銀電解車(chē)間酸霧治理研究與槽體設(shè)計(jì)

劉 超, 王光忠, 趙紅浩

(河南豫光金鉛集團(tuán), 河南 濟(jì)源 459000)

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銀電解車(chē)間酸霧治理研究與槽體設(shè)計(jì)

劉 超, 王光忠, 趙紅浩

(河南豫光金鉛集團(tuán), 河南 濟(jì)源 459000)

大規(guī)模生產(chǎn)白銀的企業(yè)多數(shù)采用銀電解的方法，該法生產(chǎn)電解銀粉所采用的電解質(zhì)是由硝酸和硝酸銀組成的混合液，在電解的過(guò)程中有酸霧形成，車(chē)間環(huán)境較差，河南某企業(yè)通過(guò)對(duì)電解槽體和抽風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)改造，極大的改善了車(chē)間環(huán)境，該設(shè)計(jì)的方法和思路對(duì)相關(guān)企業(yè)具有一定的借鑒意義。

銀電解； 酸霧； 治理； 改造

銀電解是在通直流電的情況下，將價(jià)態(tài)不同的各種金屬離子，在不同的電解電壓下依次析出的過(guò)程，該過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生硝酸霧，這些酸霧漂浮在車(chē)間內(nèi)造成車(chē)間工作環(huán)境惡劣。目前，國(guó)內(nèi)銀電解生產(chǎn)車(chē)間都存在硝酸酸霧，車(chē)間環(huán)境較差，本文詳細(xì)介紹了河南某金銀冶煉廠銀電解車(chē)間酸霧的治理生產(chǎn)實(shí)踐，這種將電解槽體進(jìn)行抽風(fēng)改造的方法和設(shè)計(jì)思路對(duì)其他需改善車(chē)間酸霧狀況的企業(yè)具有很好的借鑒作用。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

1.1 電解液技術(shù)參數(shù)

根據(jù)各生產(chǎn)廠家電解工藝的不同，電解液技術(shù)參數(shù)也有很大差別，公司電解液硝酸控制在10 g/L左右，溫度一般控制在35～50 ℃，屬于高酸度高密度電解工藝，電解過(guò)程中酸氣揮發(fā)現(xiàn)象較重。

1.2 車(chē)間通風(fēng)設(shè)備配置

電解車(chē)間長(zhǎng)42 m、寬15 m、高7 m，車(chē)間頂部有6臺(tái)功率為2.2 kW的防爆軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)葉為玻璃鋼材質(zhì)，硝酸霧經(jīng)直流風(fēng)機(jī)直接排空，該通風(fēng)配置噪聲大、電耗高、效果差。另外由于車(chē)間內(nèi)濕度大、溫度高，設(shè)備銹蝕嚴(yán)重，設(shè)備的性能及使用壽命降低。其次，工人在有較大酸霧的車(chē)間內(nèi)工作，長(zhǎng)時(shí)間佩戴防毒面具很不方便，職工都不愿意佩戴，而佩戴一般的防塵口罩防酸霧效果不佳，影響身體健康，嚴(yán)重時(shí)可造成呼吸系統(tǒng)病變。

2 酸霧形成原因及特點(diǎn)

電解車(chē)間內(nèi)的酸霧的大小主要受以下幾個(gè)方面影響：

(1)電解溫度。電解液溫度高，硝酸揮發(fā)快，車(chē)間酸霧大，反之，酸霧就小。

(2)電解酸度。電解液酸度高，硝酸揮發(fā)快，車(chē)間酸霧大，反之，酸霧就小。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中電解液的酸度不能太低，酸度過(guò)低，很容易造成電解液中局部酸度過(guò)低，部分有害雜質(zhì)水解析出，影響銀粉質(zhì)量。

(3)排風(fēng)扇功率。排風(fēng)扇功率大，車(chē)間換氣快，車(chē)間酸霧小。

(4)抽風(fēng)系統(tǒng)安裝位置。

因二氧化氮?dú)怏w比空氣密度大，在沒(méi)有外力的作用下，二氧化氮?dú)怏w從液面出來(lái)后順勢(shì)向上飄動(dòng)一段距離，降落到地面。若排風(fēng)扇在車(chē)間頂部或著底部，且排風(fēng)扇功率過(guò)小，有可能造成二氧化氮滯留在人的身高區(qū)間內(nèi)，嚴(yán)重影響職工的身心健康。

如果在槽體液面處有抽風(fēng)裝置，可將排出的氣體及時(shí)收集起來(lái)，車(chē)間環(huán)境可得到大大改善。

3 技術(shù)改造

針對(duì)車(chē)間酸霧產(chǎn)生的原因及酸霧自身特點(diǎn)，進(jìn)行了以下三項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)。

