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.