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        改善電解鋅剝離狀況的研究與應(yīng)用

        2018-03-27 02:04:34王從榮聶巨峰
        中國(guó)設(shè)備工程 2018年6期
        關(guān)鍵詞:鋅粉統(tǒng)計(jì)表電解

        王從榮,聶巨峰

        (葫蘆島鋅業(yè)股份有限公司工程管理部,遼寧 葫蘆島 125000)

        我國(guó)是一個(gè)鋅精礦的凈進(jìn)口國(guó)家,由于鋅的產(chǎn)量明顯不足,很多鋅材料需要從國(guó)外購(gòu)買,如何提高鋅冶煉的產(chǎn)量成為當(dāng)前首要解決的問(wèn)題。目前,我國(guó)鋅冶煉存在的顯著問(wèn)題是電解時(shí)電量損耗嚴(yán)重的問(wèn)題,并且自動(dòng)化水平非常低。因此,亟需深入分析當(dāng)前電解鋅的剝離狀況,并提出相應(yīng)的解決方案。本次研究將針對(duì)這一問(wèn)題展開深入研究,提出改善電解鋅剝離狀況的研究與應(yīng)用。

        1 電解鋅剝離狀況的分析

        近年來(lái),為了提高鋅產(chǎn)量,我國(guó)加大了鋅產(chǎn)業(yè)的投入資金,但是電解鋅剝離的生產(chǎn)現(xiàn)狀不令人滿意。目前,大部分鋅公司在電解期間生產(chǎn)的產(chǎn)品以鋅皮為主,整個(gè)電解過(guò)程需要24h,并且所有剝鋅的操作為人工操作,通常情況下,每天需要花費(fèi)4h來(lái)完成剝鋅操作。但是剝鋅工作開展得不是很順利,偶爾會(huì)遇到難剝的情況,導(dǎo)致剝鋅效率有所下降。在2期電解工段,按照日工作量來(lái)計(jì)算,難剝的鋅皮會(huì)有45~95張。最近3個(gè)月,經(jīng)常會(huì)遇到難剝的情況,連續(xù)幾天都很難開展工作,并且還存在難剝鋅皮數(shù)量增長(zhǎng)的趨勢(shì),日工作量達(dá)到1000多張,導(dǎo)致剝鋅時(shí)間在原有基礎(chǔ)上,添加2~3h。

        2 改善電解鋅剝離狀況方案與應(yīng)用效果的分析

        為了解決剝鋅難的問(wèn)題,本次研究提出采用自動(dòng)化技術(shù)代替人工,以此節(jié)省人力及其開銷,同時(shí)還可以提高剝鋅效率。本次研究針對(duì)鋅皮難剝的問(wèn)題,采取凈化處理措施,具體分為3個(gè)處理步驟:第1步凈化銅鎘;第2步凈化鈷鎳;第3步凈化殘鎘。

        (1)凈化銅鎘。此操作步驟主要用于去除銅鎘后,利用濕法煉鋅,使其從溶液中浸出,使用的溶液密度為1.41,溶液中浸出雜質(zhì)有Ni、Co、Cd、Cu,對(duì)應(yīng)的含量分別是0.0088g/L、0.053g/L、0.73g/L、0.68g/L。利用置換法,向溶液中吹制鐵粉,使得銅鎘被置換出來(lái)。以下為置換條件:溫度控制在55℃左右,溶液體積設(shè)定為2L,對(duì)應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間設(shè)置為55min。在反應(yīng)的過(guò)程中,根據(jù)吹制鐵粉的加入量,決定鋅粉粒度,但是不可以超出0.16~2.14mm這個(gè)范圍,使用的質(zhì)量為0.35g,1次完整的實(shí)驗(yàn)時(shí)間在25~40min之間,間隔5min取樣1次。最后,采用自然過(guò)濾法,將溶液中的雜質(zhì)濾除,并用酒精對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行洗滌處理,分析濾渣中Cu、Cd、Zn的含量,同時(shí)分析濾液中Cd、Cu的含量。表1所示,為凈化除銅鎘結(jié)果。

