KR101767777B1 - Facility and method for removing and recovering hydrochloric acid in hydrogen gas generated during nickel hydrometallurical extraction process - Google Patents
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Abstract
니켈 광석을 수소로 환원시켜 환원된 니켈 광석을 얻는 환원로; 환원된 니켈 광석을 염산으로 침출시키는 침출조; 및 상기 침출조로부터 발생되는 증기상의 염산을 포함하는 수소 가스를 냉각 응축하여 염산과 염산이 제거된 수소 가스가 얻어지고, 상기 염산은 상기 침출조로 재순환시키는 열교환기를 포함하는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 제거 및 회수하는 설비; 그리고 니켈 광석을 수소로 환원시켜서 환원된 니켈 광석을 얻는 단계; 상기 환원된 니켈 광석에 염산을 투입하여 니켈 및 철을 이온으로 용해 침출하여 니켈 철 이온 함유 용액과 증기상 염산을 함유하는 수소 가스 부산물을 얻는 단계; 상기 수소 가스 부산물을 냉각 응축하여 수소 가스 부산물 중의 증기상 염산을 염산으로 회수하는 단계; 및 회수된 염산을 상기 환원된 니켈 광석의 침출에 재사용하는 단계를 포함하는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 제거 및 회수하는 방법이 제공된다. 본 발명의 설비 및 방법에 의하면, 니켈광석으로부터 페로니켈을 회수하는 니켈의 습식제련 공정 중 염산을 이용한 환원된 니켈 광석의 침출시 발생하는 수소 가스 중의 증기상 염산이 효율적으로 제거 및 회수되고, 재사용할 수 있다.A reducing furnace for reducing nickel ore to hydrogen to obtain reduced nickel ore; A precipitation tank for leaching the reduced nickel ore with hydrochloric acid; And a heat exchanger for cooling and condensing the hydrogen gas containing hydrochloric acid in vapor phase generated from the precipitation tank to obtain hydrogen gas from which hydrochloric acid and hydrochloric acid have been removed and recycling the hydrochloric acid to the leaching tank, A facility for removing and recovering hydrochloric acid from the reactor; And reducing the nickel ore to hydrogen to obtain a reduced nickel ore; Adding hydrochloric acid to the reduced nickel ore to dissolve and leach nickel and iron with ions to obtain a hydrogen gas byproduct containing nickel iron ion-containing solution and vaporous hydrochloric acid; Cooling and condensing the hydrogen gas byproduct to recover vapor phase hydrochloric acid in the hydrogen gas by-product as hydrochloric acid; And recycling the recovered hydrochloric acid to the leaching of the reduced nickel ore. The present invention also provides a method for removing and recovering hydrochloric acid from hydrogen gas in a nickel hydrometallurgical process. According to the facility and method of the present invention, the vapor phase hydrochloric acid in the hydrogen gas generated during the leaching of the reduced nickel ore using hydrochloric acid in the wet smelting process of nickel recovering ferronickel from nickel ore can be efficiently removed and recovered, can do.
Description
본 발명은 니켈광석으로부터 페로니켈을 회수하는 니켈의 습식제련 공정에서 발생하는 수소 가스 중의 염산을 제거 및 회수하는 설비 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a facility and a method for removing and recovering hydrochloric acid in hydrogen gas generated in a wet smelting process of nickel recovering ferronickel from nickel ore.
니켈 및 철을 함유하는 광석은 리모나이트(limonite), 사프로라이트(saprolite)와 같은 광석이 있으며, 이들 광석은 부동태적 특성을 지니므로 산에 대한 저항성이 커서 산에 대한 용해 반응이 느리다. 따라서 효과적으로 니켈을 침출하기 위한 방법으로, 고온 고압 하의 오토클레이브(autoclave)에서 산에 용해하여 니켈을 회수하는 방법들이 제시되어 있으며, 이를 'HPAL(High Pressure Acid Leaching)법'이라 부른다.
The ores containing nickel and iron have ores such as limonite and saprolite. These ores have a passive nature and therefore have high acid resistance, so the dissolution reaction to the acid is slow. As a method for effectively leaching nickel, there have been proposed methods for recovering nickel by dissolving in an acid in an autoclave under high temperature and high pressure, which is called 'HPAL (High Pressure Acid Leaching) method'.
이와 같은 HPAL 법에 의한 니켈 회수에 대한 기술로는, 한국공개특허공보 제2007-7020915호, 일본공개특허공보 제2010-031341호 등을 들 수 있다.
Examples of techniques for recovering nickel by the HPAL method include Korean Patent Laid-Open Publication No. 2007-7020915 and Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2010-031341.
