CN102534690B - 湿法电解锰、锌的电解后续工段自动化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种湿法电解锰、锌的电解后续工段自动化处理方法：通过机械手抓取阴极板出槽，同时机械手上的毛刷将阴极板上挟带的电解液刷沥回槽；对阴极板进行钝化处理；将阴极板运送至上料架，后依次传送至抛硫装置抛除硫酸铵、至剥片前清洗装置清洗、至烘干装置烘干、至剥片整形装置剥片及整形、至酸洗装置进行酸洗、至抛光装置机械抛光、至剥片后清洗装置清洗后，传送至下料架；机械手再自下料架处抓取阴极板，对其进行上玻璃水处理后，定位插回电解槽。本发明方法可减少清洗用水量，降低环境污染，改善工人的操作条件，降低操作现场空气中粉尘浓度，降低剥离工序的噪声。同时减少操作人员，具有显著的环境、经济和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及电解锰、锌的电解后续工段污染物减排及自动化技术，具体来说是使用机械自动化技术对电解锰、锌后续工段的污染物进行减排和资源化利用。
背景技术
现有湿法电解锰、锌一般采用“浸出—净化—电解”的生产工艺方法。主要是采用化学反应，制得湿法电解溶液，经过“沉降—过滤—深度净化—过滤”得出锌或锰溶液，加入添加剂后，作为电解液进入电解槽电解，生产出金属锰或锌。在电解过程中，作为阴极的阴极板的表面上会附积一层金属锰或锌。电解过程结束后，取出阴极板，经烘干后，通过人工或机械的方法，使附积在阴极板表面上的金属锰或锌与阴极板相分离，最后收集从阴极板分离出的金属。阴极板上的金属锰或锌被分离后，该阴极板再次作为阴极插入电解槽中使用。由于阴极板在通过人工或机械方法分离金属的过程中会发生变形，因此阴极板不容易准确插入电解槽中，从而直接影响电解槽电解工作的正常进行。
在上述工序中，存在以下问题：一是污染严重，阴极板出槽时从电解槽带走大量电解液(含剧毒物质硒、高浓度的硫酸铵和锰、锌离子)，在钝化过程中又挟带高浓度钝化液(含一类危险物重铬酸钾)，随后的清洗洗过程使污染物进入废水，剥离过程产生含上述各污染物的大量粉尘；二是各工序均为人工操作，工人劳动条件差，劳动强度很大。
本发明针对上述问题，采用一套电解后续工段全自动生产线的新技术，在实现后续工段自动化的同时解决了环境污染问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种湿法电解锰、锌的电解后续工段的全自动生产线技术，得以在湿法电解锰、锌的电解后续工段减少污染、节约资源；同时实现电解后续工段的自动化。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种湿法电解锰的电解后续工段自动化处理方法，该方法利用阴极板自动化处理装置实施，所述阴极板自动化处理装置包括：
设置于电解槽左右两侧的两道导轨；
可沿导轨滑动的机械手机架，机械手机架上设有可沿机械手机架在竖直和垂直于导轨两个方向上平动的机械手，机械手上设有毛刷；
设置于电解槽后侧的后续工段机架，所述两道导轨延伸至该后续工段机架的左右两侧；该后续工段机架上依次设有钝化槽、上料架、抛硫装置、剥片前清洗装置、烘干装置、剥片整形装置、酸洗装置、抛光装置、剥片后清洗装置、下料架及玻璃水槽；上述各装置呈U型设置，所述钝化槽和玻璃水槽位于U型的两自由端且均与电解槽相邻；该后续工段机架上还设有可将阴极板依序传送至上述各装置处的传送装置；
所述的处理方法包括如下步骤：
a.通过机械手抓取阴极板并将其提升出电解槽，同时机械手上的毛刷将阴极板上挟带的电解液刷沥回电解槽；此后，机械手运行到钝化槽上方，将阴极板放入钝化槽中进行钝化处理；钝化处理后，机械手再抓取阴极板并将其提升出钝化槽，同时毛刷将阴极板上挟带的钝化液刷沥回钝化槽；
b.机械手将阴极板运送至上料架，所述传送装置将阴极板传送到抛硫装置处抛除硫酸铵；
c.传送装置将阴极板传送至剥片前清洗装置进行清洗，再将其传送至烘干装置处烘干；
