CN113355696A - 一种锌电积阳极板上阳极泥的清理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种锌电积阳极板上阳极泥的清理方法,包括:将需清理阳极泥的阳极板浸泡至预加热的具有还原性物质和酸性物质的混合溶液中,并使所述混合溶液流动;在浸泡一定时间后将所述阳极板从所述混合溶液中取出;使用锌电积电解液或锌电积电解废液处理取出后的所述阳极板上的杂质。本发明的清理方法将需清理阳极泥的阳极板浸入至具有还原性物质及酸性物质的流动溶液中一定时间,使阳极板上的阳极泥溶解、掉落,实现阳极板上阳极泥的清理,该方法自动化程度高,比起人工清理,能很好解决工人劳动强度大的问题,且能实现阳极板的批量处理,效率高。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域,尤其涉及一种锌电积阳极板上阳极泥的清理方法。
背景技术
湿法炼锌作为锌冶炼的主流工艺,占世界锌产量85%以上,在湿法炼锌过程中,锌电积作为锌金属分离提纯的关键流程之一,以硫酸锌、硫酸以及硫酸锰混合溶液为电解液介质,铅基含银合金为阳极、金属铝板为阴极,在阴极上发生锌析出反应,在阳极上发生析氧反应。由于阳极析氧反应的发生,阳极表面的金属基体及溶液中的锰会被氧化成阳极泥,即阳极泥的主要成分为MnO2、PbO2、PbSO4及少量含银化合物。在工业锌电积中,由于析氧反应的持续发生使阳极泥逐渐增厚,而过厚的阳极泥不仅影响电耗,且容易造成阴阳极短路,故工业生产中需定期清理阳极泥,主要采用人工清理和机械清理两种方式。人工清理不仅工人劳动强度大,而且会破坏阳极氧化膜层、伤害阳极金属基体,这会使电耗升高、阳极使用寿命缩短。机械清理虽然解决了工人劳动强度大的问题,但也会破坏阳极氧化膜层、伤害阳极金属基体,同样会使电耗升高、阳极使用寿命缩短。因此,寻求一种自动化程度高且不破坏阳极氧化膜层和金属基体的工艺意义重大。
因此,现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的主要目的旨在提高锌电积阳极板上阳极泥的清理效率。
本发明提供了一种锌电积阳极板上阳极泥的清理方法,所述清理方法包括:
将需清理阳极泥的阳极板浸泡至预加热的具有还原性物质和酸性物质的混合溶液中,并使所述混合溶液流动;
在浸泡一定时间后将所述阳极板从所述混合溶液中取出;
使用锌电积电解液或锌电积电解废液处理取出后的所述阳极板上的杂质。
在本发明一种可选的实施方式中,所述将需清理阳极泥的阳极板浸泡至预加热的具有还原性物质和酸性物质的混合溶液中,并使所述混合溶液流动包括:
将需清理阳极泥的阳极板浸泡至温度为10~90℃的具有还原性物质和酸性物质的混合溶液中,通过搅拌或流体输送设备使所述混合溶液流动。
在本发明一种可选的实施方式中,需清理阳极泥的所述阳极板在预加热的具有还原性物质和酸性物质的所述混合溶液中的浸泡时间为0.1~48h,所述混合溶液的流动速度为0.1~500m3/h。
在本发明一种可选的实施方式中,所述使用锌电积电解液或锌电积电解废液处理取出后的所述阳极板上的杂质包括:
使用锌电积电解液或锌电积电解废液对取出后的所述阳极板进行冲洗;
或将取出后的所述阳极板放入锌电积电解液或锌电积电解废液中进行析氧镀膜。
在本发明一种可选的实施方式中,所述或将取出后的所述阳极板放入锌电积电解液或锌电积电解废液中进行析氧镀膜包括:
将所述阳极板放入锌电积电解液或锌电积电解废液中,在10~600A/m2的电流密度下通电析氧0.01h~72h。
在本发明一种可选的实施方式中,所述使用锌电积电解液或锌电积电解废液处理取出后的所述阳极板上的杂质之后包括:
