鎳電解槽的改進(jìn)實(shí)踐

張永萍

(金川集團(tuán)股份有限公司, 甘肅 金昌 737100)

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鎳電解槽的改進(jìn)實(shí)踐

張永萍

(金川集團(tuán)股份有限公司, 甘肅 金昌 737100)

針對(duì)鎳電解槽在安裝方式、結(jié)構(gòu)、防腐性能及外形尺寸等方面存在的問(wèn)題，進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，降低了能耗，延長(zhǎng)了使用壽命。

鎳電解槽； 安裝方式； 結(jié)構(gòu)； 防腐性能； 改進(jìn)

0 前言

鎳電解槽是硫化鎳隔膜電解生產(chǎn)的核心設(shè)施，目前濕法電解鎳生產(chǎn)工藝中普遍采用鋼筋混凝土內(nèi)襯乙烯基酯樹(shù)脂玻璃鋼電解槽，其安裝方式、結(jié)構(gòu)及防腐蝕性能等直接關(guān)系著電解鎳生產(chǎn)的效率和經(jīng)濟(jì)效益。針對(duì)生產(chǎn)中鎳電解車(chē)間電解槽電能消耗高、維護(hù)費(fèi)用高、泄漏點(diǎn)多等諸多問(wèn)題，金川公司在6萬(wàn)t/a電解鎳擴(kuò)能改造項(xiàng)目中對(duì)電解槽進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。

1 存在的問(wèn)題

1.1 電能消耗高

電能消耗是關(guān)系鎳電解過(guò)程中技術(shù)操作和經(jīng)濟(jì)效益兩方面最重要的指標(biāo)之一。公司鎳電解車(chē)間現(xiàn)用電解槽的安裝方式均為兩臺(tái)一組(見(jiàn)圖1)，槽體外壁散熱面積大，造成電解槽母線(xiàn)溫度大幅升高，母線(xiàn)電阻隨之增加，最終導(dǎo)致電能消耗和生產(chǎn)運(yùn)行成本增加，不利于能耗指標(biāo)的控制和經(jīng)濟(jì)效益的提升。

圖1 電解槽2臺(tái)一組安裝方式

1.2 維護(hù)費(fèi)用高

電解槽槽體內(nèi)部4個(gè)底角(邊)沒(méi)有倒角，此處應(yīng)力較小，而玻璃鋼內(nèi)襯固化成型后的殘余應(yīng)力大，抗腐蝕介質(zhì)滲透性差，與鋼筋混凝土基體的粘接強(qiáng)度低，同時(shí)電解槽在生產(chǎn)過(guò)程中承受交變溫度、交變應(yīng)力、電解液的腐蝕滲透以及陰、陽(yáng)極板的撞擊等，應(yīng)力較小處的玻璃鋼內(nèi)襯層容易出現(xiàn)裂口、鼓包及脫粘等腐蝕破壞現(xiàn)象，影響整個(gè)電解槽的防腐蝕性能。一旦發(fā)生腐蝕破壞，槽體混凝土疏松，鋼筋腐蝕斷裂，必須及時(shí)進(jìn)行檢修維護(hù)，從清槽、鏟除已損壞的內(nèi)襯層、基體干燥、貼襯內(nèi)襯層到充槽投入正常生產(chǎn)，至少需要10天時(shí)間，不僅增加了檢修維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)頻繁開(kāi)停槽嚴(yán)重影響著生產(chǎn)效率。

圖2 槽頭溢流斗與槽體分體獨(dú)立安裝

1.3 泄漏點(diǎn)多

電解槽槽頭溢流斗與槽體分體獨(dú)立安裝(如圖2)，接縫處容易泄漏，電解槽跑冒滴漏現(xiàn)象嚴(yán)重，造成廠(chǎng)房?jī)?nèi)地面積液，污染現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境，不利于清潔文明生產(chǎn)，同時(shí)腐蝕一樓管道、鋼支架等設(shè)備設(shè)施，甚至導(dǎo)致一樓泵電機(jī)“放炮”等電氣設(shè)備事故，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

