CN103422126B - 一种酸雾回收系统装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化工技术领域中的电解沉积附属设备，属于环保技术领域，具体为一种酸雾回收系统装置。该系统装置包括设置在电积槽内的阴极框和阳极框，该系统还包括酸雾吸收塔，阴极框和阳极框之间通过螺杆固定连接，在阳极框上设置酸雾排出口，在电积槽上设置抽风通道，每个抽风通道均与阳极框上的酸雾排出口连接，产生的酸雾通过与酸雾排出口连接的抽风通道，并在抽风机的作用下进入酸雾吸收塔进行处理。该装置改变了旧电积装置中对于电积过程产生的酸雾直接无组织的排放造成的环境恶劣的情况。抽风设备采用负压式抽风，节约资源。避免采用集气罩等抽取酸雾而导致在集气罩上形成的液体滴落到铜排或铜杆上，腐蚀铜而影响产品镍的品质。

Description

一种酸雾回收系统装置

技术领域

本发明涉及化工技术领域中的电解沉积附属设备，属于环保技术领域，具体为一种酸雾回收系统装置。

背景技术

电解镍的原理：

从纯镍盐水溶液中电解沉积阴极镍，采用不溶阳极。硫酸盐溶液电积通常采用铅阳极，而氯化物溶液则采用稳型阳极，如石墨阳极，钛阳极。

在纯硫酸溶液中进行电解沉积的阳极，过程主要是氧气析出。

H₂O－2e＝1/2O₂＋2H⁺

当采用新的pb阳极进行电解时，在发生析氧反应之前，还会发生pb阳极的溶解，但是PbSO₄在硫酸盐电解液中还具有一定的溶解度，尤其溶液中含有氯离子时，Pb在电解液中的溶解度更大，必须采用隔膜室进行电解沉积。所以本申请中采用相比密闭的框室进行电解反应。

采用纯硫酸盐体系电积时，阳极在析出氧的时候，会同时产生相应量的酸，使电解液pH下降，当阳极液在电解温度下，（60℃左右，）氧气及电解液蒸汽溢出的时候会把酸雾带到空气中，影响环境。

镍电积阴极为镍始极片,在直流电作用下，在阴极上沉积出金属镍：

Ni⁺+2e= Ni

当电解液酸度增加时，阴极还可能有如下反应：2H⁺+2e=H₂

在生产条件下，H₂析出的电流一般占电流消耗总量的0.5%-1.0%，同时镍能吸收H₂而影响产品的质量，所以防止和减少H₂的析出是重要的。

在传统的电积镍或电积钴的装置中，由于在阳极H₂O失去电子生成氧气和氢离子，氧气逸出，氢离子逐渐富集，而溶液中的镍离子在阴极上得到电子，析出电积镍，在对电积镍或电积钴的过程中，阳极区氢离子富集，该过程为造酸反应过程，阳极产生的氧气和蒸汽从液体中溢出，气泡表面在张力作用下将少量的酸带入空气中，形成酸雾，使产生的酸雾直接无组织的排入操作空间，严重影响了生产环境。同时也对钢结构的厂房和设备具有很大的腐蚀性，降低了厂房和设备的使用寿命，也影响着工人的身体健康。

目前也有研发出的酸雾回收装置，比如申请号为200720187328.4中，采用的镍电积酸雾吸收装置中，它采用的是集气罩进行抽取酸雾，这样的话，势必每个阳极上端均需设置集气罩，另外还需要加设抽气管道才能使酸雾排出，这样做，在电积过程中，产生的酸雾在罩内会冷凝，然后形成的液滴会滴落到电解装置中的铜排或铜杆上，会腐蚀铜排，也会影响产品镍的品质，而且，在阳极加上集气罩，检修人员难以进入里面进行维修，需要吊起盖子后才能操作，这样肯定会增加劳动强度。