将浸泡过所述阳极板的所述混合溶液,以及处理所述阳极板上的杂质后的所述锌电积电解液或所述锌电积电解废液输送至锌冶炼浸出系统中循环利用。
在本发明一种可选的实施方式中,所述还原性物质包括亚硫酸、硫酸亚钴、亚硫酸锌和甲醛中的一种或多种。
在本发明一种可选的实施方式中,所述酸性物质包括盐酸、硝酸和硫酸中的一种或多种。
在本发明一种可选的实施方式中,所述还原性物质和所述酸性物质在所述混合溶液中的浓度均为1g/L~200g/L。
在本发明一种可选的实施方式中,所述阳极泥的成分包括MnO2、PbO2、PbSO4和含银化合物。
有益效果:本发明通过将需清理阳极泥的阳极板浸入至预加热的具有还原性物质及酸性物质的流动溶液中一定时间,使阳极板上的阳极泥溶解、掉落,从而实现阳极板上阳极泥的清理。该方法自动化程度高,比起人工清理,能很好解决工人劳动强度大的问题,且能实现阳极板的批量处理,效率高;同时,采用该法清理挂板阳极泥,不会对阳极膜层及金属基体造成机械伤害,相比现有的人工清理和机械清理,阳极的使用寿命会明显延长,由于不伤害膜层,能明显降低锌电积电耗;此外,由于锌电积电解液要求含有一定浓度的锰离子,采用该法能使阳极泥中的固态锰溶解至溶液中,实现了锰资源的循环回用。
附图说明
图1为本发明一种锌电积阳极板上阳极泥的清理方法的流程图;
图2为本发明清理锌电积阳极板上阳极泥的工艺流程简图。
具体实施方式
本发明提供一种锌电积阳极板上阳极泥的清理方法,为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
湿法炼锌作为锌冶炼的主流工艺,占世界锌产量85%以上,在湿法炼锌过程中,锌电积作为锌金属分离提纯的关键流程之一,以硫酸锌、硫酸以及硫酸锰混合溶液为电解液介质,铅基含银合金为阳极、金属铝板为阴极,在阴极上发生锌析出反应,在阳极上发生析氧反应。由于阳极析氧反应的发生,阳极表面的金属基体及溶液中的锰会被氧化成阳极泥,即阳极泥的主要成分为MnO2、PbO2、PbSO4及少量含银化合物,在工业锌电积中,由于析氧反应的持续发生使阳极泥逐渐增厚,而过厚的阳极泥不仅影响电耗,且容易造成阴阳极短路,故工业生产中需定期清理阳极泥,主要采用人工清理和机械清理两种方式。人工清理不仅工人劳动强度大,而且会破坏阳极氧化膜层、伤害阳极金属基体,这会使电耗升高、阳极使用寿命缩短。
为了解决锌电积阳极板清理不便,且效率低的问题,请参阅图1,本发明提供了一种锌电积阳极板上阳极泥的清理方法,所述清理方法包括:
S100、将需清理阳极泥的阳极板浸泡至预加热的具有还原性物质和酸性物质的混合溶液中,并使所述混合溶液流动;其中,所述还原性物质包括亚硫酸、硫酸亚钴、亚硫酸锌和甲醛中的一种或多种,所述酸性物质包括盐酸、硝酸和硫酸中的一种或多种;
在S100示例性的实施方式中,可以将需清理阳极泥的阳极板浸泡至温度为10~90℃(比如10℃、20℃、45℃、50℃、70℃和90℃)的具有还原性物质和酸性物质的混合溶液中,以及包括但不限于通过外力搅拌或流体输送设备(比如循环泵)使混合溶液流动;
还原性物质和酸性物质在混合溶液中的浓度则具体可以选择为1g/L~200g/L,比如,亚硫酸在混合溶液中的浓度为1g/L~200g/L,硫酸亚钴在混合溶液中的浓度为1g/L~200g/L,亚硫酸锌在混合溶液中的浓度为1g/L~200g/L,甲醛在混合溶液中的浓度为1g/L~100g/L,盐酸在混合溶液中的浓度为1g/L~200g/L,硝酸在混合溶液中的浓度为1g/L~200g/L,硫酸在混合溶液中的浓度为1g/L~200g/L;
S200、在浸泡一定时间后将所述阳极板从所述混合溶液中取出;
