電鎳洗滌機組噴洗技術(shù)的優(yōu)化

彭宏道， 黃 湘

(中國瑞林工程技術(shù)有限公司, 江西 南昌 330031)

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電鎳洗滌機組噴洗技術(shù)的優(yōu)化

彭宏道， 黃 湘

(中國瑞林工程技術(shù)有限公司, 江西 南昌 330031)

為了提高鎳電解車間自動化作業(yè)水平，對電鎳洗滌機組噴洗技術(shù)進行優(yōu)化，采取前期預(yù)熱、中間洗滌、后期吹干，并結(jié)合洗滌水循環(huán)利用、分段洗滌、洗滌水分區(qū)收集及過濾的清潔生產(chǎn)工藝，使電鎳的清潔效果得到顯著提高，表面質(zhì)量達到了Ni9996的要求。

電鎳； 噴洗； 清潔生產(chǎn)； 循環(huán)水

0 引言

甘肅省某公司是中國最大的金屬鎳鈷生產(chǎn)基地，該公司鎳冶煉廠的一、二、三電解車間陰陽極板的作業(yè)大都采用人工操作的方式。2010年公司在第四電解車間實施了60 kt/a電鎳擴能改造[1]，在國內(nèi)外首次采用洗滌機噴洗電鎳，并于2012年8月調(diào)試成功后投入生產(chǎn)。生產(chǎn)期間，整條生產(chǎn)線運行平穩(wěn)，實現(xiàn)了抽棒、傾翻、堆垛自動化，但也存在電鎳洗滌效果不理想的問題。通過改進優(yōu)化，采用前期預(yù)熱、中間洗滌、后期吹干，并結(jié)合洗滌水循環(huán)利用、分段洗滌、洗滌水分區(qū)收集及過濾的清潔生產(chǎn)工藝，電鎳的表面質(zhì)量達到了Ni9996的要求。

1 電鎳洗滌機組的組成及生產(chǎn)工藝流程

電鎳洗滌機組是集機械、液壓、氣動、電氣控制為一體的自動化生產(chǎn)線，具有電鎳受板、轉(zhuǎn)運、洗滌、挑板、密集、抽棒、傾翻、堆垛等功能，由受板鏈運機、轉(zhuǎn)運小車、洗滌鏈運機、密集鏈運機、廢板裝置、抽棒裝置、廢板轉(zhuǎn)運裝置、輸出鏈運機、循環(huán)水系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)組成，其工藝流程圖見圖1。

圖1 洗滌機組的工作流程

2 電鎳洗滌的技術(shù)難點

電鎳洗滌需要清洗鎳板上的電解液以及附著的結(jié)晶體。電解液很容易清洗，難點是結(jié)晶體的洗滌。

電鎳由導(dǎo)電棒、吊耳、鎳板三部分組成，電解過程中，結(jié)晶容易形成的位置主要分布在電流截面突變處(見圖2)，此位置需要重點沖洗。

陽極隔膜電解中形成的結(jié)晶，在導(dǎo)電棒、鎳板上的粘結(jié)力非常強，為了將電解過程中在電鎳上形成的結(jié)晶體洗滌干凈，需要根據(jù)車間環(huán)境條件控制洗滌水的溫度，水溫太低，結(jié)晶體難以溶解被清洗下來，水溫過高，則會加劇后期返析銅。

圖2 電鎳上的結(jié)晶體

另外，鎳電解精煉過程中，雜質(zhì)銅以CuCl2或CuSO4的形式存在于電解液中[2]，而銅的電極電位比鎳高，當(dāng)結(jié)晶體溶解后，含有Cu2+的結(jié)晶水滴落到鎳板上，Ni會置換出結(jié)晶溶液中的Cu2+，鎳板表面產(chǎn)生返析銅，從而影響鎳板的純度?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式為：

(1)

(2)

因此，電鎳洗滌的技術(shù)難點有三個方面：控制洗滌水的溫度；控制噴嘴的沖洗角度；預(yù)防洗滌后期返析銅的出現(xiàn)。

3 洗滌技術(shù)優(yōu)化

針對生產(chǎn)中存在的問題，對電鎳洗滌機組進行優(yōu)化，調(diào)整工藝參數(shù)，達到了預(yù)期的效果。

3.1 前期預(yù)熱

電鎳由受板鏈運機逐塊送入到洗滌區(qū)，并以300 mm距離分開，以便噴淋水沖洗電鎳。

前期預(yù)熱主要是由于結(jié)晶體粘結(jié)性很強，如不預(yù)先加熱直接清洗，則洗滌需要很長的區(qū)域，導(dǎo)致洗滌效率低且設(shè)備能耗高。

機組循環(huán)水系統(tǒng)采用蒸汽加熱洗滌水，蒸汽溫度120 ℃左右，改造過程中用管道將此蒸汽引至洗滌區(qū)，以實現(xiàn)結(jié)晶體的預(yù)熱。蒸汽能夠在較短的時間內(nèi)溶化結(jié)晶體，并且其具有一定的速度，能夠?qū)^大的結(jié)晶體起松動的作用，降低后期的沖洗難度。

3.2 中間洗滌

經(jīng)過前期預(yù)熱處理，電鎳進入洗滌區(qū)的中段，大流量的洗滌水從上往下，從兩側(cè)向中間進行沖洗。在結(jié)晶體聚集區(qū)需要重點布置噴嘴，噴嘴的分布遵循從上向下逐漸減少的原則，鎳板本體部分只需要沖洗附著的電解液，流下的洗滌水基本就可以清洗干凈，不必再設(shè)置過多的噴嘴。圖3為噴嘴的典型布置方案。