그 외에 최근에는 한국공개특허공보 제2009-0031321호에서 니켈 함유 원료를 수소로 환원한 후 산으로 침출하여 니켈을 경제적이고 효율적으로 회수하는 방법을 제시한 바 있다. 또한, 한국공개특허공보 제2013-0076555호에서는 니켈 광석이 수소 환원된 침출용 니켈 환원광을 슬러리화한 뒤, 상기 슬러리에 산을 투입하여 니켈 및 철을 용해해 니켈이온 함유 용액을 얻고, 상기 니켈이온 함유 용액에 니켈 광석이 수소 환원된 석출용 니켈 환원광을 투입하여 니켈 이온 함유 용액 내의 니켈 이온을 석출용 니켈 환원광 내 금속 철과 치환하여 페로니켈로 석출하는 단계를 포함하는 니켈 광석으로부터 페로니켈을 회수하는 방법을 제시하였다.
Recently, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2009-0031321 proposes a method of economically and efficiently recovering nickel by reducing a nickel-containing raw material with hydrogen and leaching into an acid. Also, in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0076555, nickel ore is slurried into a nickel-reduced nickel-reduced light which is reduced with hydrogen, and then an acid is added to the slurry to dissolve nickel and iron to obtain a solution containing nickel ions, A nickel ore including nickel nickel ore reducing solution containing nickel ore reduced in hydrogen to a nickel ion-containing solution to replace nickel ions in the nickel ion-containing solution with iron in the nickel reduction light for precipitation and precipitating out with ferro nickel A method for recovering ferronickel was proposed.
이러한 페로니켈 회수공정에서는, 니켈 및 철을 함유하는 광석을 수소로 환원시키고 환원광을 산으로 침출하여 니켈과 철 이온 함유 용액을 얻고, 이로부터 페로니켈이 회수된다. 한편, 산을 이용한 침출시 수소 가스가 발생하며, 상기 수소 가스에는 증기상 염산, 황화수소 및 수분 등이 포함되어 있다. 침출조에서 발생하는 수소 가스 중의 염산의 농도를 모니터링 한 결과 평균 30,000 ppm 수준으로 발생하며 이 염산은 수소 가스 재활용을 위하여 제거되어야 한다.
In this feronickel recovery step, the ore containing nickel and iron is reduced with hydrogen and the reduced light is leached with an acid to obtain a solution containing nickel and iron, from which feronium is recovered. On the other hand, hydrogen gas is generated upon leaching using an acid, and the hydrogen gas includes vapor phase hydrochloric acid, hydrogen sulfide, moisture, and the like. The monitoring of the concentration of hydrochloric acid in the hydrogen gas from the settling tank results in an average of 30,000 ppm, and this hydrochloric acid should be removed for hydrogen gas recycling.
수소는 니켈의 습식제련 공정에서 환원가스로 사용되는 고가의 물질이므로, 상기 산을 이용한 침출시 발생하는 수소 가스 중의 증기상 염산 및/또는 황화수소 불순물을 제거한 후, 환원가스로 재활용될 수 있다. 종래 이러한 불순물은 증기상 염산 및 황화수소 함유 수소 가스를 이온교환 스크러버에 통과시킴으로써 이온교환 스크러버에 구비되어 있는 이온교환 섬유에 염산 및/또는 황화수소를 흡착시켜 제거하여 왔다. 한편, 상기 염산 및/또는 황화수소가 흡착된 이온교환 섬유는 가성소다를 사용하여 재생하여 왔다. 그러나, 수소 가스 중에는 다량의 염산 및/또는 황화수소가 포함되어 있으므로, 상기 이온교환 섬유의 재생을 위해 다량의 가성소다를 필요로 하는 문제가 있다.
Since hydrogen is an expensive substance used as a reducing gas in the wet smelting process of nickel, vapor phase hydrochloric acid and / or hydrogen sulfide impurities in the hydrogen gas generated upon leaching using the acid can be removed and then recycled as a reducing gas. Such impurities have conventionally been removed by adsorbing hydrochloric acid and / or hydrogen sulfide to ion exchange fibers provided in the ion exchange scrubber by passing hydrogen vapor containing hydrogen and hydrogen sulfide through the ion exchange scrubber. On the other hand, the ion exchange fiber adsorbed with hydrochloric acid and / or hydrogen sulfide has been regenerated by using caustic soda. However, since hydrogen gas contains a large amount of hydrochloric acid and / or hydrogen sulfide, there is a problem that a large amount of caustic soda is required for regeneration of the ion exchange fiber.
따라서, 상기와 같은 니켈 습식제련 공정에서 발생하는 염산을 다량 함유하는 수소 가스로부터 염산을 효율적으로 제거 및 회수하여 재활용할 수 있는 방법이 요구된다.
Accordingly, there is a need for a method that can efficiently remove, recover and recycle hydrochloric acid from hydrogen gas containing a large amount of hydrochloric acid generated in the nickel wet smelting process.
본 발명은 니켈광석으로부터 페로니켈을 회수하는 니켈의 습식제련 공정에서 발생하는 수소 가스 중의 염산을 제거 및 회수하여 재사용하는 설비를 제공한다.
The present invention provides a facility for removing, recovering and reusing hydrochloric acid in hydrogen gas generated in the wet smelting process of nickel recovering ferronickel from nickel ore.
본 발명은 니켈광석으로부터 페로니켈을 회수하는 니켈의 습식제련 공정에서 발생하는 수소 가스 중의 염산을 제거 및 회수하여 재사용하는 방법을 제공한다.