d.传送装置将阴极板传送到剥片整形装置处，对阴极板进行剥片及整形处理；
e.传送装置将阴极板传送至酸洗装置进行酸洗，后将其传送抛光装置处进行机械抛光，再将其传送至剥片后清洗装置进行清洗后，传送至下料架；
f.机械手自下料架处抓取阴极板，将其置于装有硅酸钠水溶液的玻璃水槽内上玻璃水，后将其运送回电解槽上方，定位后插回电解槽。
如上所述的处理方法，其中优选地，步骤a中，机械手提升的速度为1m/s，机械手在水平方向上的运行速度为1～2m/s；阴极板自出电解槽至进入钝化槽的时间在40秒之内。
一种湿法电解锌的电解后续工段自动化处理方法，该方法利用电解锌阴极板自动化处理装置实施，所述电解锌阴极板自动化处理装置包括：
设置于电解槽左右两侧的两道导轨；
可沿导轨滑动的机械手机架，机械手机架上设有可沿机械手机架在竖直和垂直于导轨两个方向上平动的机械手，机械手上设有毛刷；
设置于电解槽后侧的后续工段机架，所述两道导轨延伸至该后续工段机架的左右两侧；该后续工段机架上依次设有上料架、抛硫装置、剥片前清洗装置、烘干装置、剥片整形装置、酸洗装置、抛光装置、剥片后清洗装置及下料架；上述各装置呈U型设置，所述上料架和下料架与电解槽相邻；该后续工段机架上还设有可将阴极板依序传送至上述各装置处的传送装置；
所述的处理方法包括如下步骤：
a.通过机械手抓取阴极板并将其提升出电解槽，同时机械手上的毛刷将阴极板上挟带的电解液刷沥回电解槽；
步骤a之后，采用与如前所述方法中的步骤c-e相同的操作进行处理；
f.机械手自下料架处抓取阴极板，将其运送回电解槽上方，定位后插回电解槽。
如上所述的处理方法，其中优选地，步骤a中，机械手提升的速度为1m/s，机械手在水平方向上的运行速度为1～2m/s。
如上所述的处理方法，其中优选地，步骤c和e中的所述清洗是采用多级逆流清洗，最后一级采用清水对阴极板进行清洗，之前的每一级均使用其后一级清洗过的水对阴极板进行清洗。
如上所述的处理方法，其中优选地，步骤c中的所述烘干是采用负压密封式烘干。
如上所述的处理方法，其中优选地，步骤d中的所述剥片处理是利用金属的弯曲率不同，采用汽锤敲打阴极板的方法将电解质层从阴极板上振落，从而实现剥片，并同时实现阴极板的整形。
如上所述的处理方法，其中优选地，步骤f中的所述定位是采用摄像和/或激光精准定位技术，令机械手运行的位置公差小于等于2mm。
如上所述的处理方法，其中优选地，在所述阴极板自动化处理装置的后续工段机架上，位于剥片整形装置和酸洗装置之间，还设有一个观察工位，供工作人员观察电解后续工段的进行状况。
一种用于湿法电解锰、锌的电解后续工段处理方法的阴极板自动化处理装置，它包括：
设置于电解槽左右两侧的两道导轨；
可沿导轨滑动的机械手机架，机械手机架上设有可沿机械手机架在竖直和垂直于导轨两个方向上平动的机械手，机械手上设有毛刷；
设置于电解槽后侧的后续工段机架，所述两道导轨延伸至该后续工段机架的左右两侧；该后续工段机架上依次设有钝化槽、上料架、抛硫装置、剥片前清洗装置、烘干装置、剥片整形装置、酸洗装置、抛光装置、剥片后清洗装置、下料架及玻璃水槽；上述各装置呈U型设置，所述钝化槽和玻璃水槽位于U型的两自由端且均与电解槽相邻；该后续工段机架上还设有可将阴极板依序传送至上述各装置处的传送装置。
一种用于湿法电解锌的电解后续工段处理方法的阴极板自动化处理装置，它包括：
设置于电解槽左右两侧的两道导轨；
可沿导轨滑动的机械手机架，机械手机架上设有可沿机械手机架在竖直和垂直于导轨两个方向上平动的机械手，机械手上设有毛刷；
设置于电解槽后侧的后续工段机架，所述两道导轨延伸至该后续工段机架的左右两侧；该后续工段机架上依次设有上料架、抛硫装置、剥片前清洗装置、烘干装置、剥片整形装置、酸洗装置、抛光装置、剥片后清洗装置及下料架；上述各装置呈U型设置，所述上料架和下料架与电解槽相邻；该后续工段机架上还设有可将阴极板依序传送至上述各装置处的传送装置。
本发明技术可通过工业计算机严格控制出槽、逆洗等工序的速度、位置、物料量等参数，以实现整个电解后续工段的自动化运行。