3.1 穩(wěn)定電解液溫度

縮小電解過(guò)程溫度控制范圍。①銀電解液本身不用加熱，其溫度由化學(xué)反應(yīng)維持，通過(guò)改變電解液循環(huán)速度，可調(diào)節(jié)電解液的溫度；②在電解液內(nèi)部架設(shè)降溫管道，降溫管采用PVC材質(zhì)；③在電解槽內(nèi)部架設(shè)攪拌裝置，使電解過(guò)程中產(chǎn)生的熱量迅速擴(kuò)散。

3.2 穩(wěn)定電解液酸度

降低電解液酸度，但酸度過(guò)低，電解液中Bi(NO3)3容易生成BiONO3沉淀，其反應(yīng)方程式為

反應(yīng)進(jìn)行的方向和程度受Bi3+濃度和H+濃度的影響。由于該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，當(dāng)Bi3+濃度升高，或當(dāng)酸度降低，將使水解反應(yīng)向右進(jìn)行，生成的BiONO3沉淀增多，進(jìn)入銀粉的鉍含量相應(yīng)增加。而當(dāng)增加H+濃度時(shí)，沉淀溶解，反應(yīng)將向左進(jìn)行，電解液中Bi3+濃度增大。

3.3 制定在液面對(duì)電解酸氣抽風(fēng)的裝置

設(shè)計(jì)制作槽體和抽風(fēng)系統(tǒng)一體的抽風(fēng)裝置。

4 新電解槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該廠技術(shù)人員參照嵌入式抽油煙機(jī)的工作原理，對(duì)銀電解酸氣抽風(fēng)吸收系統(tǒng)進(jìn)行研究和探索，摸索嵌入式酸霧吸收銀電解槽，其設(shè)計(jì)原理、原則、結(jié)構(gòu)、操作方法如下：

4.1 原理

在風(fēng)機(jī)作用下使電解液表面形成負(fù)壓，通過(guò)通風(fēng)系統(tǒng)回收從電解液里揮發(fā)出的硝酸酸霧，達(dá)到優(yōu)化工作環(huán)境和回收電解液的目的。

4.2 原則

(1)有效的改進(jìn)電解槽，通風(fēng)效果更強(qiáng)，阻止電解液揮發(fā)進(jìn)入工作環(huán)境。

(2)新電解槽不影響出裝槽、查槽等在電解過(guò)程中必須的工作，工作效率不受影響。

(3)設(shè)備制作維修簡(jiǎn)單。

(4)采用電解槽與通風(fēng)系統(tǒng)一體的結(jié)構(gòu)。

4.3 結(jié)構(gòu)

該電解槽槽體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖示箭頭方向?yàn)闅饬鞣较驁D1 電解槽氣流方向示意圖

在風(fēng)機(jī)作用下，電解液表面形成負(fù)壓，電解液表面的酸性揮發(fā)氣體被抽入到電解槽上的空心隔板中，空心隔板內(nèi)的酸性氣體匯集后進(jìn)入兩側(cè)通風(fēng)道，最后進(jìn)入槽體端頭設(shè)置的通風(fēng)道匯集箱內(nèi)，酸性氣體從通風(fēng)道匯集箱出來(lái)進(jìn)入通風(fēng)管道內(nèi)，通風(fēng)管道的下端設(shè)有冷凝液箱，冷凝液可從冷凝液箱底部排放閥排出，出來(lái)的氣體經(jīng)過(guò)不銹鋼風(fēng)機(jī)進(jìn)入凈化吸收塔被中和后排放，詳見(jiàn)圖2。

1-電解槽槽體； 2-通風(fēng)管道； 3-冷凝液箱； 4-冷凝液排放閥； 5-不銹鋼風(fēng)機(jī)； 6-凈化吸收塔圖2 電解槽抽風(fēng)改造示意圖

5 結(jié)論

與原系統(tǒng)相比，新電解槽具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)新電解槽槽體與通風(fēng)系統(tǒng)為整體結(jié)構(gòu)，通風(fēng)系統(tǒng)隱藏在導(dǎo)電板下方、不影響出裝槽、查槽等在電解過(guò)程中必須的工作；

(2)使用改進(jìn)后的裝置后，通風(fēng)裝置通風(fēng)效果好，電解液揮發(fā)氣不能進(jìn)入工作環(huán)境，環(huán)保改進(jìn)成本較低；