The present invention provides a method for removing, recovering and reusing hydrochloric acid in a hydrogen gas generated in a wet smelting process of nickel recovering ferronickel from nickel ore.
본 발명의 일 견지에 의하면, According to one aspect of the present invention,
니켈 광석을 수소로 환원시켜 환원된 니켈 광석을 얻는 환원로;A reducing furnace for reducing nickel ore to hydrogen to obtain reduced nickel ore;
환원된 니켈 광석을 염산으로 침출시키는 침출조; 및 A precipitation tank for leaching the reduced nickel ore with hydrochloric acid; And
상기 침출조로부터 발생되는 증기상의 염산을 포함하는 수소 가스를 냉각 응축하여 염산과 염산이 제거된 수소 가스가 얻어지고, 상기 염산은 상기 침출조로 재순환시키는 열교환기를 포함하는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 제거 및 회수하는 설비가 제공된다. And a heat exchanger for cooling and condensing the hydrogen gas containing hydrochloric acid in vapor phase generated from the precipitation tank to obtain hydrogen gas from which hydrochloric acid and hydrochloric acid have been removed and recycling the hydrochloric acid to the leaching tank. A facility for removing and recovering hydrochloric acid is provided.
상기 열교환기의 내부는 내산성 티타늄 또는 FRP 재질로 구성될 수 있다.
The inside of the heat exchanger may be made of acid-resistant titanium or FRP material.
상기 열교환기에 냉매를 공급하는 응축기를 추가로 포함할 수 있다.
And a condenser for supplying the refrigerant to the heat exchanger.
상기 열교환기를 통과한 수소 가스 중의 액적을 제거하고 증기상 염산이 제거된 수소 가스를 배출하는 데미스터를 추가로 포함할 수 있다.
And may further include a mist removing the droplet in the hydrogen gas passing through the heat exchanger and discharging the hydrogen gas from which the vapor-phase hydrochloric acid has been removed.
상기 데미스터에서 배출되는 수소 가스는 상기 환원로로 재순환될 수 있다.
The hydrogen gas discharged from the demister may be recycled to the reducing furnace.
상기 열교환기의 전단과 상기 열교환기 또는 상기 데미스터의 후단에 온도 센서를 추가로 포함할 수 있다.
A temperature sensor may be further included at a front end of the heat exchanger and at a rear end of the heat exchanger or the demister.
상기 열교환기의 전단과 상기 열교환기 또는 상기 데미스터의 후단에 압력 센서를 추가로 포함할 수 있다.
And may further include a pressure sensor at a front end of the heat exchanger and at a rear end of the heat exchanger or the demister.
상기 데미스터의 후단에 이온교환 스크러버를 추가로 포함할 수 있다.
An ion exchange scrubber may be further included at the rear end of the demister.
본 발명의 다른 견지에 의하면, According to another aspect of the present invention,
니켈 광석을 수소로 환원시켜서 환원된 니켈 광석을 얻는 단계; Reducing the nickel ore to hydrogen to obtain a reduced nickel ore;
상기 환원된 니켈 광석에 염산을 투입하여 니켈 및 철을 이온으로 용해 침출하여 니켈 철 이온 함유 용액과 증기상의 염산을 함유하는 수소 가스 부산물을 얻는 단계;Introducing hydrochloric acid into the reduced nickel ore to dissolve and leach nickel and iron with ions to obtain a hydrogen gas byproduct containing nickel iron ion-containing solution and vaporous hydrochloric acid;
상기 수소 가스 부산물을 냉각 응축하여 수소 가스 부산물 중의 증기상의 염산을 염산으로 회수하는 단계; 및Cooling and condensing the hydrogen gas byproduct to recover the vapor phase hydrochloric acid in the hydrogen gas by-product as hydrochloric acid; And
회수된 염산을 상기 환원된 니켈 광석의 침출에 재사용하는 단계를 포함하는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 제거 및 회수하는 방법이 제공된다.
There is provided a method for removing and recovering hydrochloric acid from hydrogen gas in a nickel hydrometallurgical process comprising reusing recovered hydrochloric acid for leaching of the reduced nickel ore.
상기 응축시 수소 가스의 온도 강하는 20℃ 내지 50℃일 수 있다.
The temperature drop of the hydrogen gas during the condensation may be 20 ° C to 50 ° C.
상기 방법은 염산이 제거 및 회수된 수소 가스를 니켈 광석의 환원에 재사용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
The method may further include the step of reusing hydrochloric acid removed and recovered hydrogen gas for reduction of nickel ore.
본 발명의 설비 및 방법에 의하면, 니켈광석으로부터 페로니켈을 회수하는 니켈의 습식제련 공정 중 염산을 이용한 환원된 니켈 광석의 침출시 발생하는 수소 가스 중의 증기상 염산이 효율적으로 제거 및 회수된다. 뿐만 아니라, 회수된 염산은 환원된 니켈 광석의 침출에 재사용될 수 있으므로 경제적이다. 또한, 수소 가스 중에 포함되어 있는 염산이 대부분 제거됨으로 종래, 수소 가스 중의 불순물 제거를 위한 이온교환 스크러버에 사용되는 가성소다의 사용량을 줄일 수 있으며 나아가 제거할 산성물질이 감소하였기 때문에 이온교환 스크러버 설비의 크기를 줄여 설비비를 저감 할 수 있다. 염산이 제거된 수소 가스는 니켈광석의 환원에 재사용될 수 있다. 염산의 제거로 설비의 부식이 또한 방지된다.
