Технология нефтепереработки IsaKidd - IsaKidd refining technology

Современный резервуар для рафинирования меди с использованием технологии IsaKidd.

В Технология IsaKidd это медь электрорафинирование и электровыделение технология, которая была разработана независимо Copper Refineries Proprietary Limited («CRL»), Таунсвилл, Квинсленд филиал MIM Holdings Limited (который сейчас является частью Glencore группа компаний), а также на Falconbridge Limited («Фалконбридж») ныне демонтированный нефтеперерабатывающий завод в Кидд-Крик, который находился на Тимминс, Онтарио. Он основан на использовании многоразовых катод стартовые листы для медь электролитическое рафинирование и автоматическое удаление с них наплавленной «катодной меди».[1]

Вступление

Текущая технология IsaKidd представляет собой слияние технологий рафинирования меди, разработанных двумя разными организациями. Начальный Isa Process разработка в конце 1970-х годов, с его многоразовыми стартовыми листами из нержавеющей стали, представляла собой прогресс по сравнению с предыдущей технологией одноразовых стартовых листов из чистой меди.[1] производство которых было трудоемким процессом.

Производство одноразовых стартовых листов включало укладку листа меди путем электролиза с каждой стороны «материнской пластины».[1] Создание листа заняло день, и тысячи листов могли понадобиться каждый день.[1] Первоначально медные стартовые листы отделялись от основной пластины вручную, но со временем процесс был автоматизирован.[1][2] Кроме того, ограничения, связанные с использованием медных стартовых листов, означали, что было трудно удовлетворить требования к чистоте некоторых новых применений меди, которые в 1970-х и 1980-х годах требовали меди более высокого качества.

Разработка технологии резервуарного парка Isa Process в CRL устранила весь процесс и стоимость производства стартовых листов за счет использования нержавеющая сталь постоянные катоды.[1] Это также включало существенную автоматизацию процесса установки постоянных катодов в электролитические ячейки и их последующего удаления и снятия листов осажденной катодной меди.[1] Рабочая сила, необходимая для работы на нефтеперерабатывающем заводе с использованием технологии IsaKidd, была оценена на 60–70% меньше, чем требуется для нефтеперерабатывающих заводов, использующих стартовые листы.[3][4]

MIM Holdings начала продавать технологию Isa Process в 1980 году в результате спроса со стороны других операторов нефтеперерабатывающих заводов.

Впоследствии компания Falconbridge независимо разработала аналогичный процесс для улучшения операций на своем медном заводе в Кидд-Крик, недалеко от Тимминс, Онтарио.[5] Первоначальная разработка постоянных катодов предназначалась для внутреннего использования, но маркетинг Кидд процесс была инициирована в 1992 году по просьбе других операторов НПЗ.[6]

Эти две технологии были объединены в IsaKidd Technology в 2006 году, когда Xstrata купила Falconbridge.[5]

Технология IsaKidd сейчас доминирует в мировой переработке меди. Лицензия была выдана 102 пользователям, и Xstrata Technology, которая продает эту технологию, сообщает на своем веб-сайте об общей установленной мощности производства меди около 12 миллионов тонн в год («т / год») по состоянию на октябрь 2011 года.[7] Это примерно 60% от прогнозируемого мирового производства рафинированной меди в 2011 году, составляющего 19,7 млн ​​тонн.[8]

Развитие технологии IsaKidd позволило повысить производительность, снизить эксплуатационные расходы и производить стабильную высококачественную катодную медь.[3]

История развития технологии IsaKidd

Старый способ электрорафинирования меди (до 1978 г.)

Процесс электрорафинирования меди заключается в установке котла. анод (около 99,5–99,7% чистой меди[3][9]) в серная кислота, вместе с катодом и пропускания тока между анодом и катодом через внешнюю цепь.[9] В прикладной электропотенциал, медь и меньше благородный элементы растворяются в электролит, в то время как элементы более благородные, чем медь, такие как золото и серебро, не.[9] Под воздействием нанесенного электрический потенциал, ионы меди мигрируют с анода и осаждаются на катоде, образуя катодную медь.[9]

Электролитическое рафинирование меди было впервые запатентовано в Англии Джеймсом Элкингтоном в 1865 году, а первый завод по электролитическому рафинированию меди был построен в Ньюарке, штат Нью-Джерси, в 1883 году.[3]

С новой технологией возникли первые проблемы. Например, на ранних нефтеперерабатывающих заводах возникли проблемы с образованием твердых отложений на катодах.[3] В результате операторы нефтеперерабатывающих заводов держались в секрете, поскольку каждый из них стремился сохранить конкурентное преимущество.[3]

Природа катода, используемого для сбора меди, является важной частью технологии. Медь очень чувствительна к примесям. Например, содержание мышьяка 0,1% может снизить проводимость меди на 23%, а содержание висмута всего 0,001% делает медь хрупкой.[10] Материал, используемый в катоде, не должен загрязнять осаждаемую медь, иначе он не будет соответствовать требуемым характеристикам.