发明内容

本发明正是基于以上技术问题，提供一种能延长厂房和设备使用寿命的，且能较好的改善工作环境，能很好的对酸雾回收再利用的酸雾回收系统装置。

本发明的技术方案为：

一种酸雾回收系统装置，包括阴极框和阳极框，在阴极框内设置阴极，在阳极框内设置阳极，电积槽与高位槽连接，高位槽内的电解液通过管道进入电积槽，由于在阴极框上开设了电解液入口，所以电积槽内的电解液从电解液入口进入阴极框，在阴极框和阳极框之间设置渗透膜，由于采用的渗透膜具有一定的渗透性，使得电解液从渗透膜进入阳极框，完成整个电积过程，由于在该电积过程中产生了含氧酸雾，所以该系统还包括酸雾吸收塔，阳极框为密闭结构，由于在阳极框上设置酸雾排出口，在电解镍或电积钴的时候，阳极区的H₂O失去电子生成氧气和H⁺，而在阳极区，酸浓度逐渐升高，该过程为造酸反应过程，在阴极，镍离子得到电子，电积镍的反应机理如下：

阳极反应：H₂O-2e^-=1/2O₂↑+2H⁺

阴极反应：Ni2⁺+2e= Ni

在直流电的作用下，在阴极上沉积出金属镍，随着过程的不断进行，阴极液中含镍量不断减少，而硫酸含量不断增加，因此要加入净化后的含镍高的纯硫酸镍液。

然后将产生的酸雾通过酸雾排出口进入抽风通道，该抽风通道的侧面开设小孔，酸雾从小孔进入通道内，在抽风机的作用下全部进入酸雾吸收塔进行处理，该系统还包括循环槽，从酸雾吸收塔出来的物质被泵入循环槽，往循环槽内加入碳酸钠，使酸雾中酸中和并使夹杂的镍离子回收再利用。吸收的原理如下：

Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O

含氧酸雾的成份为H₂SO₄、NiSO₄和O₂,所述的碳酸钠的加入量按照反应式H₂SO₄+Na₂CO₃=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑配比后加入。经处理的气体，检测达标后排放。同时回收酸雾中夹杂的硫酸镍。

传统的电解过程中产生的含氧酸雾直接排放到工作环境中（如图1），由于含氧酸雾具有腐蚀性，直接排放到空气中，必定影响工作环境，影响工人的身体健康，也会减短电积设备的使用寿命；另外一种对酸雾进行吸收的方法，是直接在电积槽的上端设置集气罩（如图2所示），由于整体设备采用的是隔膜架，只在本申请中才采用的是密闭框室结构，所以现有技术中的从电积槽的顶端采用集气罩来收集含氧酸雾的装置，实用性不强，而且每次电解完毕，均需要开启集气罩，增加了额外的劳动力，增加了生产成本。还有一种方式收集含氧酸雾的，是从阳极中直接密闭抽风（如图3所示），但是这样需要在每个阳极上设置集气罩，这样不仅会占据电解槽空间，使槽内阴阳极放入数量减少，且不好操作。如果集气罩内的气体没有及时排出，还会在集气罩形成水滴，掉落在铜排或铜杆上，影响电解镍的质量，产品的质量会大打折扣。也克服了酸雾直接排放造成的工作环境恶劣的缺陷。

在阴极框和阳极框之间设置的渗透膜，其选择的渗透膜的渗透性非常重要，渗透膜的采用一般为耐腐蚀的涤纶布，作为优选，选用的渗透膜为涤纶布，其型号为3751。如果选择的渗透膜的渗透性差，则会影响电积的速度，如果渗透性太好，电解液很快进入阳极框，不能保持液面差，也达不到电积效果。