本发明的有益效果为：
本发明方法针对电解锰、锌电解废水产生的关键环节，在出槽和钝化工序后各增加一个机械手刷沥工序，利用机械手上的毛刷将阴极板挟带大量液体刷沥回槽，减少液体外带和滴、漏、洒。此工序可削减湿法电解锰、锌的后续工段出槽时阴极板挟带电解锰(锌)液量60％-80％，削减钝化出槽时挟带重铬酸钾钝化液量60％-80％，大大降低了环境污染，同时节省了电解液及钝化液。
本发明的清洗工序采用多级逆流清洗技术，最后一级采用清水对阴极板进行清洗，并可通过针喷技术定量控制清水用量，之前的每一级均使用其后一级清洗过的水对阴极板进行清洗，充分将阴极板上的杂质冲刷下来。通过此种技术，实现循环利用清洗水，可减少清水用量60％-80％，同时实现电解锰、锌行业废水总量大幅度削减。此外，清洗装置采用两组滚筒毛刷分布在阴极板两侧，一边喷水一边通过毛刷滚动对阴极板进行清洗，使阴极板上钝化后重铬酸钾残留液洗尽，避免锰片、锌片的污染。
本发明的烘干工序采用负压密封式烘干，大大降低操作现场空气中含有剧毒物质硒和一类危险品六价铬的粉尘浓度。
本发明将电解锰、锌后续工段中从阴极极出槽到入槽的多个传统的重污染且独立的工序，开发成集各工序设备于一体的成套流水线，使人工操作转化为机械自动化，在明显降低环境污染、改善工人劳动条件的同时还可减少操作人员。
本发明所用装置相关设备均可采用成熟的工业计算机和程序进行全自动化控制，并且均作防腐防酸处理，确保其在运行过程中稳定可靠。本发明所用装置还可以在大跨度(20～30m)、长距离(60～80m)的生产流水线上应用激光精准定位技术，使得机械手在各个方向上的往复运动保持极高的定位精度，位置公差≤2mm。从而实现装备的精准化，整体提升电解锰、锌行业的装备水平和自动化水平。
附图说明：
图1为本发明所使用的阴极板自动化处理装置整体结构示意图。
具体实施方式
以下通过实例对依据发明提供的具体实施方式详述如下：
实施例1
本发明的主要目的是提供一种湿法电解锰、锌的电解后续工段的全自动处理方法，该方法利用阴极板自动化处理装置实施。如图1所示，所述阴极板自动化处理装置包括：
设置于电解槽1左右两侧的两道导轨4，该导轨4设于柱子3上；
可沿导轨4滑动的机械手机架5，机械手机架5上设有可沿机械手机架5在竖直和垂直于导轨4两个方向上平动的机械手6，机械手6可抓取阴极板2出入电解槽1，机械手6上还设有毛刷，可将阴极板2上携带的液体刷沥回槽；
设置于电解槽1后侧的后续工段机架(图中未示出)，所述两道导轨4延伸至该后续工段机架的左右两侧；该后续工段机架上依次设有钝化槽31、上料架11、抛硫装置21、剥片前清洗装置22、烘干装置23、剥片整形装置25、观察工位26、酸洗装置27、抛光装置28、剥片后清洗装置29、下料架12及玻璃水槽32；上述各装置呈U型设置，在烘干装置23和剥片整形装置25之间具有可将阴极板调整方向的转向装置24，所述钝化槽31和玻璃水槽32与电解槽1相邻；该后续工段机架上还设有可将阴极板依序传送至上述各装置处的传送装置13。
作为应用于电解锌后续工段的阴极板自动化处理装置，由于不需进行钝化和上玻璃水操作，因此无需设置钝化槽31和玻璃水槽32。
具体来说，如图1所示，机械手6可沿着机械手机架5在竖直和垂直于导轨4两个方向上平动，且该机械手机架5可以沿着导轨4在平行于导轨方向上滑动，即机械手6可以抓取阴极板2在三个方向上自由运动。该机械手6上的毛刷优选采用磨料尼龙丝，具有很好的耐磨和耐酸碱性能，能够适应电解锰行业的作业环境。
在电解槽1的后侧，即设置有后续工段机架，该后续工段机架呈U型，其两个自由端分别为钝化槽31和玻璃水槽32，与电解槽1相邻。该后续工段机架上设有传送装置13，较优选地，该传送装置13为链条输送装置，通过链条带动悬挂于其上的阴极板2依序被传送至各个处理装置处进行处理。
在钝化槽31之后为上料架11；在上料架11之后为抛硫装置21，用于抛除阴极板2上携带的硫酸铵。