Эффективность по току процесса рафинирования частично зависит от того, насколько близко можно разместить аноды и катоды в электролитической ячейке. Это, в свою очередь, зависит от прямолинейности как анода, так и катода. Неровности и изгибы могут привести к короткому замыканию или иным образом повлиять на распределение тока, а также на качество катодной меди.[9]

Рис. 1. Кран, несущий стойку с катодным стартовым листом.

До разработки технологии Isa Process стандартный подход заключался в использовании стартового листа из меди высокой чистоты в качестве исходного катода.[1] Эти стартовые листы производятся в специальных электролизерах путем электроосаждения меди в течение 24 часов.[3] на пластину из меди, покрытую маслом[1] (или обработанные другими аналогичными материалами для разделения лица) или титан.[3] Тысячи листов могут понадобиться каждый день,[2] и первоначальный метод отделения стартового листа от «материнской пластины» (называемый «зачистка») был полностью ручным.[1]

Стартовые листы обычно довольно легкие. Например, стартовые листы, используемые на нефтеперерабатывающем заводе CRL, весили 10 фунтов (4,53 кг).[11] Таким образом, они тонкие, и с ними нужно обращаться осторожно, чтобы не согнуть.

Рисунок 2. Катодная медь, нанесенная на медные стартовые листы.

Со временем формирование стартовых листов было улучшено за счет механизации, но по-прежнему требовалось много труда.[1]

После того, как стартовые листы были сформированы, их нужно было сплющить, чтобы снизить вероятность короткого замыкания, а затем разрезать, сформировать и перфорировать, чтобы сделать петли, на которых стартовые листы подвешены к проводящим медным подвесным стержням в электролитических ячейках (см. 1).[3]

Листы стартера вставляются в рафинировочные ячейки, и растворенная медь осаждается на них, чтобы произвести продукт катодной меди (см. Рисунок 2). Из-за стоимости производства стартовых листов нефтеперерабатывающие заводы, использующие их, стараются хранить их в камерах как можно дольше, обычно 12–14 дней.[3] С другой стороны, аноды обычно находятся в ячейках в течение 24–28 дней, а это означает, что из каждого анода производится два катода.[3]

Стартовые листы имеют тенденцию к короблению из-за механических нагрузок, с которыми они сталкиваются, и их часто необходимо удалить из рафинировочных ячеек примерно через два дня, чтобы их выпрямить в прессах перед возвратом в ячейки.[12] Склонность к короблению приводит к частым коротким замыканиям.[12]

Из-за их ограничений для меди, произведенной на стартовых листах, трудно соответствовать современным требованиям для меди высочайшей чистоты.[13]

Развитие технологии Isa Process

Разработка технологии резервуарного парка Isa Process началась в цинковой промышленности.[3] В середине 1970-х годов MIM Holdings Limited («MIM») рассматривала возможность строительства завода по переработке цинка в Таунсвилле для обработки цинкового концентрата, производимого на ее заводе. Mount Isa операции.[3] В результате сотрудники МИМ посетили цинковые заводы с использованием передовых технологий и обнаружили, что современные электролитические заводы по выплавке цинка применяют постоянную катодную пластину и технологию механизированной зачистки.[3]

MIM признала, что производительность традиционных заводов по переработке меди ограничена плохой геометрией катода, присущей использованию медных стартовых листов.[14]

Затем MIM разработал программу исследований, направленную на разработку аналогичной технологии с постоянным катодом для рафинирования меди.[3] CRL работает в Таунсвилле с 1959 года.[11] с использованием традиционной технологии стартового листа[1] и лечение черновая медь произведено в Маунт-Айза Майнс Ограниченный медеплавильный завод в г. Mount Isa в Квинсленде.[11] CRL включила технологию постоянного катода в свой проект модернизации нефтеперерабатывающего завода 1978 года.[1][3] Первоначально выбранный материал был 316L нержавеющая сталь,[15] приварен к 304L штанга для вешалки из нержавеющей стали.[16] Узел подвесной штанги затем был покрыт гальваническим покрытием медью до толщины 1,3 миллиметра («мм») (позже увеличился до 2,5 мм, а затем до 3,0 мм для повышения коррозионной стойкости штанги подвески) примерно до 15 мм вниз на лопасть. который обеспечивал достаточную электропроводность и придавал узлу некоторую коррозионную стойкость.[16]

Электроосажденная медь довольно прочно прилегает к нержавеющей стали, поэтому не отслаивается во время рафинирования.[12] Вертикальные края пластин из нержавеющей стали покрыты плотно прилегающими краевыми полимерными полосами, чтобы предотвратить осаждение меди по краю катодной пластины и, таким образом, облегчить снятие с них катодной меди.[12] Дно катодных пластин было покрыто тонкой пленкой воска, чтобы предотвратить осаждение меди вокруг нижнего края.[3] Вместо кромочной полосы использовался воск, чтобы не было выступа, который мог бы собирать падающие анодные шламы и загрязняют катодную медь.[3]

