用于减少高压釜闪蒸系统中的高压闪蒸和浆料遗留的方法和装置的制造方法
【专利说明】用于减少高压釜闪蒸系统中的高压闪蒸和浆料遗留的方法 和装置 发明领域
[0001] 本发明涉及用于高压釜排出浆料的压力和温度泄放（let down)的方法和装置，特 别是涉及含金属矿石或精矿的加压浸出或氧化。
[0002] 发明背景
[0003]在萃取冶金中，使用高压釜来增加操作温度。矿石或精矿已经过浸出，经常通过使 高压釜排出浆料闪蒸来降低高压釜的排出物的温度和压力，即将高温的浆料的热转化为闪 发蒸汽。为了减少金和碱金属高压釜操作的资金成本，使闪蒸级的数目最小化。但是，作为 结果，每个闪蒸级的压力降非常高，并且闪蒸浆料以高速度"爆发性地"排出到闪蒸罐中，可 以导致过程不稳定和闪蒸设备的过度磨损。遗憾的是，在所有闪蒸操作中，闪发蒸汽中夹带 有一些浆料遗留，但是进入闪发蒸汽的浆料遗留在更高的压力降时通常更高。在过度遗留 的情况下，将闪发蒸汽清洁到可被环境标准接收的水平可能是困难和昂贵的。
[0004] 如同对于镍高压酸浸出（HPAL)高压釜的情况一样，一些闪发蒸汽遗留是可接受 的，因为闪发蒸汽用来预热进入的铁矾土进料浆料和再循环固体，并且可以耐受酸。但是， 对于许多操作，特别是金精矿操作来说，在来自高压釜浆料的能量在单级闪蒸操作中泄放 的情况中，出现大量浆料遗留，闪发蒸汽必须在一些形式的清洁装置中进行清洁。可能需要 多个清洁级。
[0005] 发明概述
[0006] 因此本发明的目的是提供一种用于加压氧化高压釜排出浆料的压力和温度泄放 的改进方法，和实施该方法的装置，从而解决上述问题。本发明的方法包括通过使高压釜排 出浆料与冷却流体接触，以在高压釜排出浆料进入第一闪蒸级之前降低高压釜排出浆料的 温度，从而预冷却高压釜排出浆料的步骤。
[0007]本发明还涉及适于提供在高压釜排出浆料进入第一闪蒸容器之前向高压釜排出 浆料提供冷却流体的高压釜和压力泄放装置。
[0008]本发明的目的通过特征在于独立权利要求所述的方法和装置来实现。本发明的优 选实施方案公开在从属权利要求中。
【附图说明】
[0009] 下面将借助优选实施方案和参照附图更详细地描述本发明，附图中
[0010] 图1显示了常规的高压釜和单级压力泄放装置；
[0011] 图2显示了描述本发明第一实施方案的第一高压釜和单级压力泄放装置；
[0012] 图3显示了描述本发明第二实施方案的第二高压釜和单级压力泄放装置；
[0013] 图4显示了描述本发明第三实施方案的第三高压釜和单级压力泄放装置。
[0014] 发明详述
[0015]本发明涉及压力泄放闪蒸操作，如同通常用于冶金高压釜工业中高压釜排出浆料 的压力和温度泄放，特别是金、铜和其他碱金属矿石和精矿的加压浸出或氧化。
[0016] 图1显示了常规的高压釜和单级压力泄放装置，其经布置用于高压釜排出浆料的 温度和压力泄放，该装置包括高压釜1，其经布置用于含金属矿石或精矿的加压氧化或高压 浸出；第一闪蒸容器2,其连接到高压釜1，用于从所述高压釜接收高压釜排出浆料，并且经 布置用于将高压釜排出浆料的热转化为第一闪发蒸汽和第一经冷却浆料。参见图1，高压釜 排出浆料从高压釜1的最后一个隔间10经由高压釜排出管线101排出到第一闪蒸容器，高 压釜排出管线101布置在高压釜和第一闪蒸容器之间，用于将高压釜排出浆料从高压釜转 移到第一闪蒸容器。在第一闪蒸容器2中的压力和温度泄放之后，经冷却浆料通过第一浆 料排出管线102回收，闪发蒸汽经由蒸汽管线203释放。在释放到大气之前，蒸汽在涤气单 元3中进行清洁。
[0017] 在例如图1中所示的单级闪蒸操作中，在单操作步骤中浆料的热泄放，其中从 6000kPa至大气压的压力降是可能的。高压闪蒸（autoflash)压力差（AFP)，即闪蒸蒸汽的 临界压力和下游压力之间的差，在这种操作中是正值，并且将会发生阻流和高压闪蒸。