电解镍或电解钴的工艺条件为:在所配置的电解液中，镍>75g/L，钠〈30 g/L，钴〈0.005 g/L，铜〈0.001 g/L，锌〈0.001 g/L，锰〈0.001 g/L，铁〈0.001g/L，镉〈0.001g/L，铅〈0.004 g/L，Mg为8.0，Ca〈0.25g/L，Cr〈0.002g/L，有机物〈0.002g/L，H₂BO₃为8.0-12.0g/L，Cl^-〈0.08g/L，pH=2.5-4.5（pH试纸测定）；电解条件为：电流密度300～500A/m²，电解液温度60℃，电解液循环量40m³/t.Ni，槽电压3.6-4.5v，直流电耗4500-5500 Kw.h，电流效率>90%，镍回收率>99%，阴阳极液位差为15mm-25mm。

电积槽内所有的阴极框和阳极框采用螺杆进行连接为一体，方便整体移动，电解槽在任意位置均可以正常工作，螺杆的数量可以为一根，也可以采用多根进行固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（一）、改变了旧电积装置中对于电积过程产生的酸雾直接无组织的排放造成的环境恶劣的情况。

（二）采用负压式抽风，节约资源。

（三）避免采用集气罩等抽取酸雾而导致在集气罩上形成的液体滴落到铜排或铜杆上，腐蚀铜而影响产品镍的品质。

（四）集气罩的采用，每个集气罩上需连接管道，采用本装置后可避免在电积槽上设置更多的抽风管道，节约成本。

附图说明

图1为传统的酸雾杂乱无章排出的结构示意图；

图2为传统的在电积槽上设置酸雾集气罩的结构示意图；

图3为传统的在电积槽内的阳极上设置集气罩的结构示意图；

图4为本发明的酸雾回收系统装置的结构示意图；

图5为本发明中酸雾回收系统装置的连接关系示意图。

其中，1——电解槽、2——抽风管道、3——小孔、4——酸雾吸收塔、5——循环槽、6——阴极框、7——阳极框、8——渗透膜、9——抽风机、10——电解槽酸雾集气罩、11——阳极集气罩。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例并不限制本发明的范围，本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合。

实施例1：

在电解镍或电解钴的过程中，阳极会产生很多的含氧酸雾，这些酸雾不及时排出会严重影响着工人的健康，腐蚀厂房设备。所以在该电解镍或电解钴的系统装置中增设酸雾回收系统装置，该系统还包括酸雾吸收塔。阴极框和阳极框均设置在电积槽内，在阴极框和阳极框之间设置渗透膜，阳极框为密闭结构，高位槽内的电解液通过管道进入电积槽内，由于电积槽内的阴极框上设置了电解液入口，所以电积槽内的电解液从电解液入口进入阴极框，并且通过阴极框和阳极框之间设置的渗透膜，通过渗透膜的渗透作用进入阳极框，完成电积过程。

在阳极框上设置酸雾排出口，通风通道为一管道，在与每个阳极框连接的地方均开设小孔，酸雾在抽风的作用下进入抽风通道，及时排出在阳极框内的酸雾，保证了产品的质量，排出的酸雾进入酸雾吸收塔，酸雾吸收塔内的气体达标后进行排放，另外一部分直接进入循环槽，再往循环槽内加入碳酸钠进行作用后再次进入酸雾吸收塔内进行吸收。

阴极框上设置进液口，电解液从进液管流入电解槽，经进液口进入阴极框内，电解液再通过阴极框与阳极框之间设置的渗透膜进入阳极框。

在阴极框上也设置有排气口，同样在阴极框上也设置有排气管道，然后将阴极产生的气体送入处理装置。将空气净化后排放。

实施例2：

将产生的酸雾通过酸雾排出口进入抽风通道，该抽风通道的侧面开设小孔，酸雾从小孔进入通道内，在抽风机的作用下全部进入酸雾吸收塔进行处理，该系统还包括循环槽，从酸雾吸收塔出来的物质被泵入循环槽，往循环槽内加入碳酸钠，使酸雾中夹杂的镍离子回收再利用。吸收的原理如下：

Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O

含氧酸雾的成份为H₂SO₄、NiSO₄和O₂,所述的碳酸钠的加入量按照反应式H₂SO₄+Na₂CO₃=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑中的比例关系配比后加入。含酸雾的氧气经处理，检测达标后排放。同时回收酸雾中夹杂的硫酸镍，克服了将酸雾直接排放到空气中而导致工作环境恶劣的缺陷（如图1所示）。

从阳极框中直接密闭抽风，而不同于用电解槽上加集气罩，（如图2所示）也不同于在阳极上加集气罩进入气体收集管道，采用集气罩来收集酸雾（如图3所示），不仅会占据电解槽空间，使槽内阴阳极放入数量减少，且不好操作。如果集气罩内的气体没有及时排出，还会在集气罩形成水滴，掉落在铜排或铜杆上，影响电解镍的质量，产品的质量会大打折扣。

渗透膜采用耐腐蚀的涤纶布，作为优选，选用的渗透膜为涤纶布，其型号为3751。渗透膜的选择比较关键，如渗透膜渗透性差，则会影响电积的速度，如果渗透性太好，电解液很快进入阳极框，不能保持液面差，也达不到电积效果。

电解镍或电解钴的工艺条件为:在所配置的电解液中，镍>75g/L，钠〈30 g/L，钴〈0.005 g/L，铜〈0.001 g/L，锌〈0.001 g/L，锰〈0.001 g/L，铁〈0.001g/L，镉〈0.001g/L，铅〈0.004 g/L，Mg为8.0，Ca〈0.25g/L，Cr〈0.002g/L，有机物〈0.002g/L，H₂BO₃为8.0-12.0g/L，Cl^-〈0.08g/L，pH=2.5-4.5（pH试纸测定）；电解条件为：电流密度300～500A/m²，电解液温度为60℃，电解液循环量为40m³/t.Ni，槽电压为3.6-4.5v，直流电耗为4500-5500 Kw.h，电流效率>90%，镍回收率>99%，阴阳极液位差为15mm-25mm。

将传统的采用隔膜套和隔膜架的电解装置与采用密闭框室相对隔开的电解装置的各因素进行对比：

新装置 老装置

镍离子浓度　　　80-90g/l 70-80 g/l

电流密度 350A/m2 200-250 A/m2

pH值 2.5-5.0 2.0-3.0

阴阳极镍落差　　30－40ｇ/l　　 20－30ｇ/l

环境　　　　无酸雾排空，环境好　　酸雾直接排空，环境差。

Claims (2)

1.一种酸雾回收系统装置，包括设置在电积槽内的阴极框、阳极框和设置在阴

极框和阳极框之间的渗透膜，其特征在于：该系统还包括高位槽、低位槽和酸雾吸收塔，高位槽通过管道使电解液进入电积槽，由于阳极框上设置电解液入口，所以电解液直接进入阴极框，在渗透膜的渗透作用下，电解液进入阳极框，完成电解，阳极框和阳极框之间通过螺杆固定连接，在阳极框上设置酸雾排出口，在电积槽上设置抽风通道，每个抽风通道均与阳极框上的酸雾排出口连接，产生的酸雾通过与酸雾排出口连接的抽风通道，并在抽风机的作用下进入酸雾吸收塔进行处理；从酸雾吸收塔出来的物质被泵入循环槽，往循环槽内加入碳酸钠，中和并使酸雾中夹杂的镍离子回收再利用，所述的抽风通道上开设小孔，阳极产生的酸雾通过抽风通道上设置的小孔抽取至酸雾吸收塔，该积槽电解条件为：电流密度300～500A/m²，电解液温度为60℃，电解液循环量为40m³/t.Ni，槽电压为3.6-4.5v，直流电耗4500-5500 Kw.h，电流效率>90%，镍回收率>99%，阴阳极液位差为15mm-25mm。

2.根据权利要求1所述的酸雾回收系统装置，其特征在于：所述的酸雾从酸雾吸收塔的底部进入，从酸雾吸收塔的底部出来的物质进入循环槽，从循环槽的底部出来的物质从酸雾吸收塔的顶部进入。