新型鎳電解出裝裝置在鎳電解生產(chǎn)中的應(yīng)用實(shí)踐

賀秀珍 鐘清慎，2

(1.金川集團(tuán)股份有限公司 金川貴金屬研究中心, 甘肅 金昌 737100; 2.西安建筑科技大學(xué) 冶金工程學(xué)院， 陜西 西安 710055)

新型鎳電解出裝裝置在鎳電解生產(chǎn)中的應(yīng)用實(shí)踐

賀秀珍1鐘清慎1，2

(1.金川集團(tuán)股份有限公司 金川貴金屬研究中心, 甘肅 金昌 737100; 2.西安建筑科技大學(xué) 冶金工程學(xué)院， 陜西 西安 710055)

針對電解鎳出裝作業(yè)存在的問題，研發(fā)了新型鎳電解出裝裝置，將電解出裝工序在一個(gè)裝置上集中完成，使隔膜袋內(nèi)陰極液與電解槽內(nèi)陽極液分開并有序進(jìn)入槽罐內(nèi)。該裝置解決了陰極液污染和浪費(fèi)問題，降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，單槽作業(yè)時(shí)間由36 min縮減為6 min。

鎳電解; 新型出裝裝置; 生產(chǎn)效率； 單槽作業(yè)時(shí)間

鎳具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能，在不銹鋼、高溫合金、電鍍和新型電源等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界鎳資源儲量為1.94億t，其中硫化礦占28%，紅土礦占55%，海底鐵錳結(jié)核占17%。而硫化鎳礦資源以其高品位、易處理和高集中度等特點(diǎn)，成為當(dāng)今利用最廣泛的鎳資源類型，從中生產(chǎn)的鎳占世界總產(chǎn)量的60%以上。金川礦產(chǎn)資源主要以硫化鎳礦為主，硫化鎳可溶陽極隔膜電解工藝是公司的鎳主要生產(chǎn)工藝[1-2]，而鎳電解出裝工序又是該生產(chǎn)工藝的主要工序之一。50年以來該工藝一直依靠人工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，作業(yè)成本高，故研發(fā)新型電解鎳出裝裝置具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 出裝作業(yè)現(xiàn)狀

硫化鎳可溶陽極隔膜電解工藝生產(chǎn)過程中，陰、陽極板周期分別為6天、12天。對于陽極板，隔6天需刮一次陽極泥，12天則要將其更換。電解生產(chǎn)槽掏槽周期約為4個(gè)月。電解鎳出裝槽、刮陽極泥、掏槽等工作勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、橫電時(shí)間長、作業(yè)環(huán)境差。

鎳電解出裝工序的掏槽過程為：首先6名員工將計(jì)劃要掏的電解槽橫好電，把電解鎳板及陽極板用吊裝裝置吊出后，操作工人使用φ20 mm×2.5 m的黑膠管將電解槽隔膜袋內(nèi)的溶液逐個(gè)抽出(每臺電解槽內(nèi)有38條隔膜袋)，然后2人一組，逐一將每槽中的38條隔膜袋拔出，每槽用時(shí)35～40 min。拔完隔膜袋后，出裝人員拔掉槽底橡膠堵子，放掉槽內(nèi)陽極液，吊出隔膜架，再進(jìn)入槽內(nèi)把槽底陽極泥吊出，最后把槽內(nèi)陽極泥清理干凈，重新裝隔膜架、隔膜袋，并向槽內(nèi)注入陰極液繼續(xù)生產(chǎn)。

1.1 出裝條件

電解槽的出裝條件為：

陰極片數(shù)：38片/槽；

陽極片數(shù)：78小片/槽(每大片上有2小片)；

同極中心距：190 mm；

陽極周期：10～12 d；

陰極周期：5～6 d；

陰陽極液面差：50～70 mm；

掏槽周期：3～6個(gè)月，也可根據(jù)生產(chǎn)情況縮短或延長。

1.2 出裝作業(yè)存在的問題

1.2.1 抽液存在的問題

(1)勞動(dòng)時(shí)間長，效率低。每個(gè)電解槽有38條隔膜袋。抽液時(shí)，操作人員需將抽液膠管逐個(gè)插入隔膜袋內(nèi)并調(diào)整抽液角度及膠管位置，直到溶液流出，如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)抽液方式示意圖