According to the plant and method of the present invention, vapor phase hydrochloric acid in the hydrogen gas generated during the leaching of the reduced nickel ore using hydrochloric acid in the wet smelting process of nickel recovering ferronickel from nickel ore is efficiently removed and recovered. In addition, the recovered hydrochloric acid is economical since it can be reused for the leaching of the reduced nickel ore. Further, since most of the hydrochloric acid contained in the hydrogen gas is removed, the amount of caustic soda used in the ion exchange scrubber for removing impurities in the hydrogen gas can be reduced, and furthermore, the amount of the acidic substance to be removed is reduced. It is possible to reduce the size and the equipment cost. Hydrogen gas with hydrochloric acid removed can be reused for the reduction of nickel ore. Removal of hydrochloric acid also prevents corrosion of the installation.
도 1은 본 발명의 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 제거 및 회수하는 설비를 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically shows a facility for removing and recovering hydrochloric acid from hydrogen gas in a nickel wet smelting process of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
페로니켈 회수를 위한 니켈의 습식제련 공정에서는 니켈 광석을 환원 가스로 환원하여 환원된 니켈 광석을 얻은 뒤, 산을 이용하여 환원된 니켈 광석을 침출하면 환원된 니켈 광석에 포함되어 있는 니켈 및 철이 이온으로 용해되어 니켈 철 이온 함유 용액이 얻어진다. 이렇게 얻어진 용액에 환원된 니켈 광석을 투입하게 되면, 용액 내 니켈 이온과 환원된 니켈 광석 내의 금속 철 간의 치환반응이 일어나, 페로니켈이 석출된다.
In the wet nickel smelting process for feronickel recovery, nickel ore is reduced with a reducing gas to obtain a reduced nickel ore, and then nickel ore contained in the reduced nickel ore is removed by leaching the reduced nickel ore using an acid. To obtain a solution containing nickel iron ion. When the reduced nickel ore is added to the thus obtained solution, a substitution reaction occurs between the nickel ion in the solution and the metal iron in the reduced nickel ore, and ferronickel precipitates.
상기 환원가스로는 일반적으로 수소 가스가 이용될 수 있다. 환원광의 침출시 산으로는 일반적으로 염산이 이용될 수 있다. 예를 들어, 니켈 광석을 수소를 환원 가스로 사용하여 환원하는 경우, 다음 식 (1)과 같은 이론적인 환원반응에 의해 환원광이 얻어진다. 이러한 환원광을 염산으로 침출하면 하기 반응식 (2)와 같이 반응하여 환원 원료 중의 금속 철 및 니켈이 산에 의해 용해되어 철 및 니켈의 이온으로 침출되고 수소 가스가 발생한다.
As the reducing gas, hydrogen gas may be generally used. Hydrochloric acid is generally used as the acid in the leaching of the reducing light. For example, when nickel ore is reduced using hydrogen as a reducing gas, reduced light is obtained by a theoretical reduction reaction as shown in the following formula (1). When such a reduction light is leached out with hydrochloric acid, the metal iron and nickel in the reducing raw material are dissolved by the acid, and are leached into iron and nickel ions, and hydrogen gas is generated by reacting as shown in the following reaction formula (2).
상기 염산을 이용한 침출반응은 20℃ 정도의 상온의 용액에서 반응을 수행할 수 있으며, 용액을 가열한 상태에서도 수행할 수 있다. 이와 같은 산 침출 반응은 발열 반응으로서, 반응기 내의 온도 상승을 동반하게 되어, 상온에서 산 침출반응을 수행하더라도 침출조에서 생성되는 수소는 약 50℃ 이상, 대략 50℃ 내지 60℃이다. 따라서, 상기 수소 중에는 침출시 슬러리로부터 유래된 증기상 염산, 황화수소 및 수증기가 수소와 함께 배출된다. 따라서, 상기 배출되는 수소 가스로부터 상기 증기상 염산 및 수증기를 제거할 필요가 있다. 또한, 상기 염산을 회수하여 환원광의 침출에 재사용하는 것이 바람직하다.
The leaching reaction using hydrochloric acid can be carried out in a solution at room temperature of about 20 ° C or in a heated state. Such an acid leaching reaction is an exothermic reaction accompanied by an increase in temperature in the reactor, and hydrogen generated in the leaching tank is at a temperature of about 50 ° C or more, about 50 ° C to 60 ° C, even if an acid leaching reaction is carried out at room temperature. Therefore, in the hydrogen, vapor phase hydrochloric acid, hydrogen sulfide, and water vapor derived from the slurry upon leaching are discharged together with hydrogen. Therefore, it is necessary to remove the vapor phase hydrochloric acid and water vapor from the hydrogen gas to be discharged. It is also preferable that the hydrochloric acid is recovered and reused for leaching of the reduced light.
