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发展中的旋流电积技术

来源:未知 时间:2015-10-19 16:38 阅读次数:
  旋流电积技术在国外已经使用很多年了,在国内也被引进好几年了,一直在研究的单位有中南大学等,正在实际商业推广的公司有嘉兴科菲等,已经在直接使用的公司为有陕西瑞凯科技有限公司等。
  由于某些单位或者公司在极力渲染与夸大其实际效力,而大部分人员又对其无所了解,对其实际使用效果更是听出来的,所以其技术被神秘性广泛笼罩。
  我本人一直从事湿法冶金技术研发与设备更新,在加之动手能力相对较强,所以一般的设备在我的参与下都能够做出样本来。当然旋流电解槽也不会例外。通过对其的实际试验与工业试验,在这里就把瑞凯对旋流电解的了解分响给大家。
  一优点
  生产过程环保
  由于旋流电积槽为全封闭的,其外形就像一个两头封闭的圆柱体,在这样的密封下,电积时阳极所产生的的氧气氯气以及阴极产生的氢气液体的热气等所有气体都能够被完全抽走后集中无害化处理,同时水汽中所夹带的金属液能够悉数回收。所以生产现场很干净,没有酸雾等刺激性气体影响操作人员的身体健康,也没有金属盐类的挥发结晶,所以也不会对周边空气等环境条件产生不良影响,从而很环保。
  操作简单,能够实现储槽半自动化
  电解槽都是根据图纸一个一个整齐布局的,其底部是固定的,在运行过程中不需要像普通电积一样检查槽面,平板等,也不需要撕皮定耳等繁琐程序,所以只有装槽与出槽两个程序,人员可以减少很多。同时,出槽有专门的抓手,可以单个或者是几个一起吊抓,很简便。
  接触优良,单位时间产能高
  旋流电积的每个正极与负极都是用螺丝与母排独立紧固,接触点不会松脱,也不会像普通电积槽那样因为接触不良而发热,所以每个旋流电积槽的电流分部都很均一稳定,母线的电压损失也就降到了最低。由于旋流电积槽中的液体在快速的流动与混合中,所以阴极主金属离子的浓差激化梯度很小,这就意味着可以有更高的电流密度,从而使在单位时间内单位面积上金属的沉积物就更多,产能也就更高。我在做铜的时候,电流密度开到500-800,阴极液50多进去,15-20左右出来。做镍时,电流密度也是和铜差不多,在同样的进液流量时,液体落差就相对铜的要小1/3,具体原因后面说明。旋流电积他把普通平板电积面变为圆形,正极在中间,阴极环部四周,这样电流在阴阳极都会均匀分布,就不会出现像平板电解那样的中间薄四边厚或者是刀边飞边毛刺等不良现象。
  结构紧凑,布局模块化,死体积少。
  旋流电积槽外形都为圆形,并且每个电积槽都可以独立使用,也可以随意组合,所以对场地的要求较低,能够实现模块化组装,便于拆解与运输。对于现在用于工业生产的旋流电解槽。每个槽的电解液填充体积大概为40L左右,如果以30个为一组合,总的填充体为1.2m³,而电积阴极面积却达到了30平方,如果换位常规的电解槽,电解阴极面积为30平方,而填充的电解液的体积为多少呢?大家都算的出来吧。并且在旋流电积停机时,电极槽中的液体会直接自动放入贫液槽,这也减少了清槽环节,而主要是液体得以完全回收处理。
  二不足之处
  一次投资成本大
