Kuumat hydrometallurgiset liuotuspiirit tuottavat joitain kemiallisesti aggressiivisimpia prosessivirtoja teollisessa erotustekniikassa. Afluoripolymeerilämmönvaihdin kuuma uuttoliuosJärjestelmää käytetään yhä useammin, koska tavanomaiset metallivaihtimet hajoavat nopeasti yhdistetyn happokorroosion, kohonneen lämpötilan ja kiinteiden aineiden hankauksen vaikutuksesta. Nykyaikaisissa kaivostoiminnassa suotoveden lämpövalvonta ei ole enää valinnaista-se on suoraan sidottu metallin talteenoton tehokkuuteen ja loppupään prosessin vakaudelle.
Kuumat liuotusympäristöt ja lämmönsäätövaatimukset
Metallien, kuten nikkelin, kuparin ja koboltin uuttamiseen liittyy tyypillisesti murskatun malmin liuottaminen väkevöityihin rikkihappoliuoksiin. Käyttöolosuhteet vaihtelevat yleensä100–200 g/l H₂SO₂ 80–100 asteessa, joka tuottaa tiheää lietettä, joka sisältää liuenneita metalleja, kipsin esiasteita ja hienojakoisia kiintoaineita.
Ennen liuotinuuttoa tai elektrolyyttistä talteenottovaihetta tämä kuuma uuttoliuos on jäähdytettävä hallitusti. Ilman tehokasta jäähdytystä voi esiintyä faasin epävakautta, liuottimen hajoamista ja uuttotehokkuuden heikkenemistä.
Tässä yhteydessä fluoripolymeeri{0}}pohjaiset kuori-ja-putkivaihtimet tarjoavat vakaan lämpörajapinnan aggressiivisen prosessikemian ja jäähdytysvesijärjestelmien välillä.
Miksi fluoripolymeerivaihtimet valitaan liuotusjäähdytystehtäviin
Fluoripolymeerivaihdin, joka on valmistettuPTFE- tai PFA-letkutarjoaa kestävyyttä syövyttäviä ja mekaanisia rasituksia vastaan, jotka heikentävät metallilaitteita nopeasti:
Happokorroosionkestävyys:Korotetussa lämpötilassa rikkihappo ei hyökkää kemiallisesti PTFE:tä tai PFA:ta vastaan.
Metalli-ionien yhteensopivuus:Liuenneet kupari-, nikkeli- ja rautalajit eivät aiheuta galvaanista korroosiota.
Likaantumisenesto{0}}käyttäytyminen:Matala pintaenergia vähentää kipsin ja kattilakiven esiasteiden tarttumista.
Kulutuskestävyys:Taipuisat polymeeriputket kestävät malmin hienoista kiintoaineesta aiheutuvaa kohtalaista hiukkaskuormitusta.
Hydrometin pilottilaitoksissa tällaisia vaihtimia kuvataan usein "yleisjäähdyttimiksi", koska ne pystyvät käsittelemään vaihtelevaa kemiaa ilman materiaalivikoja.
Ylimmällä lämpötila-alueella (lähes 100 astetta),PFA:ta suositellaan usein tulovyöhykkeille, koska sen korkeampi jatkuva käyttölämpötila ja sulate{0}}prosessoitava rakenne parantavat mekaanista vakautta PTFE:hen verrattuna.
Lämpöteho ja virtausnäkökohdat
Liuotuspiirien jäähdytystarve on merkittävä, ja vaihtimen suorituskyky riippuu vahvasti riittävän sisäisen nopeuden ylläpitämisestä.
Jos virtausnopeus laskee liian pieneksi, suspendoituneet kiinteät aineet voivat laskeutua, mikä johtaa paikalliseen likaantumiseen ja heikentyneeseen lämmönsiirtotehokkuuteen. Tämän seurauksena putken-sivurakenne on yleensä optimoitu ylläpitämään turbulentteja tai ainakin hyvin{2}}jousitettuja virtausjärjestelmiä.
Metallivaihtimiin verrattuna fluoripolymeerijärjestelmät riippuvat enemmän hydraulisesta suunnittelusta kuin seinämän johtavuudesta, koska polymeerin lämmönjohtavuus on luonnostaan alhainen. Suorituskykyä ohjaavat siis:
Suuri putken{0}}sivunopeus laskeutumisen estämiseksi
Tehokas turbulenssin edistäminen layout-suunnittelun avulla
Tasapainoinen painehäviö pumpun tehokkuuden ylläpitämiseksi
Huolimatta alhaisemmasta lämmönjohtavuudesta, vakaat pintaolosuhteet johtavat usein ennustettavaan{0}}pitkän aikavälin suorituskykyyn.
Suunnitteluhuomautus: rakennekokoonpano ja lämpölaajeneminen
Oikea mekaaninen suunnittelu on välttämätöntä luotettavan toiminnan takaamiseksi lämpökierrossa ympäristöolosuhteiden ja lähes kiehuvien happamien virtojen välillä.
Keskeisiä suunnittelukäytäntöjä ovat:
Suuri{0}}nopeus putken-puoleinen toimintakiinteiden aineiden kertymisen estämiseksi
U-putken tai kelluvan pään kokoonpanotfluoripolymeeriputkien lämpölaajenemisen huomioon ottamiseksi
Hallittu tukiväliestääksesi putken tärinän lietevirtauksen aikana
Laajennuskorvauserilaista lämpökasvua varten putkinipun ja vaipan komponenttien välillä
Koska fluoripolymeerien lämpölaajeneminen on suurempi kuin metallien, mekaaninen joustavuus on sisällytettävä vaihtimen rakenteeseen suunnitteluvaiheesta lähtien.
Käyttöedut hydrometallurgiassa
Fluoripolymeerivaihtimet tarjoavat useita järjestelmätason{0}etuja liuotusjäähdytyssilmukoissa:
Pidempi käyttöikä{0}}happamissa ympäristöissä
Vähemmän seisokkeja korroosioon liittyvien{0}}vikojen vuoksi
Vakaa lämmönsiirto pitkien käyttöjaksojen aikana
Pienempi huoltotiheys verrattuna metallisiin vaihtoehtoihin
Nämä edut parantavat suoraan laitoksen käytettävyyttä ja loppupään prosessin vakautta liuotinuutto- ja elektrolyyttisessä talteenottopiireissä.
Johtopäätös
Fluoripolymeerivaihtimet muodostavat kimmoisan lämpörajapinnan kuumien uuttoliuosten jäähdyttämiseen hydrometallurgisessa käsittelyssä. Niiden kestävyys rikkihappoa, liuenneita metalleja ja suspendoituneita kiintoaineita vastaan mahdollistaa jatkuvan toiminnan siellä, missä tavanomaiset materiaalit hajoavat nopeasti.
Nykyaikaisissa mineraalienkäsittelyjärjestelmissäfluoripolymeerilämmönvaihdin kuuma uuttoliuoskokoonpanosta on tullut tärkeä tehokkaan metallin talteenoton mahdollistaja, etenkin korkeissa{0}}lämpötiloissa ja korkeassa-happoisissa olosuhteissa.
Edistyksellinen hydrometallurgia riippuu yhä enemmän tällaisista polymeeri{0}}pohjaisista ratkaisuista, joissa arvomineraaleja saadaan talteen kemian lisäksi myös huolellisesti suunniteltujen, edistyneisiin materiaaleihin perustuvien lämmönsäätöjärjestelmien avulla.