圖3 噴嘴的典型布置方案

中間洗滌區(qū)段需要重點控制洗滌水的溫度，機組中采用PLC閉環(huán)控制。在水箱側(cè)面安裝有熱電偶，實時監(jiān)測洗滌水的溫度，當(dāng)水溫下降時，PLC發(fā)出控制指令驅(qū)動蒸汽管路中的氣動球閥打開，蒸汽對洗滌水進行加熱，水溫上升至設(shè)定值時氣動球閥自動關(guān)閉。系統(tǒng)中的洗滌水能夠維持在某一溫度范圍內(nèi)。

3.3 后期吹干

電鎳經(jīng)中段洗滌后，進入洗滌區(qū)的后段，由于洗滌過程中有部分水濺到導(dǎo)電棒及吊耳的夾縫內(nèi)形成水滴，需要進行處理，否則液滴落到電鎳板面上產(chǎn)生返析銅。因此，在洗滌區(qū)后段進行吹干處理。

用處理過的蒸汽對電鎳進行吹干，蒸汽很容易將水滴吹掉，并且蒸汽有一定的溫度，能夠加強導(dǎo)電棒和吊耳表面上水膜的蒸發(fā)，在一定程度上也控制了水滴的滴落。

經(jīng)過前期預(yù)熱、中間洗滌、后期吹干，電鎳被清洗得很干凈，圖4為洗滌區(qū)配置圖。

圖4 洗滌區(qū)配置圖

4 清潔生產(chǎn)工藝

為了提高洗滌水的利用率，提高車間的清潔生產(chǎn)水平，進行了以下幾方面改進。

4.1 洗滌水循環(huán)利用

清潔的洗滌水在洗滌電鎳后，如果直接作為廢水排放，車間的廢水排放量增加約80 m3/h。由于一次洗滌后的水質(zhì)依然能夠滿足洗滌要求，故將洗滌水循環(huán)利用，不僅大幅度減少了車間水的用量，同時也減少了用于水加熱的蒸汽用量。

4.2 分段洗滌

分段洗滌是指將洗滌區(qū)的中間洗滌段分為三段，各段的洗滌重點突出：

(1)第一段主要是洗滌導(dǎo)電棒的吊耳區(qū)域；

(2)第二段主要是從側(cè)面洗滌吊耳與鎳板之間的過渡鉚接區(qū)域；

(3)第三段是洗滌鎳板板面，重點是板面上沿的結(jié)晶體線。

此洗滌方案按照從上而下、從外側(cè)向里面的洗滌順序，能夠在有限的洗滌區(qū)域內(nèi)，用較少量的水將電鎳洗滌干凈。

4.3 洗滌水分區(qū)收集及過濾

洗滌水在噴淋后流至洗滌箱內(nèi)，通過洗滌箱的下水管流回到水箱中。洗滌水的分區(qū)收集及過濾原理如圖5。

循環(huán)水系統(tǒng)中設(shè)有3個水箱，對應(yīng)于洗滌箱中的1#、2#、3#洗滌子區(qū)，電鎳首先進入1#洗滌子區(qū)， 1#水箱中的洗滌水清潔程度最差，隨著洗滌過程的深入，2#水箱和3#水箱接收的水質(zhì)越來越好。系統(tǒng)補充的清潔新水從3#水箱進入，3#洗滌區(qū)返回的水在水箱中沉淀過濾后，上清液通過溢流口A流至2#水箱的B口，同理2#水箱的上清液溢流至1#水箱。

圖5 洗滌水的分區(qū)收集及過濾

隨著洗滌的深入，噴淋至電鎳表面的洗滌水逐漸潔凈，實現(xiàn)了洗滌水多級過濾沉淀、多重利用，循環(huán)水的用量降至最低水平，達到了節(jié)能減排的目的。

5 結(jié)語

電鎳洗滌機組為國內(nèi)外首次研發(fā)的設(shè)備，投產(chǎn)前期洗滌效果欠佳。通過對電鎳洗滌機組技術(shù)創(chuàng)新與優(yōu)化，電鎳的洗滌效果得到了顯著改善，洗滌質(zhì)量達到了成品庫的要求，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。該設(shè)備具有一定的應(yīng)用前景。

[1] 陳浩.國產(chǎn)鎳電解聯(lián)動機組的研發(fā)與應(yīng)用[J]. 有色冶金設(shè)計與研究，2014，35(5)：50.

[2] 李林.無定型金屬硫化物用于鎳電解陽極液深度除銅的研究[D].長沙：中南大學(xué)，2014：4-5.

Optimization of spraying technology of nickel cathode washing unit

PENG Hong-dao, HUANG Xiang

In order to improve the automation level of nickel tankhouse, optimization of spraying technology of nickel cathode washing unit was carried out. The process of pre-heating, intermediate washing and post-drying was adopted, combining the clean production processes of wash water recycling, staged washing, washing water collection by areas and filtered, so that nickel cathode cleaning effect was significantly increased and the purity reached Ni9996.

nickel cathode; spraying; clean production; cycling water

彭宏道(1984—),男，湖南婁底人，碩士，工程師，從事冶金機械及電氣的設(shè)計與研發(fā)工作。

2015-12-16

TF815

B

1672-6103(2016)05-0042-03