CN104930886A - 一种锌加压氧浸废电解液的加热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锌加压氧浸废电解液的加热方法，其特征在于采用螺旋板式换热器加热，热流体为蒸汽，冷流体为废电解液，废电解液压力大于锌加压氧浸反应釜的工作压力，蒸汽压力高于废电解液压力，将废电解液加温至70℃以上。采用本发明方法废电解液不会外泄；减小了换热器在工位上的维护量，相当延长了换热器使用寿命；且不会造成系统溶液体积膨胀。
Description
技术领域
本发明属于湿法冶金领域，具体涉及一种锌加压氧浸废电解液的加热方法。
背景技术
在锌加压氧浸过程中，采用废电解液对硫化锌精矿进行直接浸出，废电解液具有高温高腐蚀特点（温度35～40℃，含H2SO4150～200g/l），同时夹带一部分固体阳极泥，由于冶炼工艺的要求，需将废电解液加温至70℃以上进入反应釜，由于反应釜一般工作压力为900～1200kpa，要求废电解液被加压大于反应釜工作压力。
因此，这种废电解液具有高温高压高腐蚀换热特点，通常用于废电解液加热的换热设备有板式换热器，列管式换热器和螺旋板式换热器。对换热器的要求主要有三个方面：一是要求换热效率高，二是要求易检修维护，三是要求材质耐腐蚀。板式换热器具有设备简单，易拆卸清理等特点，但耐高压性能差，列管式换热器具有结构可靠不易堵塞，耐高压等特点，但设备庞大。螺旋板式换热器具有换热效率高、耐高压等特点，因此，一般在生产中大都采用螺旋板式换热器。
采用的螺旋板式换热器，结构为互相隔开的螺旋通道，冷热流体以螺旋型板面为传热相间流动，冷热流体通道可以互换使用，以保证螺旋板冷、热两面热膨胀及耐腐蚀性均匀，可延长螺旋板使用寿命。目前螺旋板式换热器采用的材质为904L、SAF2507、钛材，由于一般螺旋板换热器安装在废酸高压泵后，高压换热，高压泵不会腐蚀。但在废电解液被加热至70℃以上时，螺旋板材质会产生腐蚀点，造成废电解液外泄。因为生产中不允许废电解液外泄，因此对螺旋板式换热器在工位上经常补焊有腐蚀点的螺旋板，一旦腐蚀点发生在螺旋板深部，工位上无法补焊，需整体更换螺旋板，维护工作量大。
针对螺旋板式换热器的不足，生产中尝试了石墨换热器，石墨换热器主要有二方面问题，一是石墨材料虽然耐腐蚀性好，但耐压性差，石墨换热器只能安装在腐酸高压泵前，低压换热，废电解液加热至70℃以上，再通过高压泵打入反应釜，高压泵腐蚀严重，相当于将螺旋板的腐蚀转移到高压泵，二是石墨块有多个孔洞流道，但孔径较小，阳极泥容易堵塞孔洞，造成石墨换热器检修维护工作量大，目前生产上出现的螺旋板腐蚀，石墨块堵塞及相应高压泵腐蚀问题已严重影响锌加压氧浸的生产运行。
发明内容
本发明通过对螺旋板使用材质904L、SAF2507及钛材的性能研究，探讨硫酸浓度及温度对材质腐蚀影响，以904L材质为例，在硫酸中的等腐蚀速度曲线显示，904L在不同浓度硫酸中的腐蚀速度主要取决于硫酸温度，即在废电解液含H2SO4150～200g/l，废电解液温度被加热至40℃以上，904L材质腐蚀加剧，而对未加热的废电解液温度35～40℃，904L腐蚀速度在0.1mm/a范围内，显然是耐腐蚀的。理论研究及生产实际都证明，采用螺旋板材质（904L、SAF2507、钛材）只要废电解液温度被加热至40℃以上，材质腐蚀加剧，腐蚀是必然的，且腐蚀发生在废电解液侧面，与热流道蒸汽压力及温度关系不大。
既然腐蚀是必然的，那么只能采用新的方式使得废电解液不外泄，同时解决生产中换热器需经常维护的问题，本发明即着眼于此。
