品逐步改建為生產(chǎn)硫酸鎳產(chǎn)品的老廠，所以以上浸出設(shè)備分三個(gè)系統(tǒng)分別安裝在不同位置，這也造成了使用人員上的浪費(fèi)。在以上設(shè)備狀況基礎(chǔ)上，要想提高產(chǎn)量，必須增加投料量，使設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。正常投料和滿負(fù)荷投料的各項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表2-1。表2-1正常投料和滿負(fù)荷投料的各項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)比加壓液缺少量m311由表2-1可以看出，加大投料量后，可提高常壓液的送液濃度，但也會(huì)造成常壓浸出渣增大。為了不使常壓渣堆積，得提高加壓浸出反應(yīng)釜處理常壓渣量。上表還可以看出，不論是正常投料還是滿負(fù)荷投料，浸出車間加壓液量總是會(huì)出現(xiàn)供給不足現(xiàn)象。因此，為了在投料量增大的情況下生產(chǎn)保持穩(wěn)定，必須適當(dāng)增加加壓浸出釜的有效體積，以滿足處理常壓渣和加壓液不足的現(xiàn)象。設(shè)備調(diào)整和改造的主要內(nèi)容：3.1加壓浸出部分的調(diào)整和改造：3.1.1將二系統(tǒng)3m3常壓浸出反應(yīng)釜拆除兩臺(tái)，其中一臺(tái)重新安裝在加壓預(yù)浸反應(yīng)釜旁邊，用來(lái)當(dāng)做加壓預(yù)浸反應(yīng)釜。拆除后的位置安裝2臺(tái)3m3加壓反應(yīng)釜（一臺(tái)利用舊的，一臺(tái)新制做），將原一系統(tǒng)2臺(tái)2m3加壓反應(yīng)釜拆除。3.1.2將原二系統(tǒng)拆除的常壓浸出反應(yīng)釜下面對(duì)應(yīng)的常壓沉降槽，直接改為加壓沉降槽，不用增減，壓濾機(jī)也隨之變動(dòng)，出口改至加壓液儲(chǔ)槽。3.1.3將原二系統(tǒng)常壓一段儲(chǔ)槽改用，變成加壓液上清液壓濾槽。3.2常壓浸出部分的調(diào)整和改造：3.2.1將原一系統(tǒng)4臺(tái)加壓預(yù)浸反應(yīng)釜直接改成常壓浸出反應(yīng)釜。3.2.2因常壓浸出反應(yīng)釜增加4臺(tái)，原一系統(tǒng)常壓沉降槽存液體積已不能滿足需求，因此將原4臺(tái)常壓沉降槽槽體直筒部分接長(zhǎng)600mm，即可滿足儲(chǔ)液需求。3.2.3上清液壓濾槽的改動(dòng)：將原加壓液壓濾槽改為常壓液一段壓濾槽，壓濾機(jī)也隨之改動(dòng)，出口接至原二系統(tǒng)常壓二段壓濾槽，其它不需改動(dòng)。改造后，各項(xiàng)數(shù)據(jù)如表：3-1表3-1正常投料和滿負(fù)荷投料的各項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)比由表3-1可見(jiàn)：改造后增加了加壓液量和常壓產(chǎn)液量以及常壓液送液濃度，在滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，降低了加壓?jiǎn)胃幚碓浚丛黾恿水a(chǎn)量，同時(shí)又能保證加壓渣中的鎳品位。改造后的效益分析：4.1改造利用了廠原有一臺(tái)備用3m3加壓反應(yīng)釜，購(gòu)一臺(tái)3m3加壓反應(yīng)釜費(fèi)用25萬(wàn)元，工藝管線及設(shè)備改造費(fèi)用6萬(wàn)元，電氣部分費(fèi)用3萬(wàn)元。土建部分費(fèi)用1萬(wàn)元。總計(jì)35萬(wàn)元。改造后，由于兩個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的同類設(shè)備都集中到一起，減少常壓浸出反應(yīng)釜操作人員4人，減少加浸出反應(yīng)釜操作人員4人，減少加壓預(yù)浸反應(yīng)釜操作人員4人，共減掉16人。3.8萬(wàn)元/人/年x12人=45.6萬(wàn)元，降低了人工成本。4.2硫酸鎳產(chǎn)量比以往提高750噸/年，保證了生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和生產(chǎn)能力的匹配；保證加壓浸出渣的品位，提高浸出效果；提高了常壓液送液濃度，降低后項(xiàng)工序