본 발명의 일 견지에 의하면, 환원광의 산 침출시에 발생하는 수소 가스로부터 증기상 염산을 염산으로 제거 및 회수하는 설비가 제공된다. 본 발명에 의해 제공되는 수소 가스로부터 증기상 염산을 염산으로 제거 및 회수하는 설비의 일 예를 도 1에 간략하게 나타내었다.
According to one aspect of the present invention, there is provided a facility for removing and recovering vaporous hydrochloric acid with hydrochloric acid from hydrogen gas generated during acid precipitation of reduced light. An example of a facility for removing and recovering vapor phase hydrochloric acid from the hydrogen gas provided by the present invention with hydrochloric acid is shown in FIG.
본 발명의 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 제거 및 회수하는 설비는 니켈 광석을 수소로 환원시켜 환원된 니켈 광석을 얻는 환원로(1), 환원된 니켈 광석을 염산으로 침출시키는 침출조(2), 및 상기 침출조로부터 발생되는 증기상 염산을 포함하는 수소 가스를 냉각 응축하여 염산과 증기상 염산이 제거된 수소 가스가 얻어지고, 상기 염산을 상기 침출조로 재순환시키는 열교환기(3)를 포함할 수 있다.
The facility for removing and recovering hydrochloric acid from hydrogen gas in the nickel hydrometallurgical process according to the present invention comprises a reducing
또한, 본 발명에 의한 수소 가스로부터 염산을 제거 및 회수하는 설비는, 상기 열교환기(3)에 냉매를 공급하는 응축기(4), 상기 염산을 수집하여 상기 침출조(2)로 재순환시키는 염산 회수조(5) 및 상기 열교환기를 통과한 수소 가스 중의 액적을 제거하고 수소 가스를 배출하는 데미스터(6)를 추가로 포함할 수 있다.
The facility for removing and recovering hydrochloric acid from the hydrogen gas according to the present invention comprises a
환원로(1)에서는 니켈 광석과 수소의 반응으로 니켈 광석이 환원되어 환원된 니켈 광석이 얻어진다. 그 후, 침출조(2)에서 환원된 니켈 광석에 염산을 투입하여 니켈 및 철을 이온으로 용해 침출된 니켈 철 이온 함유 용액(침출용액), 증기상 염산 및 수증기를 포함하는 수소 가스 부산물과 잔사가 얻어진다.
In the reduction furnace (1), a nickel ore in which nickel ore is reduced by the reaction of nickel ore and hydrogen is obtained. Thereafter, hydrochloric acid is added to the nickel ore reduced in the
철과 니켈을 함유하는 침출용액로부터 페로니켈이 얻어지고, 잔사는 폐기된다. 상기 증기상 염산 및 수증기를 포함하는 수소 가스는 열교환기(3)로 도입되어 냉각 응축된다. 수소 가스가 냉각 응축됨에 따라, 수소 가스 중에 포함되어 있던 증기상 염산 및 수증기의 증기압이 변화되며, 이에 따라 수증기와 증기상 염산의 포화농도가 급격히 낮아져서 수증기는 물로 응축된다. 한편, 염산은 물에 잘 녹기 때문에, 증기상 염산은 물에 용해되어 염산으로 회수된다.
Ferronickel is obtained from the leaching solution containing iron and nickel, and the residue is discarded. The hydrogen gas containing the vapor phase hydrochloric acid and the water vapor is introduced into the
수소 가스는 열교환기(3)를 거치면서 온도가 20℃ 내지 50℃ 강하되는 것이 바람직하다. 온도 강하가 20℃ 미만이면, 물에 용해되어 수소 가스로부터 제거 및 회수되는 염산의 양이 적으며 온도 강하가 50℃를 초과하면 그 온도에서 염산의 포화수증기압이 상대적으로 높아서 염산의 응축량이 적으므로 바람직하지 않다. 예를 들어, 열교환기(3)에서 도입되는 증기상 염산 및 수증기를 포함하는 수소 가스는 온도가 50℃ 내지 60℃이며, 상기 열교환기(3)에서 0℃ 내지 40℃로 냉각될 수 있다.
It is preferable that the temperature of the hydrogen gas is lowered by 20 캜 to 50 캜 through the
예를 들어, 침출조(2)에 사용되는 염산의 농도가 20 중량%, 온도가 60℃인 경우, 수소 가스 중의 염산 포화증기압이 4.2 mmHg이며, 0.55 vol%의 염산 퓸(fume)이 발생한다. 이러한 수소 가스를 10℃로 냉각하면 염산의 포화증기압이 0.07mmHg로 낮아지며, 이때 염산 농도는 92 ppm으로 감소되어, 이론적으로 99%의 염산을 회수할 수 있다.