Воск также использовался на вертикальных кромках, чтобы продлить срок службы вертикальной кромочной полосы.[3]

Первоначальная машина для снятия изоляции катода была основана на той, что использовалась на заводе Хикосима в Мицуи Горно-Металлургическая Компания из Япония.[3] Однако потребовались значительные опытно-конструкторские работы, чтобы модифицировать конструкцию для обработки медных катодов, которые были тяжелее, чем в Хикосиме, и для обработки катодных пластин без их повреждения.[3] Машины также пришлось модернизировать, чтобы можно было покрыть воском стороны и днище катодных пластин, чтобы можно было легко удалить следующие медные катодные пластины.[3]

Рис. 3. Автоматическая машина для снятия изоляции с катода IsaProcess.

Машины для зачистки включали приемные и разгрузочные конвейеры, промывку, разделение, укладку и выгрузку катодов, отделение катодных пластин для восстановления и нанесение воска на боковые и нижние стороны катодных пластин.[4]

Оригинальная машина для снятия изоляции CRL имела способность снимать 250 катодных пластин в час.[3]

Более низкая стоимость катодных пластин по сравнению со стартовыми пластинами означает, что возможно более короткое время катодного цикла.[3] Время цикла может составлять от 5 до 14 дней, но обычно используется семидневный катодный цикл.[3] Это более короткое время цикла улучшает выход по току, поскольку происходит меньше коротких замыканий и меньше нодуляций на поверхности катода.[3]

Вначале другие операторы НПЗ относились к разработкам в CRL скептически.[1] Нержавеющая сталь безуспешно пыталась использовать в качестве материала материнской пластины для медных стартовых листов.[1] Они пострадали от быстрого ухудшения их способности к удалению, что привело к «почти ежедневному увеличению сложности снятия изоляции».[1] Однако после успеха первых установок в Таунсвилле, Тимминсе и многих других местах технология постоянного катода из нержавеющей стали получила широкое распространение.[12]

Переход на электролизные заводы

Процесс Isa был первоначально разработан для завода по переработке меди CRL в Таунсвилле. Впоследствии он был лицензирован Медная Компания для своего Белая сосна медный завод.[7]

Следующая лицензия была выдана на применение электролизера в Broken Hill Associated Smelters («BHAS») свинцовый завод на Порт-Пири, в Южная Австралия. BHAS ввела в эксплуатацию в 1985 году установку для экстракции и электролитического извлечения (SX-EW) меди из медно-свинцового штейна, получаемого в качестве побочного продукта при плавке свинца.[17] Используемый процесс включает выщелачивание меди из материала с использованием кислого хлоридно-сульфатного раствора с последующей экстракцией растворителем для концентрирования выщелоченной меди и электрохимическим извлечением.[18]

Электровиннинг медь отличается от электролитического рафинирования тем, что при электролитическом рафинировании используется медный анод, который растворяется и повторно осаждается на катоде, тогда как при электролитическом извлечении медь уже находится в растворе и извлекается из раствора путем пропускания тока через раствор с использованием инертного анода из свинцового сплава. и катод.[19]

Хлорид в выщелачивающем растворе в Порт-Пири оказался проблемой для катодов из нержавеющей стали в процессе Isa.[17] Небольшое количество хлорид-ионов в выщелачивающем растворе прошло через растворитель в электролит, что привело к зарегистрированной концентрации хлорида 80 миллиграммов на литр («мг / л») в электролите.[17] Присутствие хлорида в электролите вызвало точечную коррозию катодных пластин из нержавеющей стали.[17] Попробовав другие виды нержавеющей стали,[17] BHAS перешел на использование титановых катодных пластин.[18]

Затем последовали другие операции по электролизу, включая Гибралтарские шахты ’ McLeese Lake операции и Magma Copper’s Медный рудник Сан-Мануэль в 1986 г. Cananea операция в Мексике в 1989 году и операция Gunpowder Copper Limited на заводе Gunpowder на северо-западе Квинсленда в 1990 году.[7] Эти операции не имели проблем с хлоридной коррозией, с которыми сталкивался BHAS.

Развитие технологии Kidd Process

Falconbridge Limited в середине 1981 г. введен в эксплуатацию медеплавильный и аффинажный завод недалеко от Тимминса, Онтарио, для переработки концентрата из Кидд Майн.[20] Однако с самого начала качество катодной меди, производимой на нефтеперерабатывающем заводе в Кидде, ухудшалось из-за наличия более высоких, чем обычно, концентраций свинца и селена в анодах медеплавильного завода.[6] Катодная медь Kidd не смогла удовлетворить спецификации своих клиентов и получить сертификацию продукции для Лондонская биржа металлов («LME») стала ключевым направлением.[6]

После того, как было инициировано несколько усовершенствований технологического процесса, в конечном итоге стало понятно, что использование медных стартовых листов не позволяет НПЗ Кидд достичь своих целей по качеству катодов.[6] Затем начались испытательные работы по использованию постоянных катодов из нержавеющей стали.[6] Предварительные испытания с использованием натурных титановых заготовок показали снижение содержания свинца в катодной меди в четыре раза и шестикратное снижение содержания селена по сравнению с использованием медных стартовых листов.[6]

Затем акцент сместился на разработку зачистной машины, на разработку катодов из нержавеющей стали, включающих существующие направляющие стержни, и на оценку технологии кромочной полосы.[6] Совет директоров компании одобрил перевод завода на технологию Кидда в апреле 1985 года.[6] Переоборудование было завершено в 1986 г.[6] и НПЗ Кидд стал третьим[7] установить постоянный катод и автоматическую зачистку.