1.4 使用壽命短

電解槽槽體上沿襯耐酸耐溫陶磚尺寸較小，使用過(guò)程中受生產(chǎn)誤操作、電解液溫度、pH等工藝技術(shù)條件變化的影響，小塊陶磚容易產(chǎn)生裂縫甚至脫落，尤其出、裝槽作業(yè)時(shí)，因空吊不到位，電解液灑落在槽沿上滲入鋼筋混凝土槽體內(nèi)，對(duì)槽體造成腐蝕，并且不易修復(fù)，影響電解槽的整體使用壽命。

1.5 勞動(dòng)強(qiáng)度大

為滿(mǎn)足工藝技術(shù)條件和電解鎳產(chǎn)量的要求，兩槽頭均安裝陽(yáng)極板，尺寸為7 340 mm×1 150 mm×1 480 mm(長(zhǎng)×寬×高)的電解槽在滿(mǎn)足每槽39塊陽(yáng)極板、38塊套有隔膜袋的陰極板和190 mm的極距等正常生產(chǎn)的工藝參數(shù)要求時(shí)，槽內(nèi)空間較小，不便于槽內(nèi)板面的相關(guān)操作，同時(shí)槽底存放陽(yáng)極泥少，縮短了掏槽周期，增加了掏槽次數(shù)，加大了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2 改進(jìn)措施及效果

6萬(wàn)t/a電解鎳擴(kuò)能改造項(xiàng)目針對(duì)鎳電解車(chē)間現(xiàn)用電解槽存在的諸多問(wèn)題，進(jìn)行相關(guān)優(yōu)化改造。項(xiàng)目投產(chǎn)，新結(jié)構(gòu)電解槽投用，其在電能消耗、防腐蝕性能、現(xiàn)場(chǎng)清潔文明生產(chǎn)等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。

改造后的電解槽結(jié)構(gòu)及6臺(tái)一組的安裝方式如圖3。

1-耐酸耐溫陶磚(260 mm×120 mm×125 mm)； 2-溢流斗； 3-放液孔； 4-耐酸耐溫陶磚(260 mm×120 mm×105 mm)； 5-耐酸耐溫陶磚(260 mm×120 mm×95 mm) 圖3 改造后的電解槽結(jié)構(gòu)及6臺(tái) 一組的安裝示意圖

2.1 電能消耗低

電解槽采用6臺(tái)一組的安裝方式，與同等數(shù)量電解槽2臺(tái)一組的安裝方式相比，有效地減少了槽體外壁散熱面積，降低了母線(xiàn)溫度和電阻，進(jìn)而降低了電解槽的電能消耗和生產(chǎn)運(yùn)行成本；同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度較原安裝方式低，有利于安全生產(chǎn)操作；另外同樣面積的電解車(chē)間可以排布更多的電解槽，提高了廠(chǎng)房的利用率。

2.2 防腐蝕性能好

改造后的電解槽對(duì)槽體內(nèi)部4個(gè)底角(邊)進(jìn)行倒角處理，增大了底角(邊)處應(yīng)力，避免了因玻璃鋼內(nèi)襯層固化成型后殘余應(yīng)力大、與鋼筋混凝土基體粘接強(qiáng)度低等造成的玻璃鋼內(nèi)襯層出現(xiàn)裂口、鼓包及脫粘等腐蝕破壞現(xiàn)象，確保了防腐層的完好，提高了整個(gè)電解槽的防腐蝕性能，延長(zhǎng)了使用壽命，降低了檢修維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)提高了電解槽的生產(chǎn)效率。

2.3 使用壽命長(zhǎng)

如圖4所示，電解槽槽體上沿采用各項(xiàng)性能優(yōu)良的260 mm×120 mm×(95～125) mm(長(zhǎng)×寬×厚)的耐酸耐溫陶磚，避免使用過(guò)程中陶磚出現(xiàn)裂縫甚至脫落，避免出、裝槽作業(yè)時(shí)電解液灑落在槽沿上對(duì)鋼筋混凝土槽體造成腐蝕，影響電解槽的整體使用壽命。

