鄭明臻

(中國恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038)

P204萃取除雜的設(shè)計(jì)施工與投產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)

鄭明臻

(中國恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038)

本文總結(jié)了某大型設(shè)計(jì)項(xiàng)目P204萃取車間的設(shè)計(jì)、施工與投產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，介紹了投產(chǎn)過程中遇到的問題及處理措施。

P204; 萃取; CaSO4·2H2O結(jié)晶

某大型設(shè)計(jì)項(xiàng)目，以非洲銅鈷精礦、粗制鈷鹽、鈷合金等為原料，生產(chǎn)電積銅、四氧化三鈷、碳酸鈷等產(chǎn)品。筆者參與了該項(xiàng)目的可行性研究至施工圖設(shè)計(jì)工作，現(xiàn)僅就P204萃取除雜(簡稱萃雜)的設(shè)計(jì)、施工服務(wù)及投產(chǎn)作一小結(jié)。

1 P204萃雜方案的確定

1.1 原液成分

供萃取除雜的原液成分如表1所示。

表1 萃取除雜的原液成分表 單位：g/L

1.2 萃、洗、反工藝與級數(shù)

根據(jù)表1所示的萃雜原液成分，確定了包含皂化1級、轉(zhuǎn)皂4級、萃取11級、洗滌6級、反銅錳4級的萃雜工藝流程，如圖1示。萃雜O∶A=1∶2，洗反O∶A≥2∶1。

1.3 環(huán)保對工藝的限制

圖1 萃、洗、反工藝流程圖

建設(shè)項(xiàng)目對環(huán)保要求十分嚴(yán)格：污水需達(dá)到零排放，生產(chǎn)廢水必須處理達(dá)標(biāo)，對水環(huán)境污染極為敏感的F-、Cl-限制更嚴(yán)?；诖耍碗s原液中處于飽和濃度的Ca2+沒有在萃雜前采用NaF化學(xué)沉淀法脫除；用于洗反的洗前液、反前液采用硫酸配制，而非鹽酸，避免了Cl-給生產(chǎn)廢水處理帶來麻煩。

1.4 萃雜箱結(jié)構(gòu)形式的確定

依據(jù)P204萃取金屬的萃取率-pH值關(guān)系圖(圖2)，溶液中的Ca2+將全部被萃取，后經(jīng)洗、反生成CaSO4·2H2O結(jié)晶析出。按項(xiàng)目的設(shè)計(jì)規(guī)模計(jì)算，每日產(chǎn)生的CaSO4·2H2O結(jié)晶量2.58 t。

初始析出的CaSO4·2H2O結(jié)晶流動性較好，沉于箱體底部，不難清除。但隨著時(shí)間的增長，會有部分CaSO4·2H2O結(jié)晶硬化板結(jié)，并與萃取箱的溢流堰口、管道口壁、攪拌葉輪片等粘結(jié)在一起，需人工敲、鏟才能清除。

如何從洗反箱內(nèi)撈出CaSO4·2H2O結(jié)晶體使洗反箱的結(jié)構(gòu)形式成了設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。在無經(jīng)驗(yàn)、無圖紙可借鑒的情況下，經(jīng)與甲方充分討論、多方案比較后確定萃雜、洗反箱的施工圖設(shè)計(jì)方案：皂化箱單獨(dú)1級，材料FRP；轉(zhuǎn)皂與萃雜采用混合澄清型萃取箱，共15級，分3組，每組5級為一整體，材料PVC，見圖3；洗滌、反銅錳箱采用單個(gè)回流式混合澄清型萃取箱，澄清室?guī)уF形斗，材料FRP；澄清室上部四周塑鋼窗推拉門，室頂FRP瓦，見圖4。

圖3 轉(zhuǎn)皂與萃雜箱形式

圖4 洗滌、反銅錳箱形式

1.5 車間配置

P204萃取箱分2個(gè)系列，每系列的設(shè)備占地面積長×寬為108×9 m。受防火規(guī)范的嚴(yán)格限制，兩個(gè)系列連同輔助設(shè)備被嚴(yán)格限制在4 000 m2之內(nèi)，圖5為一個(gè)系列的萃雜箱平面配置，圖6為一個(gè)系列的洗反箱平面配置。

圖5 一個(gè)系列的萃雜箱平面配置圖

圖6 一個(gè)系列的洗反箱平面配置圖

2 施工服務(wù)

