P204萃取除杂的设计施工与投产经验

郑明臻

(中国恩菲工程技术有限公司， 北京 100038)

P204萃取除杂的设计施工与投产经验

郑明臻

(中国恩菲工程技术有限公司， 北京 100038)

本文总结了某大型设计项目P204萃取车间的设计、施工与投产经验，介绍了投产过程中遇到的问题及处理措施。

P204; 萃取; CaSO4·2H2O结晶

某大型设计项目，以非洲铜钴精矿、粗制钴盐、钴合金等为原料，生产电积铜、四氧化三钴、碳酸钴等产品。笔者参与了该项目的可行性研究至施工图设计工作，现仅就P204萃取除杂(简称萃杂)的设计、施工服务及投产作一小结。

1 P204萃杂方案的确定

1.1 原液成分

供萃取除杂的原液成分如表1所示。

表1 萃取除杂的原液成分表 单位：g/L

1.2 萃、洗、反工艺与级数

根据表1所示的萃杂原液成分，确定了包含皂化1级、转皂4级、萃取11级、洗涤6级、反铜锰4级的萃杂工艺流程，如图1示。萃杂O∶A=1∶2，洗反O∶A≥2∶1。

1.3 环保对工艺的限制

图1 萃、洗、反工艺流程图

建设项目对环保要求十分严格：污水需达到零排放，生产废水必须处理达标，对水环境污染极为敏感的F-、Cl-限制更严。基于此，萃杂原液中处于饱和浓度的Ca2+没有在萃杂前采用NaF化学沉淀法脱除；用于洗反的洗前液、反前液采用硫酸配制，而非盐酸，避免了Cl-给生产废水处理带来麻烦。

1.4 萃杂箱结构形式的确定

依据P204萃取金属的萃取率-pH值关系图(图2)，溶液中的Ca2+将全部被萃取，后经洗、反生成CaSO4·2H2O结晶析出。按项目的设计规模计算，每日产生的CaSO4·2H2O结晶量2.58 t。

初始析出的CaSO4·2H2O结晶流动性较好，沉于箱体底部，不难清除。但随着时间的增长，会有部分CaSO4·2H2O结晶硬化板结，并与萃取箱的溢流堰口、管道口壁、搅拌叶轮片等粘结在一起，需人工敲、铲才能清除。

如何从洗反箱内捞出CaSO4·2H2O结晶体使洗反箱的结构形式成了设计的重点。在无经验、无图纸可借鉴的情况下，经与甲方充分讨论、多方案比较后确定萃杂、洗反箱的施工图设计方案：皂化箱单独1级，材料FRP；转皂与萃杂采用混合澄清型萃取箱，共15级，分3组，每组5级为一整体，材料PVC，见图3；洗涤、反铜锰箱采用单个回流式混合澄清型萃取箱，澄清室带锥形斗，材料FRP；澄清室上部四周塑钢窗推拉门，室顶FRP瓦，见图4。

图3 转皂与萃杂箱形式

图4 洗涤、反铜锰箱形式

1.5 车间配置

P204萃取箱分2个系列，每系列的设备占地面积长×宽为108×9 m。受防火规范的严格限制，两个系列连同辅助设备被严格限制在4 000 m2之内，图5为一个系列的萃杂箱平面配置，图6为一个系列的洗反箱平面配置。