抛硫装置21之后为剥片前清洗装置22，其包含一个外壳体。该外壳体上设有供阴极板2进出的开口，在外壳体内部，在所述开口的两侧对称设置有两组滚筒毛刷和喷头，可一边喷水一边通过毛刷滚动对阴极板进行清洗。本发明的清洗工序采用多级逆流清洗技术，最后一级采用清水冲洗，并可通过针喷技术定量控制清水用量，之前的每一级则使用其后一级清洗过的水对阴极板进行清洗。这种清洗工序实现了循环利用清洗水，可减少清水用量，并同时削减废水总量。
在剥片前清洗装置22之后并列设置有烘干装置23。该烘干装置23包含一个外壳体。该外壳体上设有供阴极板进出的开口，在外壳体内部设置有电加热器、热电偶和鼓风机。烘干工序采用负压密封式烘干，可降低操作现场空气中硒和六价铬等有毒危险物的粉尘浓度。
烘干装置23之后为转向装置24，即U型后续工段机架的转弯处，阴极板2被传送至转向装置24处后被改变运动方向、继续进入剥片整形装置25。
所述剥片整形装置25是利用金属的弯曲率不同，采用汽锤敲打阴极板的方法将电解质层从阴极板2上振落，从而实现剥片，并同时实现阴极板2的整形。汽锤敲打的强度和频率可以进行预先设定，以兼顾保证处理效果及延长阴极板的寿命。该剥片整形装置25可以并列设置有两个或更多个，从而依次进行两次或更多次的剥片和整形操作。
在剥片整形装置25之后设有一观察工位26，供工作人员观察电解后续工段的进行状况。观察工位26之后为酸洗装置27，该酸洗装置27的具体结构与前述剥片前清洗装置22相同，只是喷头是喷出酸液对阴极板进行酸洗。酸洗装置27之后为抛光装置28，用于对阴极板进行机械抛光，以清洁其表面，抛光装置28后相邻设置有剥片后清洗装置29，其结构及清洗模式均与剥片前清洗装置22相同，其后即为下料架13。
上述各装置均可由成熟的工业计算机和程序进行全自动化控制，控制系统包含有可编程控制系统和人机界面操作控制系统。
采用上述装置实现的湿法电解锰(锌)的电解后续工段自动化处理方法，其流程为：
a.令机械手6运行至电解槽1上方，将阴极板2抓取出电解槽1；在抓取阴极板2出槽时，使毛刷与阴极板2的板面接触，以刷去板面多余电解液，防止过多电解液产生洒、滴、漏的情况。刷沥之后，将阴极板2插入到钝化槽31中进行钝化，钝化完成后再将其抓取出钝化槽31并对其刷沥，将其传送至上料架11上。优选地，机械手6提升的速度为1m/s，机械手6在水平方向上的运行速度为1～2m/s；阴极板2自出电解槽1至进入钝化槽31的时间控制在40秒之内。而在处理电解锌阴极板时，不经过钝化步骤，机械手6将阴极板2抓取出电解槽1并对其刷沥后，直接将其传送至上料架11上。
b.阴极板2被安放在上料架11之后，传送装置13将阴极板2传送至抛硫装置21处抛除硫酸铵。而在处理电解锌阴极板时，不经过此步骤，直接进入下述步骤c。
c.抛硫酸铵之后，传送装置13继续传送阴极板2进入清洗装置22的开口内进行多级逆流清洗，清洗完毕后，再进入烘干装置23的开口内进行负压密封式烘干。
d.烘干后，阴极板2被传送至转向装置24改变运动方向，之后再进入剥片整形机25中被汽锤敲打，使附积在阴极板2表面上的金属与阴极板2相分离，且同时实现对阴极板2的整形。操作人员位于剥片整形机25后的观察工位26处，观察整个装置和后续工段的运行状况。
e.经过剥片和整形的阴极板2继续被传送装置13传送进入酸洗装置27的开口内进行酸洗，酸洗后的阴极板2被传至抛光装置28内进行机械抛光，其后再进入剥片后清洗装置29的开口内进行多级逆流清洗，之后被传送至下料架12上。
f.机械手6从下料架12上抓取阴极板2，将其置于装有硅酸钠水溶液的玻璃水槽32内上玻璃水，后将其运送回电解槽1的上方，定位后插回电解槽1。在入槽定位时，采用摄像和/或激光精准定位技术，保证机械手6在各个方向上的位置公差小于≤2mm。
Claims (8)
1.一种湿法电解锰的电解后续工段自动化处理方法，其特征在于，该方法利用阴极板自动化处理装置实施，所述阴极板自动化处理装置包括：
设置于电解槽左右两侧的两道导轨；
可沿导轨滑动的机械手机架，机械手机架上设有可沿机械手机架在竖直和垂直于导轨两个方向上平动的机械手，机械手上设有毛刷；
