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VPSA(即真空变压吸附)制氧机组产氧量可在5 ～10000Nm3/h范围内任选。它主要由空气压缩机、吸附塔、贮氧罐和真空泵组成,在连接管道上装上一些专用阀门,构成一套完整的真空变压吸附制氧机组(图1)。 图1 VPSA变压吸附制氧机组 1—空气压缩机 2、3、4—吸附塔5—氧气贮罐 6—真空泵 装有氮吸附剂的吸附塔最好不少于2个,当一个或两个塔在分离氧时,另一个或两个塔则与制氧 回路断开,接通抽真空回路解吸氮,使吸附剂再生,这样循环使用即可连续制得富氧,并将其贮存在贮氧罐里。213 技术特点传统的制氧方法是深冷法。它虽具有氧纯度高等优点,但是设备造价高、能耗大、生产成本高,尤其是中小型装置。在生产实践中,并非所有用氧场合都需高纯氧。随着变压吸附制氧技术的成熟,就以其独有的优点迅速占领了许多不需高纯氧的市场。与深冷法制氧机相比,VPSA机组具有如下优点: (1)工艺流程简单,设备少,造价低。同规格设备仅为深冷法的50%～70%,该机组造价一般为018～115万元/Nm3・h,并且越大越便宜。 (2)生产成本低。电耗一般只有015kW・h/Nm3O2左右。除此之外,基本上无易耗原材料。 (3)吸附剂的选择性好,容易再生,强度大,价格 便宜。一般使用寿命在10年以上。 (4)操作简便、自动化程度高。 (5)多塔进气,氧的压力和流量均稳定。 (6)装置适应性强。根据用户需要,富氧气体含 氧量可在25%～95%范围内任意调节,产量在额定生产能力的25%～110%负荷下调节。 (7)应用范围广。制取的富氧可广泛用于冶金、化工、机械、医疗卫生、环保等部门。由于采用了该所研制并获3项中国专利和1项美国专利的密封磨损自动补偿式阀门、计算机程序控制和液压操纵系统等新技术,使阀门的密封性能和使用寿命大大提高,运转更加稳定可靠,自动化达到无专人管理的程度。无论制氧装置的生产能力,或者技术性能,在全国都处于领先水平。 赤水天然气化肥厂富氧装置于1994年建成一次试车即获成功。产氧量达到1040Nm3/h,产品氧纯度9314%,均超过合同规定的指标。建设该装置比原设计节约投资700万元,投产后为该厂新增利税1500多万元。 为了黄金工业部门开展富氧浸出的需要,最近已将变压吸附制氧装置系列化和小型化,为客户建造氧产量10～200Nm3/h的富氧装置。 3 富氧浸出 311 原理[1,2] 金的溶解过程按Elsner方程进行: 4Au+8CN-+O2+2H2O 4Au(CN)2+4OH由(1)式看出,金溶解速率不仅取决于氰化物浓 度,而且与矿浆中的溶解氧浓度有关。 根据理论计算,[CN]和[O2]之间有一获得最大浸出速度的比值为[CN]/[O2]=6。 试验数据为4169～714,与理论值基本一致。国内外生产实践中,使用的氰化物质量浓度多在300～400mg/L之间,相对应的最佳溶解氧质量浓度应为3216～4315mg/L。 溶液中的饱和溶解氧浓度随所在地的海拔高度和气温的升高而降低。即使在海拔300m和10℃的地方,纯水的氧饱和质量浓度也只有1016mg/L左右。矿浆中还要降低,远达不到金溶速最大所需氧浓度。如果改充纯氧,矿浆中氧饱和质量浓度可提高到40mg/L;如充富氧可达到30～40mg/L。这样做可使上述比值趋近于6,使金接近于最大溶解速度。由于金浸出速度加快,金溶解更完全,浸出率理所当然提高。312 给氧方法 富氧浸出既可在密封体系下实施,又可在开放条件下进行。这种工艺氧利用率高,但生产操作极为不便。 根据我国国情,采用开放体系给氧较合适。VPSA制氧机组贮氧罐的氧压可达到110MPa以上,只需用管子将氧引入开放式浸出槽的适当位置即可。为了使氧充分溶解,应多点给氧,而且给氧管出口要装弥散器,并置于高压区内,使其产生众多的小气泡。这样的给氧方式简单易行,氧的弥散程度好,损失不多,现有工厂均可实施。313 优点 与空气浸出比较,富氧浸出的优点是:(1)金的浸出速度快。浸出时间可减少到1/3～1/5。我国几个厂的工业实践证明,一般可减少一半左右的时间。 (2)金的回收率提高,一般可提高2%～4%。 (3)氰化物用量减少10%～30%。其原因有 二:一是充入富氧的体积只及空气的几分之一,矿浆表面随气体带走的HCN减少;二是浸出时间缩短后,与矿浆内有害元素作用的氰化物减少。 (4)基建投资减少。虽然增加了制氧机组,但省去了大型空压机和一半的浸出槽,前者较后者便宜得多。 (5)经济效益大幅度提高。由于水电、原材料、人工费等均降低,而金回收率又提高,必将带来非常可观的经济效益。314 基建投资和生产费用概算 根据每吨矿石浸出过程中消耗富氧017～113Nm3和每小时生产1Nm3富氧的设备投资需018 ～115万元的实际数据,计算得到几种规模选金厂的富氧机组投资(表1)。生产每1Nm3富氧需耗电015kW・h,加上设备维 表1 金浸出厂富氧机组所需投资 生产规模 Q/t・d-1 Q/t・h- 1 需富氧量 /Nm3・h推荐制氧机型号 台 数 价 格 (万元)50 2.11.5～2.7VPSA-519101004.22.9～5.5VPSA-10115.030012.58.8～16.3VPSA-25132.550020.814.6～27.0VPSA-40144.0100041.729.2～54.2VPSA-80180.0200083.3 58.3～108.3 VPSA-150 1 135.0 修费、人工费等,总的生产成本只有014～016元,这只及纯氧的1/4～1/3。 由上可知,安装富氧浸出机组具有投资少、生产费用低的优越性。无论现有厂进行技术改造,扩大生产能力,或者新建厂,都是很合算的,一般工厂都用得起。 |
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发表于 1970-1-1 08:00:00
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