图5 一个系列的萃杂箱平面配置图

图6 一个系列的洗反箱平面配置图

2 施工服务

本项目冶炼专业专派一人常驻现场施工服务，以防发现图纸错误，从而能够及时修正或反馈回信息，发现施工错误及时指出，胜过工程监理。承担萃取设计的主要设计者，也到现场进行了施工图交底，并对设备制造方与施工安装方提出了施工安装的节点要求及注意事项，但因设备制造厂家不在现场，施工服务严谨性欠缺，因此仍然存在问题。以洗反箱为例，箱体与支架是一套完整的设备施工图纸，本应由一家单位承担施工，但实际施工却由两个单位分别承担。支架由基建单位施工，精度按基建要求低于设备要求；箱体由玻璃钢设备制造商在工厂整体完成，运到现场安装，其结果是箱体漏斗比钢支架漏斗小3～4 cm，钢漏斗没有起到承担玻璃钢漏斗及斗中料液重量的作用。如果按照施工图交底的要求：基建方先做好钢支架及钢漏斗，玻璃钢厂家按漏斗的实际尺寸，把玻璃钢箱体及漏斗做成部件，运到现场在支架上组装，此问题就不会发生了。玻璃钢箱体的制作，设计单位只出条件图，制造商按照条件图制作并完成安装。然而玻璃钢设备目前并无国标、部标，尤其是玻璃钢萃取箱以人工手糊为主，欠缺严格把关。以箱体的管接口为例，短管与箱体壁的连接端，应将管的内壁上车床铣成喇叭口后再粘糊连接(图7a)，而实际上短管并未上车床铣成喇叭口，而是直接套上、封口(图7b)。原本为φ119的管内径缩小至不足φ105，从而造成流量减小。其实短管的连接采用图7c所示的形式更为简单，管内径也不会缩小。

图7 箱体管接口的不同连接方式

3 投产

投料前对每级搅拌器进行了调试、验收，对管路进行了水试，确认管路畅通不漏后，按设计流量供液开车。首批出来的萃余液杂质含量均未超过设计指标。送往P507车间萃钴，得到了合格钴产品。

能一次投产成功应归功于甲方严格的施工管理，保障了施工质量。同时有大型钴企业生产经验，使投料各环节有条不紊。经过3个多月的连续生产运转，实际观测到CaSO4·2H2O结晶在洗、反箱各级的分布情况：洗涤6级中(以进液为1级)，1～6级都有结晶析出，但第5、6级结晶量偏少，4级反铜锰级(以进液为1级)结晶分布在2～4级，反锌铁级中无CaSO4·2H2O结晶析出，因此洗反箱级数的设计是合理的。

CaSO4·2H2O结晶具有流动和粘结两重性，在生产中已得到证实。澄清室漏斗中的CaSO4·2H2O结晶物可每日定时自流排放，而与堰板、管口、叶轮叶片粘结的CaSO4·2H2O结晶块，需人工敲、铲才能清除。在投产3个月内，原液流量逐渐加大到设计流量的1.5倍(36 m3/h)，有机流量加大到设计流量的2倍(24 m3/h)，除杂指标均无问题。

4 结论及存在的问题

(1)虽然投产成功并超产、达标，但从混合室清除CaSO4·2H2O结晶仍存在问题：现采用每短路一级的清除办法，4～5 d循环一次。需作业一个班，劳动强度大，增加的产能也因此打了折扣。

(2)如果洗反箱的混合潜室也设计成漏斗型，像澄清室漏斗一样，每日定时排放CaSO4·2H2O结晶物，操作更简便，但停产清理周期也会延长，目前仅停留在设想层面。

(3)管道内的结晶清理，设计时已考虑采用管道疏通器，可在不停产的情况下进行疏通作业，目前甲方正在寻购合适的管道疏通器，预计会收到效果。

(4)设计中洗涤后液直接进入原液池，洗后液中过饱和的CaSO4因为结晶析出的滞后性(设计中未考虑到)，使萃取1～2级也有少量CaSO4·2H2O结晶要清理。建议增加洗后水澄清槽，让滞后析出的CaSO4·2H2O结晶沉于槽底，而不进入萃取箱，问题就可解决。

(5)从萃杂箱中清除CaSO4·2H2O结晶是不可避免的，但如能把上述(1)～(4)之设想与建议落实，清除的劳动强度会大大降低，停产清理周期会延长。

(6)总体工艺中无NaF沉钙工序，无含F-废水需要处理，因而生产成本降低。

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

郑明臻(1980—)，女，山东淮坊人，硕士，工程师，主要从事有色金属湿法冶炼研究及设计工作。

TF803.2+5

A

1008-5122(2015)06-0017-03