乙烯基树脂整体电解槽在镍电解中的应用.pdf

中?有色冶会
A卷生产实践篇·设备及自动化
乙烯基树脂整体电解槽在镍电解中的应用
张诗光',陆业大2,赵重',辛怀达
(1.金川集团股份有限公司,甘肃金昌737100;2.中国恩菲工程技术有限公司,北京100038)
摘要」介绍了乙烯基树脂整体电解槽在金川集团镍精炼厂电解车间的运行情况,从充槽条件、尺す
稳定性、耐腐蚀性能及槽间电压等方面论述了该电解槽的特性,并以全寿命分析法对比分析了乙烯基树
脂整体电解槽和现用的钢筋混凝土加玻璃钢内衬电解槽的经济性。
关键词]乙烯基树脂整体电解槽;镍电解;全寿命分析法
[中图分类号]TF815
文献标识码」B
文章编号」1672-6103(2013)03-0042-04
再言
率(97%左右),并且电解液在净化过程中浄化渣夹
金川集团镍精炼厂电解车间设计总产能为带而造成的损失,使得电解液中的镍离子浓度不断
6万t,车间内共配置有电解槽796台,其中,电解工下降。为了防止电解液中镍的贫化,确保生产正常
序生产槽共700合,造液工序造液槽共96台,全部采进行,必须保持金属离子的平衡。硫化镍电解每生
用钢筋混凝土槽体内衬玻璃钢形式。该类型电解槽产上t电解镍需补充约0.2t镍量,电解造液是补充电
最长使用年限可达10a左右,但是在运行过程中玻解液中镍离子的有效方法之
璃钢内衬层经常发生局部鼓泡、脱层及开裂,进而造
金川集团镍精炼厂电解车间造液工序主要是通
成混凝士槽体腐蚀破坏,需要频繁地停车对其进行过酸性造液电解的方式为电解生产补充富镍溶液。
维修,严重影响生产效率。据统计,电解槽平均每年电解液中含有碗酸、盐酸及镍、铜等金属离子。酸性
的维修量约占总量的15%~20%左右。
造液工序的阳极过程与正常电解的阳极过稈完全相
近年来,由于乙烯基树脂整体电解槽具有优良同,都是硫化镍阳极发生溶解;阴极过程则与正常电
的耐腐蚀性能、抗渗透性能、绝缘性能,其逐渐成为解完全相反,正常电解中主要是镍离子在阴极还原
我国治金行业电解槽设备应用趋势。根据国外企业析出,并且通过控制电解液呈弱酸性(pH=4-5)防止
应用经验,该类型电解槽可完全解决钢筋混凝土加和减少氢的析出,而酸性造液过程是将电解液酸度
玻璃钢内衬电解槽使用中存在的问题,同时还能有调整至pH=0,6,使氢优先于镍在阴极上析出,从而
效减少电能泄漏及损耗。为了解决目前存在的问使电解液中的镍离子得以富集。由于铜离子的析出
题,同时为全面推广应用乙烯基树脂整体电解槽进电位比镍阴极析出电位止,所以电解液中的铜离子
行技术调研,2011年3月金川集团镍精炼厂电解车会在阴极上与氢一起析出,在阴极上形成海绵铜。
间选择国内生产企业天华化工机械及自动化研究设
造液过程的主要反应及参数如下:
计院生产的乙烯基树脂整体电解槽应用在镍电解造
阴极反应2H+2e=H2
液工序。
Cu2*+2e=Cu
(2)
原电解槽的特点及运行情况
阳极反应Ni3S2-6e=3Ni2+2S
Cu-s-4e=2cu+s
(4)
造液工序工况
电解液成分:H2S0-40g/L.,CI60~80g/L,Ni2'40
在镍的可溶性阳极电解过程中,由于阳极杂质56L,Cu的影响,阳极电流效率(86%左右)低于阴极电流效
电解液温度:70℃,短时可达90℃。
作者简介]张诗光(1966一),男,教授级高级工程师。
阴阳极板:硫化镍阳极37片,紫铜薄片阴极36
[收稿日期]2012-09-04
片;阴极周期7d,阳极周期14d。
2013年6月第3期
张诗光等:乙烯基树脂整体电解槽在镍电解中的应用
43?
