重金属-电流效率-槽电压 PPT课件

6 4 3电流效率 槽电压及电能消耗 6 4 3 1电流效率及其影响因素由于阴极之间短路 电解槽漏电 阴极化学溶解及其它副反应会降低电流效率 各工厂的电流效率在89 92 之间 影响电流效率的因素有 电解液中的锌 酸含量 电解液的温度 电流密度 电解液的纯度 漏电影响 析出周期 添加剂的使用情况 为了提高电流效率 视情况可采取如下措施 1 提高电流密度 增大极化 使氢的超电压增加 定程度上减少其它有害杂质的影响 电流密度愈大 则溶液含锌量必须升高 因而酸度可以增大 温度可以高些 同时必须加速溶液的循环量 一般采用的电流密度为350 600A m2 控制好电解液温度 由于电流通过电解槽时 使得溶液温度升高 电流密度愈大 这种效应就愈显著 各厂电解液的温度一般30 40 提高温度能降低电解液的比电阻 但另方面降低氢的超电压 对于高电流密度的电解 由于保证了足够高的氢超电压 可以使温度适当升高 加速电解液的循环 一是保持电解液在槽内必须的浓度 二是有足够好的对流降低扩散层厚度 显然 电流密度的增加 就要求电解液的循环量加大 循环流量安下式计算 2 控制好电解液成分 电解液含锌高 有利于扩散和提高阴极电流效率 在500 550A m2的电流密度下 维持电解液锌45 55g L 若电解液含锌低 则硫酸浓度相对增大 使阴极附近的锌离子浓度发生贫化现象 造成阴极上析出锌的反溶解 提高酸度使氢的析出电势向正方移动 将有利于氢的析出 使电流效率降低 合理使用添加剂 加入骨胶能抑制枝状锌的生长 提高电流效率 但使电阻增加 添加过多还使锌片发脆 骨胶应控制在0 01 1 0g L 实验证明 在电解液中存在镍 钴 添加剂的作用较大 而铜 锑存在时 添加剂的作用较小 3 6 4 3电流效率 槽电压及电能消耗 2 槽电压槽电压就是电解槽内相邻的阴阳极之间的电压降数值 一个电解槽的电压由下列部分构成 理论分解电压 V理 超电压 电解液电阻电压降 V液 阴阳极电阻电压降 V极 阳极泥电阻电压降 V泥 及接触点电阻电压降 V接 即 V槽 V分 V液 V极 V泥 V接 V理 V液 V极 V泥 V接硫酸锌的分解电压V分包括理论分解电压 V理 与超电压 即 4 可见硫酸锌的分解电压与电流密度 电解液温度及锌 酸含量等有关 一般为2 4 2 8V 电解液中的电阻电压降约0 4 0 6V 阴阳极板电阻电压降 包括板 导电棒 导电头及接触点的电阻电压降 约0 02V 阳极泥的电阻电压降随着电解的进行和阳极泥的增厚而增加 大概在0 12 0 17V之间 并与阳极泥的结构 性质电流密度有关 3 电能消耗湿法炼锌每生产一吨锌消耗电能3800 4000kWh 而电积过程占到3000 3500kWh 计算公式为 W 实际消耗的电能 析出锌产量 1000V q 5 W 每吨阴极锌的直流电单耗V 槽电压q 锌的电化当量 1 22g A h 电流效率目前各炼锌厂的电流效率都在90 2 槽电压为3 2 0 2V 则吨锌的电耗为3000 3200kWh 根据1985 1995 和2000年世界各锌厂的调查 每吨阴极锌直流电单耗分别为3181 3191 3203kwh变化不大 这部分能耗占整个生产锌锭的总能耗的80 左右 占湿法炼锌成本的20 左右 可见降低每吨阴极锌直流电单耗是降低生产成本重要的一方面 必须采取一切措施降低槽电压并努力提高电流效率 6 6 4 4锌电解车间的主要设备及生产实践 锌电解车间的主要设备有 电解槽 阴极 阳极 供电设备 载流母线 电解液冷却设备及剥锌机 电解槽电解槽按制作材质分有 钢筋混泥土电解槽 塑料电解槽 玻璃钢电解槽等 电解槽尺寸 2 4 55m 宽0 8 1 2m 深1 2 5m 为保证电解液的正常循环 