Une approche entropique pour optimiser la récupération de chaleur dans les circuits d’hyperclaves
Résumé
Dans de nombreux procédés hydrométallurgiques d’oxydation sous pression et dans presque tous les procédés de lixiviation acide à haute pression, la récupération et la réutilisation efficace de l’énergie produite par la vapeur détendue dans le circuit de réduction de la pression sont des éléments essentiels d’une conception de procédé durable et d’un traitement économique. Dans les circuits d’oxydation sous pression du minerai entier, l’utilisation de vapeur de procédé récupérée pour préchauffer les boues d’alimentation permet de maintenir des conditions autogènes à des teneurs en sulfure aussi faibles que 1,5 à 2 % p/p S2-. Dans les circuits de lixiviation acide à haute pression, l’augmentation de la récupération de la vapeur détendue réduit au minimum l’exigence d’injection directe de vapeur de la chaudière vers l’autoclave, la dilution connexe des teneurs de liqueur en aval et, lorsque la vapeur de procédé est produite à l’aide de combustibles fossiles, la récupération de la vapeur détendue réduit également l’empreinte carbone connexe.
Cet article présente le concept d’entropie, l’inégalité de Clausius, la deuxième loi de la thermodynamique, et l’utilisation de diagrammes température-entropie (T–s) pour décrire l’efficacité thermodynamique globale. Il explore l’avantage d’ajouter de multiples étapes de réduction de la pression et de préchauffage de l’alimentation, comme l’utilisation du chauffage régénératif de l’eau d’alimentation dans les centrales thermiques pour améliorer l’efficacité globale du cycle de Rankine. Les auteurs de l’article expliquent ensuite comment ce concept peut être appliqué à des modèles métallurgiques plus complexes pour les procédés d’oxydation sous pression et de lixiviation acide à haute pression, ainsi que l’incidence des contraintes d’équipement non idéales, comme les températures d’approche. Enfin, cet article examine les avantages d’augmenter le nombre d’étapes de récupération de la chaleur de 2 à 3, 4 et 5 étapes, avec la réduction prévue de la consommation de vapeur et de carburant et des émissions de CO2 pour chaque étape progressive.