Ammonia regeneration in nickel matte chloride leaching
Kesonen, Saku (2013)
Diplomityö
2013
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201308084266
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201308084266
Tiivistelmä
Ammonia can be used as a pH controller in chloride-based metal recovery processes. In chloride conditions, ammonia reacts to ammonium chloride which can be regenerated back to ammonia with lime. Although the regeneration process itself has been known for a long time, the concentrations, non-reacting species, conditions, and even goals are different when comparing the ammonia regeneration process in different industries.
The main objective of this thesis was to study the phenomena, equipment, and challenges in ammonia regeneration in the nickel process and to make a preliminary process design. The study concentrated on the regeneration and recovery units. The thesis was made by process simulation and laboratory tests using the current processes as initial information. The results were combined from all of the information obtained during the studies to provide a total process solution, which can be used as a basis when designing an ammonia regeneration process to be used in industry.
In particular, it was possible to determine ammonia recovery with a stripping column and the achievement of the desired ammonia water product within the scope of this thesis. The required mass flows and process conditions were also determined.
The possible challenges and solutions or further studies to overcome them were provided as well to ease the prediction and design of the ammonia regeneration process in the future. On the basis of the results of this thesis, the ammonia regeneration process can be developed further and implemented in the nickel chloride leaching process. Ammoniakkia voidaan käyttää pH:n säätämiseen kloridipohjaisissa metallien talteenottoprosesseissa, jolloin ammoniakki reagoi ammoniumkloridiksi. Ammoniumkloridi voidaan regeneroida takaisin ammoniakiksi kalkilla. Vaikka tällainen ammoniakin regenerointiprosessi on tunnettu jo pitkään, pitoisuudet, reagoimattomat aineet, olosuhteet ja jopa tavoitteet ovat erilaisia vertailtaessa ammoniakin regenerointiprosesseja eri teollisuuden aloilla.
Tämän tutkimuksen päätavoite oli tutkia ammoniakin regenerointiin liittyviä ilmiöitä, laitteita ja haasteita nikkeliprosessissa sekä tehdä alustava prosessisuunnittelu. Tutkimuksessa keskityttiin regenerointi- ja talteenottoyksiköihin. Tutkimus tehtiin simuloimalla prosessia sekä tekemällä kokeellista tutkimusta käyttäen käytössä olevia vastaavia prosesseja lähtötietoina. Kaikista tutkimuksen aikana kerätyistä tuloksista saadut tiedot koottiin yhteen esittämällä kokonaisprosessiratkaisu, jota voidaan käyttää perustana suunniteltaessa ammoniakin regenerointiprosessia teollisuuden tarpeisiin.
Erityisesti ammoniakin talteenotto strippauskolonnilla ja halutunkaltaisen ammoniakkivesituotteen saaminen pystyttiin tämän työn puitteissa arvioimaan hyvin. Myös prosessissa tarvittavat ainevirrat ja prosessiolosuhteet pystyttiin määrittämään.
Myös mahdolliset haasteet ja ratkaisut tai jatkotoimenpiteet niiden voittamiseksi on esitetty, jotta prosessin arviointi ja suunnittelu helpottuisivat tulevaisuudessa. Tämän työn tulosten perusteella ammoniakin regenerointiprosessia voidaan kehittää edelleen otettavaksi käyttöön nikkelin kloridiliuotusprosesseissa.
The main objective of this thesis was to study the phenomena, equipment, and challenges in ammonia regeneration in the nickel process and to make a preliminary process design. The study concentrated on the regeneration and recovery units. The thesis was made by process simulation and laboratory tests using the current processes as initial information. The results were combined from all of the information obtained during the studies to provide a total process solution, which can be used as a basis when designing an ammonia regeneration process to be used in industry.
In particular, it was possible to determine ammonia recovery with a stripping column and the achievement of the desired ammonia water product within the scope of this thesis. The required mass flows and process conditions were also determined.
The possible challenges and solutions or further studies to overcome them were provided as well to ease the prediction and design of the ammonia regeneration process in the future. On the basis of the results of this thesis, the ammonia regeneration process can be developed further and implemented in the nickel chloride leaching process.
Tämän tutkimuksen päätavoite oli tutkia ammoniakin regenerointiin liittyviä ilmiöitä, laitteita ja haasteita nikkeliprosessissa sekä tehdä alustava prosessisuunnittelu. Tutkimuksessa keskityttiin regenerointi- ja talteenottoyksiköihin. Tutkimus tehtiin simuloimalla prosessia sekä tekemällä kokeellista tutkimusta käyttäen käytössä olevia vastaavia prosesseja lähtötietoina. Kaikista tutkimuksen aikana kerätyistä tuloksista saadut tiedot koottiin yhteen esittämällä kokonaisprosessiratkaisu, jota voidaan käyttää perustana suunniteltaessa ammoniakin regenerointiprosessia teollisuuden tarpeisiin.
Erityisesti ammoniakin talteenotto strippauskolonnilla ja halutunkaltaisen ammoniakkivesituotteen saaminen pystyttiin tämän työn puitteissa arvioimaan hyvin. Myös prosessissa tarvittavat ainevirrat ja prosessiolosuhteet pystyttiin määrittämään.
Myös mahdolliset haasteet ja ratkaisut tai jatkotoimenpiteet niiden voittamiseksi on esitetty, jotta prosessin arviointi ja suunnittelu helpottuisivat tulevaisuudessa. Tämän työn tulosten perusteella ammoniakin regenerointiprosessia voidaan kehittää edelleen otettavaksi käyttöön nikkelin kloridiliuotusprosesseissa.