        表1 凈化除銅鎘結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

        通過(guò)觀察表1中的數(shù)據(jù)可知,控制Cu與Cd的比例,可以降低浸液中Cu與Cd濃度。當(dāng)Cd含量高于10.8mg/L時(shí)、Cu含量低于0.1mg/L時(shí),才能夠滿足鋅電極的反應(yīng)要求,前者不滿足要求,后者滿足要求,需要采取三段除殘鎘處理。其結(jié)果表明,采取置換處理后,鎘含量增加的幅度在16~20%之間。而正常的鎘含量范圍在5~10%之間,因此,在后續(xù)的反應(yīng)中還需要對(duì)殘留物采取濾除處理,以此提高鎘回收率。另外,置換時(shí)間設(shè)定為25~40min。

        (2)凈化鈷鎳。第1步處理結(jié)束后,本步驟主要用來(lái)凈化鈷鎳。方案如下:配置2L溶液,向溶液中添加一些吹制鋅粉,控制活性金屬鋅含量,不得低于96%,同時(shí)設(shè)定鋅粉粒度范圍在0.066~0.073mm之間。控制溫度在86℃左后,待溶液與物質(zhì)反應(yīng)3h后,向溶液中添加,其中鋅粉的數(shù)量所占比例為1%,此外,還要向溶液中添加酒石酸銻鉀、硫酸銅,其中鈷含量與銅含量相等,均為10%。表2所示,為凈化鈷鎳實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表。

        表2 凈化鈷鎳結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

        通過(guò)觀察表2中的數(shù)據(jù)可知,銻鹽除鈷方法的實(shí)施效果顯著。如果置換時(shí)間達(dá)到40min,則測(cè)量溶液中的鈷鎳含量可知,兩者含量均滿足鋅電解條件,當(dāng)時(shí)間逐漸延長(zhǎng)時(shí),其含量將隨之下降,直至置換時(shí)間達(dá)到150min時(shí),鈷含量達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),始終保持在0.03mg/L,為溶液中鋅電解提供了反應(yīng)條件。本階段的處理,在去除雜質(zhì)方面起到了良好作用,通過(guò)調(diào)整添加劑和鋅粉的使用量來(lái)濾除雜質(zhì)。其結(jié)果表明,本次研究提出的方案可以很好的濾除雜質(zhì),使得除了鎘以外的雜質(zhì)均符合電解要求,完成電解反應(yīng)。

        (3)凈化殘鎘。在上一個(gè)處理步驟的基礎(chǔ)上,本次研究對(duì)殘余的鎘采取處理。反應(yīng)條件如下:配備2L溶液,向溶液中添加吹制鐵粉,確?;钚越饘黉\的含量在95%以上,并控制鋅粉粒度范圍在0.066~0.073mm之間,溫度控制在76℃左右,待溶液反應(yīng)3h以后,查看反應(yīng)效果。表3所示,為凈化殘鎘實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表。

        表3 凈化殘鎘實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

        通過(guò)觀察表3中的數(shù)據(jù)可知,第3個(gè)改善步驟的實(shí)施效果顯著。當(dāng)溶液的反應(yīng)時(shí)間達(dá)到20min時(shí),溶液中鎘含量達(dá)到了鋅電解的需求,當(dāng)反應(yīng)時(shí)間逐漸延長(zhǎng),溶液中鎘的含量越來(lái)越少,而Ni含量始終保持在0.07mg/L以下,滿足鋅電解條件。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到了60min時(shí),溶液中鎘的含量低于0.2mg/L,為電解鋅創(chuàng)造了條件。為了驗(yàn)證改善方案是否可行,本次研究將該方案應(yīng)用到實(shí)踐中,使用46kg/t鋅粉,2.5kg/t,36kg/t灑石酸銻鉀,2.45kg/t五水硫酸銅,完成電解鋅實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的改善方案能夠有效電解鋅,反應(yīng)時(shí)間較快,效果良好,達(dá)到了電解鋅剝離在雜質(zhì)處理方面的要求,可以大面積推廣。

        3 結(jié)語(yǔ)

        本文主要對(duì)當(dāng)前電解鋅的剝離狀況展開分析,針對(duì)其中存在的問(wèn)題,提出相應(yīng)的解決方案。通過(guò)此次研究發(fā)現(xiàn),在實(shí)際生產(chǎn)中,難剝鋅皮的數(shù)量呈現(xiàn)出增長(zhǎng)趨勢(shì),傳統(tǒng)手工工藝無(wú)法滿足處理要求,因此,本文在其基礎(chǔ)上進(jìn)行改善,提出自動(dòng)的電解鋅剝離方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的改善電解鋅剝離方案,能夠有效電解鋅,不僅反應(yīng)時(shí)間較快,而且效果良好,滿足電解鋅剝離在雜質(zhì)處理方面的要求。

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