For example, when the concentration of hydrochloric acid used in the
상기 열교환기(3)의 내부는 내산성 티타늄 또는 FRP(유리섬유강화플라스틱) 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
The inside of the heat exchanger (3) is made of an acid-resistant titanium Or an FRP (glass fiber reinforced plastic) material.
한편, 본 발명의 일 견지에 의한 설비에 상기 열교환기(3)에 냉매를 공급하는 응축기(4)를 추가로 포함할 수 있다. 냉매로는 통상 일반적으로 사용되는 어떠한 냉매가 사용될 수 있으며, 이로써 한정하는 것은 아니지만, 물과 에틸렌 글리콜의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 물과 에틸렌 글리콜의 혼합물에서 물과 에틸렌은 1:1 중량비로 혼합하여 사용될 수 있다. 또한, 열교환기(3)에서 사용된 냉매는 응축기(4)로 재순환되고 응축기(4)에서 열교환에 의해 응축되어 다시 열교환기(3)로 공급될 수 있다.
On the other hand, the apparatus according to one aspect of the present invention may further include a
상기 열교환기(3)에서 냉각 응축에 의해 형성된 염산은 상기 침출조(2)로 재순환되어 환원광의 침출에 재사용될 수 있다. 상기 회수되는 염산은 염산 회수조(5)에 수집되어 상기 침출조(2)로 재순환될 수 있다. 상기 회수되는 염산은 필요에 따라 농축하여 상기 침출조(2)로 재순환될 수 있다. 또한, 열교환기(3)에서 배출되는 증기상 염산이 제거된 수소 가스는 상기 환원로(1)로 재순환될 수 있다.
The hydrochloric acid formed by the cooling condensation in the heat exchanger (3) can be recycled to the precipitation tank (2) and reused for leaching of the reduced light. The recovered hydrochloric acid may be collected in the hydrochloric
상기 열교환기(3)의 후단에는 열교환기(3)에서 배출되는 수소 가스 중의 액적을 제거하고 수소 가스를 배출하는 데미스터(6)를 추가로 포함할 수 있다.
The rear end of the
또한, 상기 열교환기(3)의 전단과 상기 열교환기(3) 또는 상기 데미스터(6)의 후단에 온도 센서(t),(t')를 추가로 포함하여, 열교환기(3) 에 도입되는 수소 가스와 데미스터(6)에서 배출되는 수소 가스의 온도 차이가 상기한 바와 같이 20℃ 내지 50℃를 유지할 수 있도록 할 수 있다.
The temperature sensor (t) and (t ') are further included in the front end of the heat exchanger (3) and the rear end of the heat exchanger (3) or the demister (6) And the temperature difference between the hydrogen gas discharged from the
나아가, 상기 열교환기(3)의 전단과 상기 열교환기(3) 또는 상기 데미스터(6)의 후단에 압력 센서(p),(p')를 추가로 포함하여, 열교환기(3)에 도입되는 수소 가스와 데미스터(6)에서 배출되는 수소 가스의 압력을 모니터링 할 수 있다. 즉, 압력 센서(p),(p')에 의해 수소가스의 재이용에 필요한 압력, 및 공정 중에 막힘 등으로 압력강하가 일어나는지 여부 등을 모니터링할 수 있다. 상기 온도 센서(t),(t')와 압력 센서(p),(p')의 위치는 특히 한정되는 것은 아니다.
Furthermore, the pressure sensor (p ') and the pressure sensor (p') are further included at the front end of the
나아가, 상기 데미스터(6) 후단에 종래 수소 가스 중의 불순물 제거에 사용되던 이온교환 스크러버(7)를 또한 추가로 포함할 수 있다.
Further, at the rear end of the
상기 열교환기(3)에서 배출되는 수소 가스는 상기 데미스터(6) 및 후단의 이온교환 스크러버(7)에서 H2S를 제거한 후 환원로(1)로 재순환되어 니켈 광석의 환원에 재사용될 수 있다.
The hydrogen gas discharged from the
상기 본 발명에 의한 니켈광석으로부터 페로니켈을 회수하는 니켈의 습식제련 공정에서 발생하는 수소 가스 중의 염산을 제거 및 회수하는 설비 및 방법에는 수소 가스 중의 염산의 제거 및 회수와 관련된 구성요소를 중점으로 기술하였으며, 니켈의 습식제련 공정 분야에 알려져 있는 구성은 일반적으로 본 발명의 실시에 포함될 수 있다.
The facility and method for removing and recovering hydrochloric acid in the hydrogen gas generated in the wet smelting process of nickel recovering ferronickel from the nickel ore according to the present invention are mainly focused on components related to the removal and recovery of hydrochloric acid in the hydrogen gas , And a configuration known in the art of nickel smelting processes can generally be included in the practice of the present invention.
실시예Example
이하, 실시예를 들어, 본 발명에 따른 수소 회수 방법을 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명이 적용될 수 있음을 보여주기 위한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다.
Hereinafter, a hydrogen recovery method according to the present invention will be described by way of examples. The following examples are provided to illustrate that the present invention can be applied, and the present invention is not limited thereto.