Falconbridge начала продавать эту технологию в 1992 году после многочисленных запросов от других операторов нефтеперерабатывающих заводов.[5] Таким образом, процесс Кидда создал конкуренцию между двумя поставщиками технологии с постоянными катодами. Основными различиями между ними были катодная перемычка, зачистка кромок и технология зачистки.[21]

В отличие от направляющей шины из нержавеющей стали, которая затем использовалась в катоде Isa Process, в катоде Kidd Process использовалась сплошная медная направляющая балка, которая приваривалась к листу из нержавеющей стали.[13] Это давало меньшее падение напряжения (на 8–10 милливольт), чем катод Isa Process.[13]

В технологии Isa Process использовался вощеный край в нижней части катодной пластины, чтобы предотвратить осаждение меди вокруг дна пластины, чтобы сформировать единую массу меди, бегущую от верхней части одной стороны катодной пластины вокруг нижней части к верхней части пластины. Другая сторона.[15] Медь снималась с катодных пластин в виде двух отдельных листов.[15] В технологии Kidd Process не использовался воск, поскольку считалось, что он может усугубить проблемы с примесями, с которыми предприятие боролось. В компании Kidd метод очистки заключался в удалении меди с катодной пластины в виде единого катодного продукта в форме буквы «V», похожего на тако-оболочку.[15]

Первоначально в процессе Кидда использовалась «карусельная» очистительная машина, но впоследствии была разработана линейная установка для обеспечения машин с низкой и средней производительностью очистки для электролизных заводов и небольших нефтеперерабатывающих заводов.[13] Линейные зачистные машины, впервые установленные в 1996 году, были более компактными, менее сложными и имели более низкие затраты на установку, чем карусельные машины.[13]

Новые достижения

Катодные пластины без парафина

Как указывалось выше, Kidd Process не использовал воск на постоянных катодах.[3] Это высветило недостатки, связанные с использованием воска в процессе Isa.[3] Потребители катодной меди оказали давление на производителей, чтобы удалить остаточный парафин с катодной меди, и использование парафина также создало «хозяйственные» проблемы для операторов Isa Process.[3]

Следовательно, в 1997 году MIM начала программу развития, направленную на отказ от использования воска.[3] Это привело к появлению нового процесса, получившего название Isa 2000, который позволил производить катод из одного листа (в отличие от катода с тако-оболочкой Kidd) без использования воска.[3]

Рис. 4. Влияние V-образной канавки на нижнем крае катодной стартовой пластины на осажденную катодную медь.

Это было достигнуто путем механической обработки V-образной канавки под углом 90 ° на нижнем крае катода.[22] Канавка ослабляет структуру меди, растущей на нижнем крае катодной пластины, потому что кристаллы меди растут перпендикулярно катодной пластине с противоположных сторон канавки, заставляя их пересекаться под прямым углом друг к другу.[22] В месте пересечения образуется разрыв в структуре, в результате чего образуется слабая зона, по которой медь раскалывается во время зачистки.[22]

Фиг.4 представляет собой вид под микроскопом поперечного сечения медного катода, растущего на кончике катодной пластины. Желтые линии показывают ориентацию и направление роста кристаллов.[22]

Катоды с низким сопротивлением

Стандартные катоды Isa Process имеют немного более высокое электрическое сопротивление, чем системы подвески из цельной меди, используемые в Kidd Process, что означает более высокую стоимость электроэнергии.[22] Однако эта стоимость компенсируется большей надежностью и предсказуемостью увеличения сопротивления с течением времени, что позволяет планировать техническое обслуживание.[16]

С другой стороны, подвесные стержни из твердой меди теряют электрические характеристики в течение более короткого периода времени из-за коррозионного воздействия на соединение, и возможен внезапный отказ.[16] Затраты на обслуживание таких систем больше и менее предсказуемы.[16] Испытание примерно 3000 подвесных стержней из сплошной меди со временем показало, что КПД по току в подвесных стержнях из сплошной меди составляет около 2,4%.[16]

Рисунок 5. Катодные пластины IsaKidd BR.

