在镍钴冶炼生产中,二段常压浸出被认为是影响稳定运行与产品质量的重要工序之一。
该环节化学反应强烈、通气量大,易产生高密度泡沫。
一旦泡沫持续堆积,高温酸液可能随泡沫喷溅外溢,不仅干扰连续生产,还会带来灼伤、腐蚀等安全风险,成为行业长期面临的共性难题。
从机理看,泡沫产生与反应体系的物化特性密切相关:在高温酸性环境中,气液接触与搅动会强化起泡;部分物质会稳定泡膜,使泡沫不易破裂。
传统应对多依赖添加有机消泡剂,以化学方式削弱泡膜稳定性。
但这一做法存在“安全与质量”两难:消泡剂用量偏大,可能增加电解液有机杂质含量,影响后续电解环节与硫酸镍溶液质量;用量偏小,又难以及时压制泡沫,生产波动与安全风险随之上升。
如何在不牺牲品质的前提下实现稳定消泡,考验工艺控制与装备创新能力。
此次获奖成果正是在上述矛盾中找到突破口。
2023年1月,金川集团镍钴股份有限公司镍冶炼厂围绕痛点组织专项质量控制攻关,集结生产操作、工艺技术与组织管理等多岗位人员协同推进。
团队在系统梳理起泡诱因、消泡路径及生产约束后,提出以“化学+机械”协同为主线,通过改善消泡剂作用方式并引入高效剪切破泡机制,实现更精准、更稳定的过程控制。
在对策层面,研发团队将雾化均匀喷洒与机械剪切破泡两种思路耦合:一方面,采用夹套式雾化喷枪,使消泡剂以更细、更均匀的方式进入反应体系,提高有效作用面积与利用效率,减少“无效投加”;另一方面,设计多齿型消泡搅拌器,通过强化局部剪切与扰动,促进泡膜快速破裂与泡沫排散,从物理层面缩短泡沫停留时间。
为匹配不同工况,团队开展多轮试验与大量参数校核,逐步形成可复制的运行参数与控制方法,使装置在连续生产条件下保持稳定效果。
影响层面,该组合装置带来的改进主要体现在三个方面:其一,消泡剂用量减少,电解液中有机杂质得到有效控制,为提升硫酸镍溶液质量稳定性创造条件;其二,泡沫外溢风险显著降低,关键工序安全边界得到拓展,现场作业环境更可控;其三,工艺波动下降有助于提升生产组织效率,为后续精细化管理和质量提升提供更坚实的基础。
更重要的是,这一做法将“单一化学抑泡”转向“化学作用精细化+机械破泡高效化”的组合治理,为同类冶炼企业优化工序控制提供了新的技术思路。
在国际评价层面,该成果在第50届国际质量管理小组会议上从全球10多个国家和地区的1000余项成果中脱颖而出摘得金奖,体现了我国有色冶炼企业在质量管理方法与工程化创新方面的综合实力,也标志着金川集团在国际质量管理交流平台上实现新的突破。
业内人士认为,围绕安全、质量与成本的协同优化,是冶金行业高质量发展的重要方向,此次获奖成果具有较强的示范意义。
展望未来,随着新能源、电子信息等产业对镍盐产品稳定性与一致性提出更高要求,冶炼环节的过程控制将更加精细,装备化、智能化与绿色化改造将成为趋势。
以此次组合消泡装置为代表的工艺装备创新,若能在更多工况下验证并形成标准化、模块化应用方案,有望进一步提升关键工序本质安全水平与产品质量稳定性,并推动相关技术在行业内推广应用,形成可持续的质量竞争优势。
金川集团此次国际质量管理金奖的获得,充分体现了企业坚持自主创新、攻克技术难关的执着精神。
面对生产中的矛盾和困难,该集团没有消极应对,而是通过组建专业团队、创新工作方法、融合多学科技术,最终找到了最优解。
这种将科学方法论与实践相结合的做法,为其他企业树立了典范。
在全球产业竞争日趋激烈的背景下,这样的创新成果无疑将进一步增强企业的国际竞争力,也为我国制造业的转型升级注入了新的动力。