광석의 전처리Pre-treatment of ore
표 1에 기재된 바와 같은 조성을 갖는 리모나이트 광석을 150℃의 로터리 킬른 로에서 1시간 동안 건조한 후, 슈퍼 밀을 사용하여 분쇄하여 분말을 제조하고, 집진기의 풍속을 이용하여 분말을 입도별로 분급하여 평균 입자사이즈 0.8㎜인 분말을 얻었다. 얻어진 분말을 300℃로 유지된 소성 로에 1시간 동안 소성하여 광석 분말로부터 결정수를 제거하였다.
The limonite ores having a composition as shown in Table 1 were dried in a rotary kiln at 150 ° C for 1 hour and then pulverized using a super mill to prepare powders. Powders were classified by particle size A powder having a particle size of 0.8 mm was obtained. The obtained powder was fired in a firing furnace maintained at 300 캜 for 1 hour to remove crystal water from the ore powder.
이와 같은 환원에 의해 얻어진 환원광의 성분을 분석하여 표 1에 나타내었다.
The components of the reduced light obtained by such reduction are analyzed and shown in Table 1. [
표 1에서 각 성분의 함량은 중량%를 나타내며, 잔부는 산소 및 미량의 Mg과 Mn 등이다.
In Table 1, the content of each component represents weight%, and the balance is oxygen and trace amounts of Mg and Mn.
상기 제조된 환원광을 질소 가스로 충진된 무산소 상태의 탱크에서 냉각한 후, 상기 환원광 200g에 물 200㎖를 가하여 슬러리를 제조하였다.
The thus-prepared reduced light was cooled in an oxygen-free tank filled with nitrogen gas, and 200 ml of water was added to 200 g of the reduced light to prepare a slurry.
환원 원료의 제조Production of reducing raw materials
상기 전처리된 니켈 광을 소성 로에서 배출하여 산소가 차단된 로터리 킬른 환원로(1)에 투입한 후, 상기 준비된 광석 분말 중에 포함된 (Ni+Fe) 몰수에 대하여 4배 몰수의 수소를 사용하여 725℃에서 상기 광석을 환원함으로써 환원광을 제조하였다. 상기 제조된 환원광을 질소 가스로 충진된 무산소 상태의 탱크에서 냉각한 후, 상기 환원광 200g에 물 200㎖를 가하여 슬러리를 제조하였다.
The pretreated nickel light was discharged from a firing furnace and charged into a rotary
침출반응Leaching reaction
상온에서 침출조(2)에서 상기 제조된 슬러리에 대하여 20중량% 농도의 염산을 슬러리 중에 첨가하여 1ℓ의 용액을 제조하여 교반함으로써, 상기 환원광을 용해시켜 환원광으로부터 페로니켈 이온을 침출시키는 산 침출 반응을 수행하였다. 이에 따라, 잔사, 침출용액 및 수소가스가 발생하였다.
Hydrochloric acid was added to the slurry in a slurry at a concentration of 20% by weight in the slurry prepared in the
증기상Vapor phase 염산의 제거 및 회수 Removal and recovery of hydrochloric acid
상기 침출반응에서 발생되는 수소 가스의 온도는 발열 반응으로 인하여 50℃였다. 상기 수소 가스를 열교환기(3)에 도입하고, 열교환기(3)에는 응축기(4)로부터 물과 에틸렌 글리콜이 1:1로 혼합된 냉매를 투입하여 열교환기(3) 전단과 후단의 온도차가 30℃이 되도록 유지(전단 온도 50℃, 후단 온도 20℃)하여 운전하였다. 그 결과, 열교환기 (3)의 후단에서 배출되는 수소 가스에서 염산이 85부피% 제거되었다.
The temperature of the hydrogen gas generated in the leaching reaction was 50 DEG C due to the exothermic reaction. The hydrogen gas is introduced into the
또한, 상기 전단과 후단의 온도차가 40℃이 되도록 유지(전단 온도 50℃, 후단 온도 10℃)하여 운전하였다. 그 결과, 열교환기 (3)의 후단에서 배출되는 수소 가스에서 염산이 95부피% 제거되었다.
The temperature difference between the front end and the rear end was maintained at 40 캜 (shear temperature 50 캜 and rear end temperature 10 캜). As a result, 95 vol% of hydrochloric acid was removed from the hydrogen gas discharged from the rear end of the
회수된 염산은 상기 침출조(2)에 재사용하였다.
The recovered hydrochloric acid was reused in the precipitation tank (2).
1... 환원로 2... 침출조
3... 열교환기 4... 응축기
5... 염산 회수조 6... 데미스터
7... 이온교환 스크러버 t, t'... 온도 센서
p, p'... 압력 센서1 ...
3 ...
5 ... hydrochloric
7 ... ion exchange scrubber t, t '... temperature sensor
p, p '... Pressure sensor
Claims (11)
환원된 니켈 광석을 염산으로 침출시키는 침출조; 및
상기 침출조로부터 발생되는 증기상의 염산을 포함하는 수소 가스를 냉각 응축하여 염산과 염산이 제거된 수소 가스가 얻어지고, 상기 염산은 상기 침출조로 재순환시키는 열교환기를 포함하며,
상기 냉각 응축시, 수소 가스의 온도 강하는 20℃ 내지 50℃인 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 제거 및 회수하는 설비.