电解槽尺寸:内腔净尺寸7320mmx1130mmx进行停车维修,频繁的停车维修严重影响牛产正常
1480mm。
进行,使生产效率降低。
电解槽总载荷:23t。
3)玻璃钢衬里制作和修补需专业队伍在现场
1.2原电解槽的特点及运行情况
施工,工序多,时间长,质量难以控制。
电解槽内衬防腐蚀最早采用的是内衬铅板和内
(4)电解槽报废后,玻璃钢衬里和受电解液侵蚀
衬PVC板,但是这两种内衬类型都有明显的技术缺的槽体不能回收利用,造成环境污染。
陷,铅板硬度较低很容易被阴阳极板和残极刮破损
2乙烯基树脂整体电解槽的特点及应用
坏,PVC板在高温下力学性能下降很快,容易老化脆
2.1乙烯基树脂整体电解槽的特点
裂。鉴于上述不足,这两种内衬电解槽应用后很快
乙烯基树脂整体电解槽于上世纪80年代末在
被淘汰。
上世纪80年代,玻璃钢内衬开始作为电解槽防国开发成功,首先应用于电解铜工艺,随后推广到
锌、镍、锰、钴等其它金属的湿法治炼工艺中。日前
腐衬里,并于90年代趋向成熟并推广普及。用于玻
这种电解槽已被全球20多个国家70多家企业采用
璃钢内衬的树脂类型有环氧树脂、呋喃树脂、酚醛树
脂、不饱和聚酯树脂及乙烯基酯树脂等;增强纤维主具有使用寿命20a以上的应用实例。该电解槽制造
要是玻璃纤维布和玻璃纤维毡。钢筋混凝土内衬玻材料是由耐腐蚀性能优异的乙烯基树脂和高纯度耐
璃钢电解槽是先用混凝土材料浇锛制作电解槽樽段石英砂骨料及其它助剂混配而成的树脂混凝士,
采用整体浇铸一次成型工艺,不用二次粘贴内树材
体,然后用树脂作为粘结剂使纤维层渗透树脂后紧
密贴合于混凝土槽体表面,通过固化剂引发的化学科层,这样保证了电解槽既有高的力学强度,又有优
固化反应,使纤维和树脂及其它辅助材料结合成且良的耐腐蚀性能和抗渗透性能,从根本上解决了内
付型电解槽的技术缺陷。
有高机械强度且具有优良耐蚀性能的防腐衬里层。
相对于其他内衬材料,玻璃钢内衬具有机槭强
基于现代化电解车间的设计理念以及该类型电
解槽的技术特点,电解槽设备的要求已经越来越精
度高、粘结强度高、抗冲击性能好等优点,但是其仍
密化,并且成为行业共识。乙烯基树脂整体电解槽
然克服不了内衬型电解槽双层结构的技术缺陷:
在材料性能、制造精度、安装精度等方面都达到了较
旦内衬层损坏后槽体很快就会被电解液腐蚀破坏
高的水平,这在某种程度上促进了电解槽车间的自
金川公司电解车间钢筋混凝土内树玻璃钢电解
动化进程和技术装备的更新换代。例如,在该电解
槽的腐蚀照片如图1所示。
槽槽体上可精确地布置定位锥,实现电解槽与吊车
的准确对接;可通过与附件的准确配合而实现阴阳
极的精确限位,从而保证产品质量;可实现电解槽与
酸雾处理装置的一体化设计,优化电解车间生产环
境
2.,2乙烯基树脂整体电解槽的应用
2.2.1性能参数
金川集团上世纪90年代中期就开始关注乙烯
图1钢筋混凝土内树玻璃钢电解槽腐蚀情况基树脂整体电解槽的发展及其在国内的应用情况
多年来的实践表明,这种电解槽存在明显的不并于本世纪初开始试用考核该类型电解槽。最早在
足
铜电解上试用华东某厂家的乙烯基树脂整体电解
(1〕玻璃钢内衬在高温电解液腐蚀渗透下,局部槽,运行几个月后电解槽四角开裂;后试用东北某厂
经常出现鼓泡、开裂及脱粘等问题;玻璃钢衬里极易家的乙烯基树脂电解槽,虽然没有出现开裂现象,但
被阴阳极板吊装刮伤或者被残极板坠落砸坏;电解该电