设置于电解槽后侧的后续工段机架，所述两道导轨延伸至该后续工段机架的左右两侧；该后续工段机架上依次设有钝化槽、上料架、抛硫装置、剥片前清洗装置、烘干装置、剥片整形装置、酸洗装置、抛光装置、剥片后清洗装置、下料架及玻璃水槽；上述各装置呈U型设置，所述钝化槽和玻璃水槽与电解槽相邻；该后续工段机架上还设有可将阴极板依序传送至上述各装置处的传送装置；
所述的处理方法包括如下步骤：
a.通过机械手抓取阴极板并将其提升出电解槽，同时机械手上的毛刷将阴极板上挟带的电解液刷沥回电解槽；此后，机械手运行到钝化槽上方，将阴极板放入钝化槽中进行钝化处理；钝化处理后，机械手再抓取阴极板并将其提升出钝化槽，同时毛刷将阴极板上挟带的钝化液刷沥回钝化槽；
b.机械手将阴极板运送至上料架，所述传送装置将阴极板传送到抛硫装置处抛除硫酸铵；
c.传送装置将阴极板传送至剥片前清洗装置进行清洗，再将其传送至烘干装置处烘干；
d.传送装置将阴极板传送到剥片整形装置处，对阴极板进行剥片及整形处理；
e.传送装置将阴极板传送至酸洗装置进行酸洗，后将其传送抛光装置处进行机械抛光，再将其传送至剥片后清洗装置进行清洗后，传送至下料架；
f.机械手自下料架处抓取阴极板，将其置于装有硅酸钠水溶液的玻璃水槽内上玻璃水，后将其运送回电解槽上方，定位后插回电解槽。
2.一种湿法电解锌的电解后续工段自动化处理方法，其特征在于，该方法利用电解锌阴极板自动化处理装置实施，所述电解锌阴极板自动化处理装置包括：
设置于电解槽左右两侧的两道导轨；
可沿导轨滑动的机械手机架，机械手机架上设有可沿机械手机架在竖直和垂直于导轨两个方向上平动的机械手，机械手上设有毛刷；
设置于电解槽后侧的后续工段机架，所述两道导轨延伸至该后续工段机架的左右两侧；该后续工段机架上依次设有上料架、抛硫装置、剥片前清洗装置、烘干装置、剥片整形装置、酸洗装置、抛光装置、剥片后清洗装置及下料架；上述各装置呈U型设置，所述上料架和下料架与电解槽相邻；该后续工段机架上还设有可将阴极板依序传送至上述各装置处的传送装置；
所述的处理方法包括如下步骤：
a.通过机械手抓取阴极板并将其提升出电解槽，同时机械手上的毛刷将阴极板上挟带的电解液刷沥回电解槽；
步骤a之后，采用与权利要求1所述方法中的步骤c-e相同的操作进行处理；
f.机械手自下料架处抓取阴极板，将其运送回电解槽上方，定位后插回电解槽。
3.如权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，步骤a中，机械手提升的速度为1m/s，机械手在水平方向上的运行速度为1～2m/s。
4.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤a中，阴极板自出电解槽至进入钝化槽的时间在40秒之内。
5.如权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，步骤c和e中的所述清洗是采用多级逆流清洗，最后一级采用清水对阴极板进行清洗，之前的每一级均使用其后一级清洗过的水对阴极板进行清洗。
6.如权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，步骤c中的所述烘干是采用负压密封式烘干。
7.如权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，步骤d中的所述剥片处理是利用金属的弯曲率不同，采用汽锤敲打阴极板的方法将电解质层从阴极板上振落，从而实现剥片，并同时实现阴极板的整形。
8.如权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，步骤f中的所述定位是采用摄像和/或激光精准定位技术，令机械手运行的位置公差小于等于2mm。
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