Команда разработчиков MIM искала другие способы уменьшить сопротивление катодных пластин и разработала новый катод с низким сопротивлением, который она назвала ISA Cathode BR.[16] Эта новая конструкция увеличила длину медного покрытия с 15–17 мм вниз по лезвию до примерно 55 мм, а также увеличила толщину меди до 3,0 мм с 2,5 мм, используемых на стандартном катоде.[16]

Новая конструкция катодной пластины была испытана на нефтеперерабатывающем заводе CRL в Таунсвилле и на заводе Compania Minera Zaldivar в Чили.[16] Результаты по Чили показали, что новая конструкция катода может снизить затраты на электроэнергию примерно на 100 000 долларов США в 2003 г. по сравнению с использованием традиционных конструкций катодов Isa Process.[16]

Недорогие катодные пластины из нержавеющей стали

С 2001 по 2007 гг. никель цены выросли в среднем с 5945 долларов США.[23] до 37 216 долларов США.[24] Никель - ключевой компонент нержавеющей стали 316L.[22] Это, в сочетании с увеличением содержания некоторых других составляющих сплава 316L, побудило Xstrata Technology (к тому времени маркетинговую организацию для технологии Isa Process) искать альтернативный материал для катодных пластин.[22]

Персонал Xstrata Technology исследовал возможность использования нового низколегированного дуплекс из нержавеющей стали, LDX 2101 и Нержавеющая сталь 304L.[22] LDX 2101 содержит 1,5% никеля по сравнению с 10–14% в нержавеющей стали 316L.

LDX 2101 имеет превосходную механическую прочность по сравнению с нержавеющей сталью 316L, что позволяет использовать более тонкие листы для катодных пластин.[22] Однако допуск на плоскостность коммерчески доступной стали LDX 2101 не соответствовал требуемым спецификациям.[22] Xstrata Technology работала с производителем для производства листов, которые действительно соответствовали требуемому допуску плоскостности.[22]

Xstrata Technology также должна была разработать отделку, которая позволила бы поверхности функционировать так же, как 316L.[22]

Катодные пластины с использованием LDX 2010 обладают такой же коррозионной стойкостью, что и пластины из 316L.[25]

Сплав LDX 2101 представляет собой альтернативу нержавеющей стали 316L,[22] с выбором в зависимости от относительной стоимости различных сталей.

Высокая коррозионная стойкость

Команда разработчиков Kidd Process модифицировала свои катодные пластины, чтобы они могли работать в средах с высокой степенью коррозии, например в ячейках-очистителях, используемых для удаления загрязняющих веществ на нефтеперерабатывающих заводах и в некоторых средах с высокой степенью коррозии на предприятиях по производству электролизера.[13]

Конструкция пластины включает кожух из нержавеющей стали, который окружает подвесную штангу из цельной меди, защищая ее от коррозии.[13] Коррозионно-стойкая смола внутри кожуха из нержавеющей стали защищает проводящий внутренний сварной шов между штангой коллектора и плитой.[13] Затем на подвесной стержень наносится высококачественное уплотнение для предотвращения попадания электролитов в токопроводящий внутренний сварной шов.[13]

Этот коррозионно-стойкий электрод продается как катодная пластина высокого давления.[25]

Линейная машина большой емкости Kidd Process

После первоначальной разработки карусельной зачистной машины и более поздней разработки линейной зачистной машины персонал Falconbridge разработал линейную машину высокой производительности Kidd Process («HCLM»).[13] Эта машина включала в себя систему загрузки и разгрузки, основанную на робототехнике.[13]

В новой конструкции, помимо прочего, улучшена зона разгрузки съемника. Это было проблемной зоной для карусельных машин для снятия изоляции, в которых медь, высвобождающаяся из катодной пластины, падала в оболочку, а затем передавалась в устройство для обработки материалов.[13] Медь, которая плохо себя ведет и не переносит, часто требует ручного вмешательства.[13] Новая система разгрузки робота устранила свободное падение меди и физически перенесла высвобожденную медь в место разгрузки.[13]

Рождение комбинированной технологии IsaKidd

После решения Falconbridge в 1992 году продавать технологию Kidd, Falconbridge и тогдашние группы MIM Process Technologies начали соревноваться за рынок технологий для резервуаров. В период с 1992 по 2006 год было продано 25 лицензий на технологию Kidd,[7] в то время как за тот же период было продано 52 лицензии на процесс Isa.[7]

Xstrata plc (ныне Glencore Xstrata) приобрела MIM Holdings в 2003 году.[26] Технология Isa Process продолжает разрабатываться и продаваться компанией Xstrata Technology. Впоследствии Xstrata приобрела Falconbridge в 2006 году.[27] Технология Kidd Process впоследствии стала частью пакета резервуаров Xstrata Technology, и вместе они начали продаваться как IsaKidd,[5] имя, которое представляет двойное наследие технологии.