本項(xiàng)目冶煉專業(yè)專派一人常駐現(xiàn)場施工服務(wù)，以防發(fā)現(xiàn)圖紙錯(cuò)誤，從而能夠及時(shí)修正或反饋回信息，發(fā)現(xiàn)施工錯(cuò)誤及時(shí)指出，勝過工程監(jiān)理。承擔(dān)萃取設(shè)計(jì)的主要設(shè)計(jì)者，也到現(xiàn)場進(jìn)行了施工圖交底，并對設(shè)備制造方與施工安裝方提出了施工安裝的節(jié)點(diǎn)要求及注意事項(xiàng)，但因設(shè)備制造廠家不在現(xiàn)場，施工服務(wù)嚴(yán)謹(jǐn)性欠缺，因此仍然存在問題。以洗反箱為例，箱體與支架是一套完整的設(shè)備施工圖紙，本應(yīng)由一家單位承擔(dān)施工，但實(shí)際施工卻由兩個(gè)單位分別承擔(dān)。支架由基建單位施工，精度按基建要求低于設(shè)備要求；箱體由玻璃鋼設(shè)備制造商在工廠整體完成，運(yùn)到現(xiàn)場安裝，其結(jié)果是箱體漏斗比鋼支架漏斗小3～4 cm，鋼漏斗沒有起到承擔(dān)玻璃鋼漏斗及斗中料液重量的作用。如果按照施工圖交底的要求：基建方先做好鋼支架及鋼漏斗，玻璃鋼廠家按漏斗的實(shí)際尺寸，把玻璃鋼箱體及漏斗做成部件，運(yùn)到現(xiàn)場在支架上組裝，此問題就不會發(fā)生了。玻璃鋼箱體的制作，設(shè)計(jì)單位只出條件圖，制造商按照條件圖制作并完成安裝。然而玻璃鋼設(shè)備目前并無國標(biāo)、部標(biāo)，尤其是玻璃鋼萃取箱以人工手糊為主，欠缺嚴(yán)格把關(guān)。以箱體的管接口為例，短管與箱體壁的連接端，應(yīng)將管的內(nèi)壁上車床銑成喇叭口后再粘糊連接(圖7a)，而實(shí)際上短管并未上車床銑成喇叭口，而是直接套上、封口(圖7b)。原本為φ119的管內(nèi)徑縮小至不足φ105，從而造成流量減小。其實(shí)短管的連接采用圖7c所示的形式更為簡單，管內(nèi)徑也不會縮小。

圖7 箱體管接口的不同連接方式

3 投產(chǎn)

投料前對每級攪拌器進(jìn)行了調(diào)試、驗(yàn)收，對管路進(jìn)行了水試，確認(rèn)管路暢通不漏后，按設(shè)計(jì)流量供液開車。首批出來的萃余液雜質(zhì)含量均未超過設(shè)計(jì)指標(biāo)。送往P507車間萃鈷，得到了合格鈷產(chǎn)品。

能一次投產(chǎn)成功應(yīng)歸功于甲方嚴(yán)格的施工管理，保障了施工質(zhì)量。同時(shí)有大型鈷企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，使投料各環(huán)節(jié)有條不紊。經(jīng)過3個(gè)多月的連續(xù)生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)際觀測到CaSO4·2H2O結(jié)晶在洗、反箱各級的分布情況：洗滌6級中(以進(jìn)液為1級)，1～6級都有結(jié)晶析出，但第5、6級結(jié)晶量偏少，4級反銅錳級(以進(jìn)液為1級)結(jié)晶分布在2～4級，反鋅鐵級中無CaSO4·2H2O結(jié)晶析出，因此洗反箱級數(shù)的設(shè)計(jì)是合理的。

CaSO4·2H2O結(jié)晶具有流動和粘結(jié)兩重性，在生產(chǎn)中已得到證實(shí)。澄清室漏斗中的CaSO4·2H2O結(jié)晶物可每日定時(shí)自流排放，而與堰板、管口、葉輪葉片粘結(jié)的CaSO4·2H2O結(jié)晶塊，需人工敲、鏟才能清除。在投產(chǎn)3個(gè)月內(nèi)，原液流量逐漸加大到設(shè)計(jì)流量的1.5倍(36 m3/h)，有機(jī)流量加大到設(shè)計(jì)流量的2倍(24 m3/h)，除雜指標(biāo)均無問題。

4 結(jié)論及存在的問題

(1)雖然投產(chǎn)成功并超產(chǎn)、達(dá)標(biāo)，但從混合室清除CaSO4·2H2O結(jié)晶仍存在問題：現(xiàn)采用每短路一級的清除辦法，4～5 d循環(huán)一次。需作業(yè)一個(gè)班，勞動強(qiáng)度大，增加的產(chǎn)能也因此打了折扣。

(2)如果洗反箱的混合潛室也設(shè)計(jì)成漏斗型，像澄清室漏斗一樣，每日定時(shí)排放CaSO4·2H2O結(jié)晶物，操作更簡便，但停產(chǎn)清理周期也會延長，目前僅停留在設(shè)想層面。

(3)管道內(nèi)的結(jié)晶清理，設(shè)計(jì)時(shí)已考慮采用管道疏通器，可在不停產(chǎn)的情況下進(jìn)行疏通作業(yè)，目前甲方正在尋購合適的管道疏通器，預(yù)計(jì)會收到效果。

(4)設(shè)計(jì)中洗滌后液直接進(jìn)入原液池，洗后液中過飽和的CaSO4因?yàn)榻Y(jié)晶析出的滯后性(設(shè)計(jì)中未考慮到)，使萃取1～2級也有少量CaSO4·2H2O結(jié)晶要清理。建議增加洗后水澄清槽，讓滯后析出的CaSO4·2H2O結(jié)晶沉于槽底，而不進(jìn)入萃取箱，問題就可解決。

(5)從萃雜箱中清除CaSO4·2H2O結(jié)晶是不可避免的，但如能把上述(1)～(4)之設(shè)想與建議落實(shí)，清除的勞動強(qiáng)度會大大降低，停產(chǎn)清理周期會延長。

(6)總體工藝中無NaF沉鈣工序，無含F(xiàn)-廢水需要處理，因而生產(chǎn)成本降低。

Experience of Design, Construction and Commissioning of the P204 Extraction Impurity

ZHENG Ming-zhen

In this paper, the experience of design, construction and commissioning of P204 extraction workshop in a large design project are summarized, and the problems encountered in the commissioning and corresponding treatment measures are introduced.

P204； extraction； CaSO4·2H2O crystallization

2015-06-15

鄭明臻(1980—)，女，山東淮坊人，碩士，工程師，主要從事有色金屬濕法冶煉研究及設(shè)計(jì)工作。

TF803.2+5

A

1008-5122(2015)06-0017-03