(2)操作中存在燙傷隱患。由于抽液利用虹吸原理，有時(shí)調(diào)整膠管角度及位置時(shí)，溶液易流到操作人員腿上或腳上，造成燙傷事故。

(3)陰極液重復(fù)凈化，成本高。隔膜袋內(nèi)的陰極液抽出后，落到地面與陽極液混合，一起被送往凈化除鐵系統(tǒng)重新進(jìn)入凈化流程，造成陰極液重復(fù)凈化，成本上升。

(4)抽出的溶液污染現(xiàn)場環(huán)境，腐蝕現(xiàn)場設(shè)備。抽出的陰、陽極混合液經(jīng)常落到電解槽槽壁、槽邊母線及U型母線上，形成硫酸鎳、氯化鎳結(jié)晶，腐蝕母線及電解槽甚至造成滲漏，導(dǎo)致直流電耗上升。

1.2.2 拔袋存在的問題

(1)隔膜袋消耗量大。每6臺電解槽為1組連體槽，這種形式導(dǎo)致中間的電解槽隔膜袋內(nèi)的陰極液無法抽出。現(xiàn)場操作通常是將隔膜袋底部捅破，使陰極液流出后再進(jìn)行拔袋作業(yè)，拔出的隔膜袋無法重復(fù)利用。

(2)易發(fā)生燙傷事故。使用專用拔袋鉤子，分別提起隔膜袋兩端，然后2人站在電解槽上將隔膜袋拔出。操作人員需踩在陰陽極銅棒上，由于陰陽極銅棒為圓柱體，易滾動(dòng)，操作人員稍有不慎易掉入電解槽內(nèi)，發(fā)生燙傷事故。

(3)勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作時(shí)間長，效率低。通常拔袋流程為鉤袋子、拔袋子、倒渣子，而且拔袋子需要2人配合完成。

2 電解鎳出裝集成裝置簡介

針對可溶陽極隔膜電解工藝生產(chǎn)過程中掏槽作業(yè)時(shí)抽液、拔袋勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題設(shè)計(jì)的出裝集成裝置，由抽液裝置、拔袋裝置及吊運(yùn)裝置組成，使電解出裝工序的抽液、拔袋、吊運(yùn)作業(yè)在一個(gè)裝置上集中完成。出裝作業(yè)單槽作業(yè)時(shí)間由36 min縮減為6 min[3]。

2.1 抽液裝置

抽液裝置由氣動(dòng)隔膜泵及配套的空壓機(jī)、溶液管道、壓縮空氣管道組成。在吊運(yùn)機(jī)構(gòu)上加裝1臺氣動(dòng)隔膜泵，泵進(jìn)口連接19個(gè)固定在吊架上的抽液分支接頭，再在分支接頭上安裝19條2.5 m長的膠管。抽液時(shí)，將19條分支膠管同時(shí)分別插入19條隔膜袋內(nèi)，利用隔膜泵將隔膜袋內(nèi)的溶液抽出。每槽38條隔膜袋可分2次抽完，約2 min即可完成操作，如圖2所示。抽液管口及隔膜泵的進(jìn)氣口均采用快速接口，具有連接迅速，安全可靠的特點(diǎn)。

圖2 新型出裝裝置抽液作業(yè)示意圖

2.2 拔袋裝置

拔袋裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)由19對夾袋裝置及螺旋式控制裝置組成。螺旋式控制裝置由4臺螺旋千斤頂為基礎(chǔ)研發(fā)而成，作業(yè)過程中安裝于新型吊運(yùn)機(jī)架上且與活動(dòng)鉗口相連，作業(yè)時(shí)用千斤頂頂緊活動(dòng)鉗口使鉗口夾緊隔膜袋口。抽完液后，特制的拔袋機(jī)械裝置將隔膜袋口夾住，然后用吊運(yùn)機(jī)構(gòu)把隔膜袋從電解槽內(nèi)拔出，如圖3所示。