目前生产中螺旋板式换热器使用热流体蒸汽压力为低压300～600kpa。由于蒸汽压力低于废电解液压力，易造成废电解液外泄。而传统观念认为若蒸汽压力更高，大量的蒸汽以较高流速进入换热器内部，在蒸汽入口侧，高速蒸汽会产出强烈的冲蚀效应，螺旋板的焊缝处强度低于材料本身，易被冲蚀。另一侧废电解液温度会很高，硫酸对焊缝处也会产生强烈腐蚀。因此，业内认为采用高压反而会使得腐蚀加剧，现有技术采用热流体蒸汽压力尽可能为低压，要求小于600kpa，温度低于150℃，以减少废电解液对螺旋板的腐蚀，国外也有采用闪蒸过程排出的常压废蒸汽作为热流体来加热废电解液。其观念都认为，低温低压蒸汽作为热流体才能减小废电解液对材质的腐蚀，这也是业内一直采用低压的原因。
但本发明经过理论与试验证明，上述传统观念并非正确。事实上，采用热流体蒸汽压力为高压，使其高于废电解液压力，大于反应釜的工作压力900～1200kpa，虽然也会产生腐蚀，但大大降低了换热器在工位上的维护量。具体原因如下：
1）由于蒸汽压力高于废电解液压力，一旦螺旋板有腐蚀点产生，泄露的废电解液会被高压蒸汽吹回，汇入废电解液流体，最后进入反应釜，废电解液不会外泄；但更为重要的是：
2）由于高压蒸汽可以将泄露的废电解液最终带入反应釜，相当于将一个泄露点的维护变为多个泄露点的集中维护，减小了换热器在工位上的维护量，相当延长了换热器使用寿命；
3）此外，部分高压蒸汽会在腐蚀点处随废电解液进入反应釜中，由于压力容器溶液平衡的特性，高压蒸汽随废电解液进入反应釜中溶液的水份，通过闪蒸过程，部分又可蒸发成水份带出溶液，不会造成系统溶液体积膨胀。
附图说明
图1及图2均为本发明的两种换热方式。
具体实施方式
本发明的锌加压氧浸废电解液的加热方法，采用螺旋板式换热器加热，热流体为蒸汽，冷流体为废电解液。蒸汽压力高于废电解液压力，优选蒸汽压力比废电解液压力高50~100kpa。将废电解液加温至70℃以上，废电解液压力大于锌加压氧浸反应釜的工作压力。废电解液在进入螺旋板式换热器前，先经加压泵加压到大于锌加压氧浸反应釜的工作压力。
本发明有两种换热方式：图1为冷、热流体通道可以互换使用，高压蒸汽从换热器中部进入，便于螺旋板在工位上的维护；图2冷、热流体通道不可以互换使用，高压蒸汽从换热器外部进入，便于螺旋板移出工位维护。操作步骤如下：
1）打开螺旋板式换热器废电解液进口阀3及排出口阀门4；
2）启动废酸高压泵，泵入废电解液进螺旋板式换热器；
3）打开冷凝水排放口阀门2，打开蒸汽进口阀门1，通入蒸汽；
4）打开反应釜废电解液进口阀门5，被加热废电解液进入反应釜。
Claims (6)
1.一种锌加压氧浸废电解液的加热方法，其特征在于采用螺旋板式换热器加热，热流体为蒸汽，冷流体为废电解液，废电解液压力大于锌加压氧浸反应釜的工作压力，蒸汽压力高于废电解液压力，将废电解液加温至70℃以上。
2.根据权利要求1所述的锌加压氧浸废电解液的加热方法，其特征在于蒸汽压力比废电解液压力高50~100kpa。
3.根据权利要求1所述的锌加压氧浸废电解液的加热方法，其特征在于废电解液压力为1100~1400 kpa。
4.根据权利要求1所述的锌加压氧浸废电解液的加热方法，其特征在于反应釜工作压力为900～1200kpa。
5.根据权利要求1所述的锌加压氧浸废电解液的加热方法，其特征在于废电解液在进入螺旋板式换热器前，先经加压泵加压到大于锌加压氧浸反应釜的工作压力。
6.根据权利要求1所述的锌加压氧浸废电解液的加热方法，其特征在于蒸汽从螺旋板式换热器中部进入，冷、热流体通道能互换使用；或者，蒸汽从螺旋板式换热器外部进入，冷、热流体通道不能互换使用。
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