A reducing furnace for reducing nickel ore to hydrogen to obtain reduced nickel ore;
A precipitation tank for leaching the reduced nickel ore with hydrochloric acid; And
A heat exchanger for cooling and condensing the hydrogen gas containing hydrochloric acid in vapor phase generated from the precipitation tank to obtain hydrogen gas from which hydrochloric acid and hydrochloric acid have been removed, and recycling the hydrochloric acid to the leaching tank,
The apparatus for removing and recovering hydrochloric acid from hydrogen gas in a nickel wet smelting process wherein the temperature drop of the hydrogen gas during the cooling and condensing is 20 ° C to 50 ° C.
상기 열교환기의 내부는 내산성 티타늄 또는 FRP 재질로 구성되는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 회수하는 설비.
The method according to claim 1,
The inside of the heat exchanger is made of an acid-resistant titanium Or equipment for recovering hydrochloric acid from hydrogen gas in a nickel hydrometallurgical process consisting of FRP material.
상기 열교환기에 냉매를 공급하는 응축기를 추가로 포함하는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 회수하는 설비.
The method according to claim 1,
And a condenser for supplying a refrigerant to the heat exchanger. The apparatus for recovering hydrochloric acid from hydrogen gas in a nickel-hydrometallurgical process.
상기 열교환기를 통과한 수소 가스 중의 액적을 제거하고 증기상 염산이 제거된 수소 가스를 배출하는 데미스터를 추가로 포함하는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 회수하는 설비.
The method according to claim 1,
An apparatus for recovering hydrochloric acid from a hydrogen gas in a nickel hydrometallurgical process, further comprising a mist removing the droplet in the hydrogen gas passing through the heat exchanger and discharging the hydrogen gas from which the vapor phase hydrochloric acid has been removed.
상기 데미스터에서 배출되는 수소 가스는 상기 환원로로 재순환되는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 회수하는 설비.
5. The method of claim 4,
Wherein the hydrogen gas discharged from the demister is recycled to the reducing furnace, and the hydrochloric acid is recovered from the hydrogen gas in the nickel smelting process.
상기 열교환기의 전단과 상기 열교환기 또는 상기 데미스터의 후단에 온도 센서를 추가로 포함하는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 회수하는 설비.
5. The method of claim 4,
And a temperature sensor at the front end of the heat exchanger and at a rear end of the heat exchanger or the demister, for recovering hydrochloric acid from the hydrogen gas in a nickel wet smelting process.
상기 열교환기의 전단과 상기 열교환기 또는 상기 데미스터의 후단에 압력 센서를 추가로 포함하는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 회수하는 설비.
5. The method of claim 4,
An apparatus for recovering hydrochloric acid from hydrogen gas in a nickel wet smelting process further comprising a pressure sensor at a front end of the heat exchanger and at a rear end of the heat exchanger or the demister.
상기 데미스터의 후단에 이온교환 스크러버를 추가로 포함하는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 회수하는 설비.
5. The method of claim 4,
An apparatus for recovering hydrochloric acid from hydrogen gas in a nickel wet smelting process further comprising an ion exchange scrubber at the downstream of the demister.
상기 환원된 니켈 광석에 염산을 투입하여 니켈 및 철을 이온으로 용해 침출하여 니켈 철 이온 함유 용액과 증기상의 염산을 함유하는 수소 가스 부산물을 얻는 단계;
상기 수소 가스 부산물을 냉각 응축하여 수소 가스 부산물 중의 증기상 염산을 염산으로 회수하는 단계; 및
회수된 염산을 상기 환원된 니켈 광석의 침출에 재사용하는 단계를 포함하며,
상기 냉각 응축시, 수소 가스의 온도 강하는 20℃ 내지 50℃인 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 제거 및 회수하는 방법.
Reducing the nickel ore to hydrogen to obtain a reduced nickel ore;
Introducing hydrochloric acid into the reduced nickel ore to dissolve and leach nickel and iron with ions to obtain a hydrogen gas byproduct containing nickel iron ion-containing solution and vaporous hydrochloric acid;
Cooling and condensing the hydrogen gas byproduct to recover vapor phase hydrochloric acid in the hydrogen gas by-product as hydrochloric acid; And
And reusing the recovered hydrochloric acid for leaching of the reduced nickel ore,
Wherein during the cooling and condensing, the temperature drop of the hydrogen gas is 20 deg. C to 50 deg. C, and the hydrochloric acid is removed and recovered from the hydrogen gas in the nickel wet smelting process.
염산이 제거 및 회수된 수소 가스를 니켈 광석의 환원에 재사용하는 단계를 추가로 포함하는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 제거 및 회수하는 방법.10. The method of claim 9,
Further comprising the step of reusing hydrochloric acid removed and recovered hydrogen gas for reduction of nickel ore, and removing and recovering hydrochloric acid from the hydrogen gas in a nickel hydrometallurgical process.
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