Результатом стал технологический пакет, который объединил в себе то, что считалось лучшим в обеих версиях.[15] Эта комбинация привела к разработке новых систем зачистки, и разрабатываются новые конструкции катодов.[15]

Изменение отложений меди на катодных пластинах было одной из трудностей, с которыми сталкивались более ранние зачистные машины.[15] Области тонкой меди на катодных пластинах, вызванные короткими замыканиями, трудно отделить от пластины из нержавеющей стали из-за их недостаточной жесткости. Пластины с такими участками обычно выбрасывались из зачистной машины и снимались вручную.[15] Точно так же липкие медные отложения (обычно связанные с плохим состоянием поверхности катодной пластины, например, корродированные поверхности или неправильная механическая обработка), сильно нодулированный катод и многослойная медь вызывали проблемы при зачистке.[15]

Разработка оборудования для зачистки была сосредоточена на разработке устройства, которое можно было бы рассматривать как более удобную и универсальную машину для зачистки, которая могла бы обрабатывать катодные пластины с проблемными отложениями меди, не отбраковывая их или не снижая скорость зачистки.[15]

Рисунок 6. Роботизированная машина для снятия изоляции с катода IsaKidd.

Результатом этой работы стала новая роботизированная машина для снятия изоляции с катода.[15] Он включает в себя следующие функции:

  • клин для зачистки, который начинает удалять медь с верхней части катодной пластины и перемещается вниз к нижней
  • направляющие для поддержки меди во время движения вниз, чтобы предотвратить преждевременное снятие изоляции с меди
  • ролики, предназначенные для уменьшения трения между медью, катодной пластиной и клином во время движения клина вниз
  • захваты, которые зажимают медь перед тем, как ее оторвать от катодной пластины.[15]

Зачистные клинья установлены на двух роботизированных манипуляторах, по одному с каждой стороны катодной пластины.[15] Эти рычаги снимают медь с пластины и укладывают листы катодной меди на конвейеры для их удаления для связывания.[15]

Преимущества технологии IsaKidd

К преимуществам технологии IsaKidd относятся:

  • долгая жизнь - срок службы постоянных катодов без ремонта составляет более семи лет при правильных рабочих условиях для электрохимического извлечения и более 15 лет для электрорафинирования.[16]
  • снижение затрат на рабочую силу - за счет исключения процесса производства стартового листа[28] и автоматизация катодной зачистки.[3] Средняя потребность в рабочей силе для нефтеперерабатывающих заводов, основанных на технологии IsaKidd, составляет 0,9 человеко-часов на тонну катода по сравнению с 2,4 человеко-часа на тонну для резервуаров с использованием стартовых листов.[12] Персонал Atlantic Copper сообщил о цифре 0,43 человеко-часа на тонну для нефтеперерабатывающего завода в Уэльве в Испании в 1998 году.[29]
  • без петель подвески - петли подвески стартовых листов могут подвергнуться коррозии, что приведет к разрезанию футеровки электролитической ячейки.[4] Отсутствие петель подвески также упрощает работу с краном.[4]
  • улучшенное качество катода[12][30][31] - за счет прямых катодных пластин, что исключает короткое замыкание,[28] а отсутствие изгибов и других неровностей поверхности снижает улавливание загрязняющих веществ, таких как плавающий мышьяк, сурьма и висмут.[32] и другие составы шламов.[3] Устранение петель подвески стартового листа также улучшило качество катода.[3] В операциях SX – EW использование катодных пластин из нержавеющей стали устраняет свинцовые хлопья и другие загрязнения с катодной меди.[33]
  • улучшенный КПД по току[30] - это происходит как за счет устранения коротких замыканий, вызванных изогнутыми, так и неправильными электродами.[28] и от более коротких катодных циклов, возможных с использованием повторно используемых катодных пластин.[3] Заявленный текущий КПД превышает 98%.[16]
  • повышенная интенсивность переработки - это снижает количество электролитических ячеек, необходимых на нефтеперерабатывающем заводе, и его капитальные затраты, поскольку зазор между анодами и катодами может быть меньше из-за меньшего риска коротких замыканий[3] и потому, что плотность тока может быть увеличена, что ускоряет процесс очистки.[3] Нефтеперерабатывающие заводы, работающие с технологией IsaKidd, могут достигать плотности тока 330 ампер на квадратный метр («А / м2”) Катодной площади, тогда как нефтеперерабатывающий завод, использующий стартовые листы, может работать только при 240 А / м2[3]
  • более короткие катодные циклы - более короткие катодные циклы возможны при использовании технологии IsaKidd, что снижает запасы металла[4] и означает, что НПЗ или оператор SX – EW получают более быструю оплату
  • более короткие анодные циклы - более высокая интенсивность рафинирования также приводит к сокращению времени анодного цикла примерно на 12%,[3] также сокращение запасов металла
Рис. 7. Связки катодной меди, привязанные для транспортировки на рынок.
  • однородные катодные медные листы для удобства транспортировки - контроль размеров медных листов, ставший возможным благодаря технологии IsaKidd, обеспечивает однородные катодные пучки, которые можно надежно закрепить и легко транспортировать (см. Рисунок 7)[3]
  • повышенная безопасность[31] - устранение большей части ручного управления приводит к улучшению условий безопасности на рабочем месте.[28][33]