2.4 無(wú)環(huán)境污染

圖4 電解槽槽體上沿

圖5 槽頭溢流斗與槽體一體

2.5 勞動(dòng)強(qiáng)度低

6萬(wàn)t/a電解鎳擴(kuò)能改造項(xiàng)目采用7 400 mm×1 150 mm×1 480 mm(長(zhǎng)×寬×高)的電解槽，在滿(mǎn)

足正常生產(chǎn)工藝參數(shù)要求的同時(shí)，槽內(nèi)空間較大，便于槽內(nèi)的相關(guān)操作和陽(yáng)極泥的存放，延長(zhǎng)了掏槽周期，減少了掏槽次數(shù)，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)電解槽的安裝方式、結(jié)構(gòu)、防腐蝕性能及尺寸等優(yōu)化改造，6萬(wàn)t/a電解鎳擴(kuò)能改造項(xiàng)目電解槽具有電能消耗低、防腐蝕性能好、泄漏點(diǎn)少、無(wú)環(huán)境污染、整體使用壽命長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)，投產(chǎn)至今各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)及性能穩(wěn)定。

[1] 陳自江.乙烯基樹(shù)脂混凝土電解槽的性能及在濕法冶金中的應(yīng)用[J].中國(guó)有色冶金，2011，(5):29-33.

青海鋰業(yè)攻破鹽湖鹵水制取電池級(jí)碳酸鋰產(chǎn)業(yè)化技術(shù)

鋰電池具有高儲(chǔ)存能量密度、使用壽命長(zhǎng)、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，新能源電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能及3C是鋰電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三大方向，但目前中國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)在技術(shù)、原材料上對(duì)外處于高度依存狀態(tài)。

青海是鋰資源大省，已初步探明氯化鋰2 248萬(wàn)t，儲(chǔ)量居中國(guó)首位，占世界鹽湖鋰資源儲(chǔ)量的1/3。青海省近年來(lái)都是以生產(chǎn)工業(yè)級(jí)碳酸鋰為主，青海省“123”科技支撐工程2011年把鹽湖鹵水制取電池級(jí)碳酸鋰產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目作為重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目之一，該技術(shù)目前已被攻破。此項(xiàng)技術(shù)的突破，將會(huì)大大提高中國(guó)鹽湖鹵水制取電池級(jí)碳酸鋰的水平，重點(diǎn)解決碳酸鋰在鋰電池中的應(yīng)用問(wèn)題，從而有效地促進(jìn)鋰產(chǎn)業(yè)鏈條多樣化和復(fù)雜化，使鋰產(chǎn)業(yè)鏈上下游對(duì)接。

青海鋰業(yè)公司從鹽湖鹵水中制取電池級(jí)碳酸鋰采用的是離子選擇膜分離技術(shù)，原有國(guó)內(nèi)盛行的礦石法只能生產(chǎn)碳酸鋰產(chǎn)品，而青海鹽湖提鋰可以實(shí)現(xiàn)鋰、鉀、硼的綜合利用，同時(shí)，解決了礦石法碳酸鋰生產(chǎn)原料嚴(yán)重依賴(lài)進(jìn)口的問(wèn)題。該技術(shù)可用于青海柴達(dá)木盆地及其他高鎂鋰比鹽湖鋰資源的分離提取。

在原有3 000 t碳酸鋰產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模下，青海鋰業(yè)公司已改擴(kuò)建成為年產(chǎn)10 000 t規(guī)模電池級(jí)碳酸鋰生產(chǎn)線(xiàn)，產(chǎn)品產(chǎn)量可滿(mǎn)足省內(nèi)鋰電池正極材料生產(chǎn)線(xiàn)需要。

Improvement of nickel electrolytic cell

ZHANG Yong-ping

The optimization and improvement of nickel electrolytic cell were carried out in view of the problems existing in the installation methods, structure, anticorrosion performance and overall dimension etc., the energy consumption was reduced and the service life was prolonged.

nickel electrolytic cell; installation method; structure; anticorrosion performance; improvement

張永萍(1984—)，女，青海湟中人，工程師，大學(xué)本科，主要從事濕法有色冶金設(shè)備技術(shù)工作。

2014-- 07-- 11

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1672-- 6103(2015)04-- 0040-- 03