  外壳(阴极)。旋流电积槽的外壳既是电解槽的承重主体,也是作为电解环境的容器壁,同时还是电极,所以必须具备耐普通酸腐蚀与电化学腐蚀的特种材质,还要具备很好的强度,同时也要是电的良导体。所以在现实生产中,普遍使用316L牌号的不锈钢,也有的使用级别更高的钛材质。B:阳极。旋流电积的阳极要承受800—2000的电流密度,所以他已经超出普通铅阳极很多,要在这么高的电流密度下长期使用保持化学性质稳定而不被腐蚀,这对任何一种导体来说都实在是太难,况且液体中都含有或多或少的氯离子。在实际使用的是钛基涂稀贵金属,稀贵金属为钌铱钽铂钯金等一种金属或几种的混涂。即使是这样,一般的阳极都只能够使用2-3年就需要再次修复涂层。C:阴极附着片。在电积时,阴极的金属不可以直接在阴极外壳上结晶析出,这样就不能够把金属从外壳上剥离。在实际操作中是用一块大约0.2mm厚度的超薄钛皮附在外壳的内表面,这样金属就会在钛皮上结晶。达到生长周期后,会像抽管道一样把金属连同钛皮一起提出,然后将钛皮剥下来后再圈为圆形再次放入电极槽中进行下一轮的金属结晶析出(就像普通的种板一样)。这种钛皮的要求比较高,因为每次从阴极中取出时,都会与阴极外壳摩擦,所以质量的好坏直接影响其使用次数,在耐磨的同时有不能够太厚,厚了就不能够与阴极外壳紧密接触,导电就不均已,现在金川公司使用的钛皮都是日本进口的(实践证明鬼子的很多东西确实是我们万能的国人不能够山寨的)。D:端头与极端屏蔽器。端头一般都为由绝缘材料模压而成,而阴极与阳极的两极都需要做电流屏蔽,以防在高电流密度下两端头长飞边,造成极间短路。由以上测算,制造单个的阴极面积为1㎡的旋流电积槽,直接成本为2.5万左右。建设相同产能的电积生产线,旋流电积的投资是普通电解槽的2—3倍。但是占地面积却只有普通电积槽的一半。这主要是得益于高电流密度带来的高效的单位面积产能。虽然一次成本较大,但是使用起来,人工成本的降低,电流效率的提高,环保设备投入的大大减少,会让综合生产成本在12个月后抵消所有多出的设备成本,长时间的稳定运行才会体现他的优势,利润才会滚滚而来。
  动能消耗水平相对较高
  旋流电积有很高的单位产能,也就意味着单位时间内需要补充更多的金属离子,在液体浓度一定的情况下,流量就大了,况且每一个电解槽都是独立的供液与出液,这种状况下,普通的高位槽自流供液就不能够满足要求了。所以现实中都是每几组就要用泵直接供液,泵多了,电能消耗也就多了。所以相对能耗也就高了,但是总的算起来,单位能耗还是较低的哈。
  使用条件
  旋流电解确实有它的优点,但是它也不是像有的厂家鼓吹的那样只要是液体电积都行。说白了,旋流电积还是属于不容阳极下的无隔膜电积,无隔膜,就意味着阳极液与阴极液无法分开,那么阳极氧化反应时产生的酸就会混到阴极液中。那么就要求该金属在电积时,阴极的金属析出在一定范围内不受酸度波动的影响,那么能够满足条件的常规金属就只有铅锌铜的电积了,而对酸度有要求的镍钴锰等,就不太适用了,或许也能够使用,那么就是电流效率大大降低,部分电流就用于还原H离子了,(这也就是上面我提到的电积镍时液体镍离子浓度落差相比同小了的缘故,落差小了,也就是被还原的金属少了,那么相同的电流强度,电流效率就小了。)这样就不能够发挥旋流电积的优势了。所以这也是旋流电积现在只在铜的湿法冶炼上被工业化使用,而其他金属暂时就只停留在实验室了。根据此原理,我在阳极上使用了隔膜(2000目耐酸抗氧化膜),让阳极液能够不再污染阴极液而单独回收,这样电积镍时,电流效率居然稍稍超铜了(惊喜)。这就意味着我对旋流电解的理解是对的,同时也把他的适用范围给扩大了一步。但是这个旋流电积做金属锰与钴还是不行,因为在钛皮的交口处这两种金属容易脱离,在高电流密度下就会导通阴阳极。从而短路。不过我还会多做做实验,在没有走到山穷水尽之前,我都会认为有办法解决的,只是我还没有想到而已。
 
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