Персонал кипрского медного завода в Майами написал после установки технологии Isa Process, что: «Теперь хорошо доказано, что резервуары, в которых применяется технология катодов из нержавеющей стали, могут стабильно производить высококачественные катоды, работая при более высокой плотности катодного тока и с меньшим расстоянием между катодами. чем те, которые используются в обычных резервуарах ».[31]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п Дж. К. Дженкинс, «Обзор и оценка технологии медных резервуаров», в: Aus.I.M.M. Филиал Северного Квинсленда, Симпозиум операторов плавки и нефтепереработки, май 1985 г. (Австралазийский институт горного дела и металлургии: Мельбурн, 1985), 195–204.
  2. ^ а б О Накаи, Х. Сато, К. Кугияма и К. Баба, «Новый завод по производству листового металла на медном заводе в Тойо и повышение производительности», в: Труды Международной конференции Copper 99 – Cobre 99, Том III - Электролитическое рафинирование и электрохимическое извлечение меди, Редакторы Дж. Э. Дутризак, Дж. Джи и В. Рамачандран (Общество минералов, металлов и материалов: Уоррендейл, Пенсильвания, 1999), 279–289.
  3. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q р s т ты v ш Икс y z аа ab ac объявление ае аф аг ах ай эй ак аль являюсь ан У. Армстронг, «Процесс Иса и его вклад в электролитическую медь», доклад, представленный на Конференция Раутомид, Шотландия, август 1999 г..
  4. ^ а б c d е У. Р. Хопкинс и И. Э. Льюис, «Последние инновации в установках SX / EW для снижения капитальных и эксплуатационных затрат», Минералы и металлургическая обработка, Февраль 1990 г., стр. 1–8.
  5. ^ а б c d «О технологии ISAKIDD». По состоянию на 20 июня 2013 г.
  6. ^ а б c d е ж грамм час я П. Е. Дональдсон и П. Дж. Мерфи, «Усовершенствования технологии перманентных катодов Kidd Process», в: Материалы международной конференции [sic] Copper 99 – Cobre 99. Том III - Электролитическое рафинирование и электрохимическое извлечение меди., Под ред. Дж. Э. Дутрисака, Дж. Джи и В. Рамачандрана (Общество минералов, металлов и материалов: Варрендейл, Пенсильвания, 1999) 301–310.
  7. ^ а б c d е ж Список установок IsaKidd. По состоянию на 20 июня 2013 г.
  8. ^ The World Copper Factbook 2012, Международная исследовательская группа по меди. По состоянию на 29 июня 2013 г.
  9. ^ а б c d е Робинсон Т. Электролитическое рафинирование. Добывающая металлургия меди, четвертое издание, Под ред. В. Г. Давенпорта, М. Кинга, М. Шлезингера и А. К. Бисваса (Elsevier Science Limited: Кидлингтон, Оксфорд, Англия, 2002) 265–288.
  10. ^ Д. К. Линч, С. Акаги и В. Г. Давенпорт, «Термохимическая природа второстепенных элементов в штейнах для плавки меди». Металлургические операции B, 22B, October 1991, 677–688.
  11. ^ а б c Дж. К. Дженкинс и Дж. С. Сент-Смит, «Таунсвиллский медный завод», Труды Aus.I.M.M.№ 197, 1961, 239–260.
  12. ^ а б c d е ж грамм М. Э. Шлезингер, М. Дж. Кинг, К. К. Соле и В. Г. Давенпорт, Добывающая металлургия меди, Пятое издание (Elsevier: 2011), 259.
  13. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п П. Э. Дональдсон и Дж. Дж. Детуллео, «Медный завод Кидда в Falconbridge - место рождения процесса Кидда: обновленная информация о нефтеперерабатывающем заводе и последних разработках процесса Кидда», в: Медь 2003 – Cobre 2003. Том V - Электролитическое рафинирование и электролитическое извлечение меди, Сантьяго, Чили, 30 ноября - 3 декабря 2003 г., Редакторы: Дж. Э. Дутрисак и К. Дж. Клемент (Канадский институт горного дела, металлургии и нефти: Монреаль, 2003 г.), 165–174.
  14. ^ Н. Дж. Аслин, Д. Стоун и В. Уэбб, «Текущее распределение при современном рафинировании меди», в: Материалы Международного симпозиума по вычислительному анализу, Эдс М. Дж. Драй и Д. Г. Диксон (Канадский институт горного дела, металлургии и нефти: 2005). По состоянию на 23 мая 2013 г.
  15. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п Н. Дж. Аслин, О. Эрикссон, Дж. Дж. Хеферен и Дж. Сью Йек, “Developments in cathode stripping machines – an integrated approach for improved efficiency,” в: Proceedings of Cu 2010, Hamburg, Germany, 6–10 June 2010. По состоянию на 23 мая 2013 г.
  16. ^ а б c d е ж грамм час я j k л W Webb and J Weston, “The development of a “lower resistance” permanent cathode (ISA Cathode BR),” Minera Chilena, March–April 2003. Accessed 28 June 2013.