圖3 新型出裝裝置拔隔膜袋作業(yè)示意圖

2.3 吊運(yùn)裝置

吊運(yùn)裝置由吊運(yùn)機(jī)架、吊鉤及吊帶組成。新型吊運(yùn)機(jī)架是依據(jù)抽液裝置、拔袋裝置的功能及外形尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)并選用高強(qiáng)度槽鋼焊接制成，從而將抽液、拔袋裝置均集成于吊運(yùn)機(jī)架上。吊運(yùn)機(jī)架如圖4所示。

1—機(jī)架 2—吊耳4個(gè) 3—吊環(huán)1個(gè) 4—吊帶4條 5—鉗口夾子(19對位于機(jī)架兩側(cè))圖4 吊運(yùn)機(jī)架示意圖

3 新型出裝裝置的生產(chǎn)實(shí)踐

該出裝裝置已成功應(yīng)用于鎳電解車間，掏槽時(shí)的抽液和拔袋操作均由該機(jī)械裝置來完成。近期的生產(chǎn)實(shí)踐表明新型裝置效果良好。

4 經(jīng)濟(jì)和社會效益

4.1 直接效益

(1)該裝置縮短每槽掏槽時(shí)間約30 min，相應(yīng)增加產(chǎn)量約20 kg/槽·a，增加產(chǎn)值約240萬元。

(2)年節(jié)約隔膜袋1萬條，按180元/條計(jì)，可節(jié)約費(fèi)用180萬元。

(3)解決了隔膜袋內(nèi)陰極液重復(fù)凈化導(dǎo)致成本上升的問題。按陰極液7 000 m3左右，折合鎳約117 t，每噸電解鎳加工費(fèi)為5 110元計(jì)，節(jié)約加工費(fèi)約60萬元。

以上合計(jì)每年可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益約480萬元。

4.2 間接效益

(1)該裝置提高了出裝工作效率。

(2)改善了現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，有效解決了落地液對設(shè)備的腐蝕問題。

(3)提升了可溶陽極隔膜電解工藝裝備水平。

5 結(jié)論

鎳電解新型高效出裝裝置的研發(fā)及應(yīng)用，在出裝作業(yè)實(shí)踐中有以下創(chuàng)新：

(1)首次將抽液、拔袋及吊運(yùn)裝置集成化。

(2)首次將隔膜泵應(yīng)用于電解出裝抽液作業(yè)。

(3)設(shè)計(jì)研發(fā)了新型拔袋裝置、螺旋式控制裝置和新型吊運(yùn)裝置。

該裝置能成功應(yīng)用于鎳電解生產(chǎn)，同時(shí)對其他類似的重金屬如銅、鉛、鋅電解生產(chǎn)企業(yè)具有推廣價(jià)值。

[1] 楊郁華. 鎳電解生產(chǎn)實(shí)踐及其技術(shù)進(jìn)展[J].有色冶煉,1981(12).

[2] 馮德茂,陳勝利,李娟. 金川有色金屬公司鎳電解精煉最新進(jìn)展[J].有色冶煉，1999(S1).

[3] 張展.機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2008.6.

Application Practice of New Nickel-electrolysis Loading Device in the Production of Electrolytic Nickel

HE Xiu-zhen, ZHONG Qing-shen

In view of the problems existed in nickel-electrolysis loading operation, this paper develops a new nickel-electrolysis loading device which would complete the loading operation in one device. In the process, the catholyte in diaphragm bag is separated from anolyte in electrolytic cell and the anolyte liquid enters into the tanks orderly. The new device solves the problems of cathode electrolyte pollution and waste, reduces the labor intensity of workers, improves the on-site operating environment and reduces the operating time per cell from 36 min to 6 min.

nickel electrolysis; new loading device; production efficiency; operating time per cell

2013-11-26

賀秀珍(1967—)，女，內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)市人，大專，工程師，從事鎳鈷及稀貴金屬資源綜合利用新技術(shù)研發(fā)及新型冶金設(shè)備設(shè)計(jì)工作。

TF815

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1008-5122(2014)03-0008-03