Process and cost modeling of pressure leaching of zinc concentrate

Abstract

Tämän diplomityön tarkoituksena on selvittää sinkkirikasteen paineliuotuslaitoksen investointi- ja käyttökustannukset käyttäen prosessin mallinnuksessa apuna HSC Chemistry® 6.0 simulointiohjelmaa. Lähtökohtana suunnittelussa on pasutteen liuotuslaitoksen kapasiteetin lisäys paineliuotuslaitoksen avulla. Sinkkirikasteen lisäksi paineliuotuslaitoksessa käsitellään neutraaliliuotuksessa liukenematon aines. Paineliuotuslaitos sisältää sinkkirikasteen jauhatuksen, paineliuotuksen autoklaavissa, raudan poiston götiittinä, rikin vaahdotuksen, rikin sulatuksen ja suodatuksen sekä prosessissa tarvittavien flokkulanttien valmistuksen.

Työn kirjallisuusosassa on tarkasteltu sinkkirikasteen yksi- ja kaksivaiheista paineliuotusprosessia sekä liuotuksessa tapahtuvia kemiallisia reaktioita. Lisäksi on esitetty raudan ja rikin käyttäytyminen paineliuotusprosessissa sekä liuotuksessa käytettävät apuainevaihtoehdot.

Työn soveltavassa osassa HSC Chemistry® 6.0 simulointiohjelmalla mallinnettiin matalahappoliuotukseen perustuva yksivaiheinen paineliuotusprosessi, jotta aine- ja energiataseet saatiin selville. Tämän pohjalta saatiin muodostettua paineliuotusprosessille virtauskaaviot ja laiteluettelo sekä mitoitettua prosessin päälaitteet, esimerkiksi säiliöt, pumput ja lämmönsiirtimet. Paineliuotuslaitoksen kapasiteetiksi määritettiin 130 000 tuotetonnia sinkkiä vuodessa, josta 100 000 tonnia tulee sinkkirikasteesta ja 30 000 tonnia neutraaliliuotuksen jäännöksestä. Käytettävän rikasteen sinkkipitoisuus on 47,9 p-% ja sinkin saanniksi autoklaavissa oletettiin 97 %. Simuloinnin lähtötietojen varmistamiseksi Outotec Research Oy:ssä tehtiin matalahappopaineliuotuksesta panoskoe 3,8 litran titaaniautoklaavissa. Panoskokeessa sinkin saanti oli 95 %.

Investointikustannukset laskettiin laiteluettelon pohjalta antamalla hinta-arvio yksittäisille laitteille. Tarkasteltavan prosessialueen kokonaisinvestointikustannukseksi saatiin 150 miljoonaa euroa. Laiteinvestointien suuruus on 46 miljoonaa euroa.

Paineliuotuslaitoksen käyttökustannuksiksi saatiin 169 miljoonaa euroa vuodessa. Rikasteen ostohinta aiheuttaa 89 % käyttökustannuksista. Mikäli rikasteen ostohintaa ei oteta huomioon, käyttökustannukset ovat 18 miljoonaa euroa vuodessa eli 138 euroa jokaista tuotettua sinkkitonnia kohden.