阴极边缘到槽壁的距离一般为60 100mm 阴极距槽底400 600mm 以便阳极泥平静地沉积在槽底 电解槽内装入的阴极片数在12 40片 电解槽的结构图见6 21 图6 21电解槽结构图1 槽体2 软聚氯乙烯衬里3 溢流堰4 沥青油毛毡 7 电解槽一般按行列组合 配置在一个水平上 构成供电回路系统 电路按槽与槽串联 槽内电极并联的方法连接 一个车间内的电解槽的配置原则是 紧凑而便于操作和维修 供电液线路最短 而漏电可能最小 到电极用铜板或铝板做成 一般连接列与列之间的导电板用铜板 而电解槽至供电所之间的导电板用铝板 电解车间的直流电来自整流间 整流设备有汞弧整流器和硅整流器 由于硅整流器的整流效率高 98 没有汞毒气发生 操作维护也方便 现在所有工厂均采用硅整流器 8 6 4 4锌电解车间的主要设备及生产实践 阳极多数工厂的阳极是Pb Ag 0 5 1 合金制成 制造工艺简单 但由于含银高而造价较贵 近年来Pb Ag Ca Ag0 25 Ca0 05 合金阳极 Pb Ag Ca Sr Ag0 25 Ca0 05 1 Sr0 05 0 25 合金阳极被越来越多的电积生产厂家所重视 这种阳极具有高强度 耐腐蚀 使用说明长 6 8年 使用时表面形成的PbO2 MnO2较致密 使析出的锌含铅低 降低阳极电位 降低电能消耗 但其制造工艺复杂 阳极尺寸由阴极确定 一般长900 1077mm 宽620 718mm 厚5 6mm 重50 70kg 长与宽约小阴极20mm 图6 22阳极 9 6 4 4锌电解车间的主要设备及生产实践 阴极阴极由导电板 导电棒 铜导电头 导电片 和阴极吊环组成 用压延纯铝板 99 5 制成 阴极一般长1020 1520mm 宽600 900mm 厚2 5 5mm 重10 12kg 其尺寸通常比阳极的宽10 40mm 现代电锌厂采用较低的电流密度 300 400A m2 延长剥锌周期为48h 增大阴极有效面积至1 6 2 3 2 6m2 甚至扩大到3 2m2 电解槽尺寸也扩大到4 55 1 23 2 15m3 图6 23阴极1 阴极铝板2 导电棒3 导电片4 提环5 聚乙烯绝缘边 10 6 4 4锌电解车间的主要设备及生产实践 11 锌电积时 由于电解液等的电阻而产生叫焦耳热 虽然电解液通过蒸发及辐射散热 但发热量仍然要超过散失的热量因此电解槽内的电解液温度会升高 正常的电积过程必须维持一定的温度 所以要对电解液进行冷却 电解液的冷却分两种 即槽内分别冷却与槽外集中冷却 目前槽内分别冷却方式已被槽外集中冷却所代替 此时 槽内电解液的循环速度约比原来增大10倍 目前采用的集中冷却设备有强制通风冷却塔与真空蒸发冷却机两种强制通风冷却塔是使电解液加入电解槽之前 先从上至下通过一个冷却空塔 在该塔的下部强制鼓风 使空气在与溶液逆流运动的过程中 带走大量蒸发的水分 达到降低电解液温度的目的 设备构造简单 便与清理塔内结垢 缺点是动力消耗大 受地区条件限制 同时还受季节和空气湿度的限制 12 6 4 4锌电解车间的主要设备及生产实践 冷却塔目前采用的集中冷却设备有强制通风冷却塔与真空蒸发冷冻机两类 云南金鼎锌业XMT 50m2圆形空冷塔 13 电解液的真空蒸发冷却过程 就是将电解液从高位槽通过1 2 3级串联的蒸发器 利用一定压力的蒸发从喷嘴中高速喷出 在蒸发器内造成一定的负压 使流经蒸发器内的电解液在低温度下沸腾 水的汽化带走大量热量 于是流出的电解液温度下降 蒸发器内的电解液在水量约为加入新电解液量的10 电解液的温度从40 50摄氏度可降到29 35度 由于蒸发带走了电解液中的部分水分 这就允许在洗涤锌渣时多加水 从而可以提高锌的回收率 14 电解车间的正常操作主要是出装槽与剥锌 过去都是用人工操作 劳动强度大 电解车间的