(3)使用此電解槽后，原有的通風(fēng)系統(tǒng)廠房排風(fēng)扇可取消，降低了噪音污染；

(4)電解液揮發(fā)氣被回收后經(jīng)過(guò)處理可以再利用，減少浪費(fèi)；

(5)在通風(fēng)管道中未冷凝的電解液揮發(fā)氣經(jīng)過(guò)凈化塔后，酸性氣體被中和后排放，不污染大氣；

(6)電解槽及通風(fēng)系統(tǒng)均采用316L不銹鋼材質(zhì)，不被酸性電解液腐蝕而造成電解液和成品銀粉被污染；

(7)設(shè)備制作維修簡(jiǎn)單。

綜上所述，該電解抽風(fēng)系統(tǒng)改造能有效的改善銀電解車(chē)間內(nèi)酸氣污染情況，大大改善職工的工作環(huán)境，對(duì)冶煉企業(yè)進(jìn)行清潔化生產(chǎn)具有借鑒意義和推廣價(jià)值。

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美鋁將關(guān)閉在巴西僅存的一座冶煉廠

美國(guó)鋁業(yè)(Alcoa Inc)將關(guān)閉在巴西僅存的一座冶煉廠，因金屬價(jià)格疲軟而能源成本高。這家冶煉廠是在過(guò)去一年中巴西關(guān)閉的第三家，該國(guó)冶煉廠數(shù)量自2010年的6家降至僅2家。該冶煉廠關(guān)閉將令巴西年產(chǎn)量降至90萬(wàn)t以下，去年巴西鋁產(chǎn)量為962 000 t，為1990年以來(lái)的最低水平，較2013年下降25%，并遠(yuǎn)低于其加工業(yè)需求。

產(chǎn)量下滑將增加巴西對(duì)進(jìn)口的依賴，因其大型包裝行業(yè)增長(zhǎng)，潛在地將亞洲及中東的進(jìn)口商的供應(yīng)自北美市場(chǎng)轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)。2014年1～9月間，巴西進(jìn)口306 400 t原鋁及鋁合金，較2013年同期的78 100 t大幅增長(zhǎng)。

疲弱的期貨價(jià)格已經(jīng)促使美鋁及其他企業(yè)關(guān)閉冶煉廠，集中在高收益、高附加值的產(chǎn)品上來(lái)迎合汽車(chē)行業(yè)不斷增長(zhǎng)的需求。美鋁表示將重新審查其50萬(wàn)t年產(chǎn)能以及280萬(wàn)t的氧化鋁冶煉產(chǎn)能，因其擴(kuò)大在沙特阿拉伯的大型低成本冶煉廠。

挪威海德魯(Norsk Hydro)年產(chǎn)能46萬(wàn)t的Barcarena工廠，以及CBA旗下年產(chǎn)量47.5萬(wàn)t的Sorocaba冶煉廠是巴西現(xiàn)在僅存2家冶煉廠。

印度將開(kāi)發(fā)300萬(wàn)t稀土項(xiàng)目

印度國(guó)有稀土公司計(jì)劃投資7 200萬(wàn)美元(約4.5億元人民幣)開(kāi)發(fā)一處儲(chǔ)量約300萬(wàn)t的稀土項(xiàng)目，預(yù)計(jì)將降低一些稀土進(jìn)口國(guó)對(duì)中國(guó)的依賴。該新工廠將從位于奧里薩邦海灘470 km處的1億t海灘砂重礦物中提取稀土原料。印度稀土行業(yè)的一系列新動(dòng)向表明，作為全球第二大稀土生產(chǎn)國(guó)，印度已決定增加稀土產(chǎn)量。

印度近期的稀土元素金屬進(jìn)口增加，意味著印度國(guó)內(nèi)稀土需求的提升。而中國(guó)近期取消鎢、鉬出口配額限制，令市場(chǎng)猜測(cè)稀土出口配額也將放松，從而刺激印度加快開(kāi)發(fā)稀土產(chǎn)量。

目前，中國(guó)稀土產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量90%以上，印度增加稀土產(chǎn)量可降低其他國(guó)家對(duì)中國(guó)稀土的依賴。不過(guò)該重砂稀土的開(kāi)采能在多大程度上印象全球稀土價(jià)格，將取決于其最終的開(kāi)采量，而且目前該新工廠仍未啟動(dòng)生產(chǎn)，短期內(nèi)仍難以對(duì)國(guó)內(nèi)稀土市場(chǎng)造成大的影響。

Acid mist treatment and cell body design of silver electrolysis workshop

LIU Chao, WANG Guang-zhong, ZHAO Hong-hao

The majority of large scale company of silver production are using the method of silver electrolysis. Adopting this method to produce electrolytic silver power, electrolyte is a mixture composed of nitric acid and silver nitrate, acid mist forms in the electrolysis process with poor workshop environment. Through the integration design transformation of the electrolytic cell body and ventilation system, the workshop environment was greatly improved at a enterprise in Henan. This design method and thought provide certain reference for enterprises related.

silver electrolysis; acid mist; treatment; transform

劉超(1980—)，男，河南新安人，冶金工程師，主要從事貴金屬的生產(chǎn)和技術(shù)管理工作。

2014-- 06-- 12

TF832

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1672-- 6103(2015)03-- 0057-- 03