[0018] 闪发蒸汽流的临界压力（Prf)可以通过以下关系式来定义。该关系式用于可压缩 气流的阻流或音速流。Pi是上游压力，并且由饱和蒸汽压和可能存在于系统中的任何过压 组成，例如未反应的氧、二氧化碳或其他惰性气体。在闪蒸浆料的情况中，k是处于上游饱 和蒸汽压和饱和温度的蒸汽的热容之比c p/cv。匕是下游容器压力，其通常是单级装置中的 大气压。如果prf>p 2，则流动受阻，并且流动不可能超过音速。在闪蒸容器的情况中，和 P2之间的差定义为高压闪蒸压力差（APF)。高压闪蒸压力差（AFP) = (Prf-P2)
[0019]
[0020] 具有很大正值AFP(即超过800kPa)的闪蒸容器操作会造成明显的噪音，对闪蒸容 器壁的过度磨损，脏闪发蒸汽，过程不稳定和低加热效率。此外，高压闪蒸的量经常限定闪 发蒸汽的品质。因此从高的高压釜压力的单级中的闪蒸操作将产生品质非常差的闪发蒸 汽。对于闪发蒸汽而言，包含高至50% w/w、通常1-40% w/w的闪发蒸汽的浆料遗留并非不 寻常。
[0021] 携带大量浆料的闪发蒸汽的清洁可能需要对多级气体清洁装置的可观的资金投 资。闪发蒸汽中的过量的固体和浆料遗留还会造成管道系统和配件的加速腐蚀。这进而造 成增加的维护成本和/或增加的高压釜停工时间。
[0022] 使统的高压闪蒸压力差（AFP)最小化可以造成闪发蒸汽中的浆料遗留。本发明提 供了用于通过在闪蒸之前降低进入的高压釜排出浆料的温度来减小AFP的方法。
[0023] 本发明涉及用于高压釜排出浆料的压力和温度泄放的方法，该方法包括以下步 骤：(a)提供高压釜排出浆料；(b)通过使高压釜排出浆料与冷却流体接触，以降低高压釜 排出浆料的温度，来预冷却高压釜排出浆料，由此获得经预冷却的高压釜排出浆料；（c)将 经预冷却的高压釜排出浆料接收到第一闪蒸容器中；和（d)通过使高压釜排出浆料在第一 闪蒸容器中闪蒸，来获得第一闪发蒸汽和第一经冷却浆料。高压釜排出浆料通过含金属矿 石或精矿在高压釜中的加压氧化（或高压浸出）来提供。
[0024] 在本发明的上下文中，在此处和下文中使用的术语"接触"是指高压釜排出浆料 与冷却流体的直接接触。通过添加冷却流体，去往闪蒸容器的浆料的温度大幅降低。这进 而减少系统中高压闪蒸的量。因此本发明的方法将减少第一闪蒸容器中的爆发性闪蒸，并 提供减少的闪发蒸汽中的浆料遗留，更少的容器壁磨损和更少的噪音。遗留可以从闪发蒸 汽中超过40% w/w的衆料减少到小于10% w/w，有效减少到1-5% w/w。这可以通过提供 300-500kPa的AFP来实现。本发明还提供用于实现负值AFP的手段。但是，这对于获得闪 发蒸汽中可接受地低浆料遗留并不必要。
[0025] 在本发明的一个实施方案中，第一经冷却浆料的一部分用作冷却流体。在该实施 方案中，步骤（b)中的预冷却优选通过以下来完成：将所得第一经冷却浆料的一部分、优选 10-60% w/w、更优选20-40% w/w再循环，并将它与高压爸排出衆料接触，以在步骤（c)中 高压釜排出浆料进入第一闪蒸容器之前降低高压釜排出浆料的温度。再循环的量取决于高 压釜条件和闪蒸级的数目以及再循环的经冷却浆料的温度。再循环的第一经冷却浆料优选 与高压釜排出浆料在高压釜外部接触，特别是在高压釜排出管线中，该管线位于高压釜和 第一闪蒸容器之间用于将高压釜排出浆料从高压釜送至第一闪蒸容器。再循环的经冷却浆 料的温度通常是95-150°C。第一闪蒸级和任何进一步的闪蒸级的AFP优选是300-500kPa。
[0026] 从闪蒸容器排放的经冷却浆料通常