  17. ^ а б c d е N E Meadows and M Valenti, “The BHAS copper–lead matte treatment plant,” in: Non-ferrous Smelting Symposium, Port Pirie, South Australia, September 1989 (The Australasian Institute of Mining and Metallurgy: Melbourne, 1989), 153–157.
  18. ^ а б R K Tyson, N E Meadows and A D Pavlich, “Copper production from matte at Pasminco Metals — BHAS, Port Pirie, SA,” in: Australasian Mining and Metallurgy. The Sir Maurice Mawby Memorial Volume, Second Edition, Volume 1, Eds J T Woodcock and J K Hamilton (The Australasian Institute of Mining and Metallurgy: Melbourne, 1993), 732–734.
  19. ^ T Robinson, “Electrowinning,” in: Extractive Metallurgy of Copper, Fourth Edition, Eds W G Davenport, M King, M Schlesinger and A K Biswas (Elsevier Science Limited: Kidlington, Oxford, England, 2002) 327–339.
  20. ^ C J Newman, G Macfarlane and K Molnar, “Oxygen usage in the Kidd Creek smelter,” in: The Impact of Oxygen on the Productivity of Non-ferrous Metallurgical Processes, Winnipeg, Canada, 23–26 August 1987, Eds G Kachaniwsky and C Newman (Pergamon Press: Toronto, 1987), 259–268.
  21. ^ W G Davenport, “Copper extraction from the 60’s into the 21st century,” in: Proceedings of [sic] Copper 99–Cobre 99 International Conference. Volume I—Plenary Lectures/Movement of Copper and Industry Outlook/Copper Applications and Fabrication, Ed G A Eltringham, N L Piret and M Sahoo (The Minerals, Metals and Materials Society: Warrendale, Pennsylvania, 1999), 55–79.
  22. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м K L Eastwood and G W Whebell, “Developments in permanent stainless steel cathodes within the copper industry,” в: Proceedings of the Sixth International Copper–Cobre Conference, Toronto, Canada, 25–30 August 2007. Volume V—Copper Electrorefining and Electrowinning (The Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum: 2007), 35–46. По состоянию на 23 мая 2013 г.
  23. ^ P H Kuck, “Nickel,” in: Mineral Commodity Summaries 2004 (United States Geological Survey: 2004), 114.
  24. ^ P H Kuck, “Nickel,” in: Mineral Commodity Summaries 2011 (United States Geological Survey: 2011), 108.
  25. ^ а б “Cathode plates.” Accessed 28 June 2013.
  26. ^ Recommended Acquisition of M.I.M. Holdings Limited for US$2,959 million and Rights Issue В архиве 2011-08-12 на Wayback Machine. Accessed 2 May 2013.
  27. ^ “How Xstrata won Falconbridge,” Финансовая почта. Accessed 29 June 2013.
  28. ^ а б c d M A Eamon and J G Jenkins, “Plant practices & innovations at Magma Copper Company’s San Manuel SX-EW plant,” in: EPD Congress ’91, Ed D R Gaskell (The Minerals, Metals and Materials Society: Warrendale, Pennsylvania, 1991), 239–252.
  29. ^ P Barrios, A Alonso and C Ortiz, “Improvements in the operating practices at the Atlantic Copper refinery,” in: Proceedings of [sic] Copper 99–Cobre 99 International Conference, Volume III—Electrorefining and Electrowinning of Copper, Eds J E Dutrizac, J Ji and V Ramachandran (The Minerals, Metals and Materials Society: Warrendale, Pennsylvania, 1999), 291–299.
  30. ^ а б G A Kordosky, “Copper recovery using leach/solvent extraction/electrowinning technology: forty years of innovation, 2.2 million tonnes of copper annually,” The Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy, November–December 2002, 445–450.
  31. ^ а б c J Garvey, B J Ledeboer and J M Lommen, “Design, start-up and operation of the Cyprus Miami copper refinery,” in: Proceedings of [sic] Copper 99–Cobre 99 International Conference, Volume III—Electrorefining and Electrowinning of Copper, Eds J E Dutrizac, J Ji and V Ramachandran (The Minerals, Metals and Materials Society: Warrendale, Pennsylvania, 1999), 107–126.
  32. ^ C Wenzl, A Filzwieser and H Antrekowitsch, "Review of anode casting – Part I: chemical anode quality,” Erzmetall, 60(2), 2007, 77–83.
  33. ^ а б J R Addison, B J Savage, J M Robertson, E P Kramer and J C Stauffer, “Implementing technology: conversion of Phelps Dodge Morenci, Inc. Central EW tankhouse from copper starter sheets to stainless steel technology,” in: Proceedings of [sic] Copper 99–Cobre 99 International Conference, Volume III—Electrorefining and Electrowinning of Copper, Eds J E Dutrizac, J Ji and V Ramachandran (The Minerals, Metals and Materials Society: Warrendale, Pennsylvania, 1999), 609–618.