在S200示例性的实施方式中,需清理阳极泥的阳极板在预加热的具有还原性物质和酸性物质的混合溶液中的浸泡时间可以设置为0.1~48h(比如0.1h、2h、10h、15h、30h和48h),对应的混合溶液的流动速度可以调整为0.1~500m3/h(比如0.1m3/h、50m3/h、200m3/h、350m3/h和500m3/h)。
S300、使用锌电积电解液或锌电积电解废液处理取出后的所述阳极板上的杂质。
举例来说,本发明S300使用锌电积电解液或锌电积电解废液处理阳极板上的杂质的主要方式包括但不限于以下两种:
(1)使用锌电积电解液或锌电积电解废液对取出后的所述阳极板进行冲洗;在该种实施方式中,冲洗的步骤也可以用水替代锌电积电解液和锌电积电解废液对阳极板进行冲洗。
(2)将取出后的所述阳极板放入锌电积电解液或锌电积电解废液中进行析氧镀膜。在该种处理方式的示例中,比如可以将所述阳极板放入锌电积电解液或锌电积电解废液中,在10~600A/m2(比如10A/m2、100、250A/m2、400A/m2和600A/m2)的电流密度下通电析氧0.01h~72h(比如0.01h、0.1h、1h、20h、35h和72h)。
参见图1,在本发明一种可选的实施方式中,所述S300之后包括:
S400、将浸泡过所述阳极板的所述混合溶液,以及处理所述阳极板上的杂质后的所述锌电积电解液或所述锌电积电解废液输送至锌冶炼浸出系统中循环利用。
参见图2,本发明的清理锌电积阳极板上的阳极泥的整体工艺流程如下:需清理阳极泥的阳极板先经过混合溶液的浸泡,获得阳极泥、浸泡后的阳极板和浸泡后的混合溶液,浸泡后的混合溶液输送至锌冶炼浸出系统循环回用,浸泡后的阳极板再经过杂质清洗或析氧镀膜,获得清洗后液或析氧镀膜后液以及处理干净的阳极板,之后将清洗后液或析氧镀膜后液也输送至锌冶炼浸出系统循环回用。
本发明的优异效果在于:将需清理阳极泥的阳极板浸入至具有还原性物质及酸性物质的流动溶液中一定时间,使阳极板上的阳极泥溶解、掉落,从而实现阳极板上阳极泥的清理。该方法自动化程度高,比起人工清理,能很好解决工人劳动强度大的问题,且能实现阳极板的批量处理,效率高;同时,采用该法清理挂板阳极泥,不会对阳极膜层及金属基体造成机械伤害,相比现有的人工清理和机械清理,阳极的使用寿命会明显延长,由于不伤害膜层,能明显降低锌电积电耗;此外,由于锌电积电解液要求含有一定浓度的锰离子,采用该法能使阳极泥中的固态锰溶解至溶液中,实现了锰资源的循环回用。
为了比较本发明中挂板阳极泥的清理工艺与传统人工清理、机械清理挂板阳极泥的工艺特点,采用相同类型阳极在相同锌电积工艺中形成需清理阳极泥的阳极板,分别对阳极的挂板阳极泥进行清理。
对比试验的不同点为:
人工清理:人工用铁质工具对需清理阳极泥的阳极板进行逐片清理。
机械清理:采用机械式软刷对需清理阳极泥的阳极板进行逐片清理。
本发明浸泡清理:在有一定体积的容器内加入具有还原性物质和酸性物质的混合溶液,其中混合溶液中的还原物质为亚硫酸、硫酸亚钴、亚硫酸锌、甲醛中的一种或两种或两种以上,混合溶液中的酸性物质包括盐酸、硝酸、硫酸的一种或两种或两种以上。
考察相同类型阳极板阳极泥的不同清理方式对清理效率、阳极使用寿命以及锌电积电耗的影响。
实施例1
取需清理挂板阳极泥的相同类型阳极板18片,按6片/组分为三组,采用人工清理、机械清理与本发明的浸泡清理分别对三组阳极板进行清理,清理完成后的阳极板直接用于锌电积直至再次清理,阳极泥的清理周期均为20天/次,直至阳极报废。其中本发明中具有还原性物质及酸性物质的加热混合溶液为硫酸亚钴150g/L、亚硫酸30g/L、硫酸150g/L,将混合溶液置于槽中,溶液温度为50℃,将6片需清理的阳极板置于槽中,使用循环泵使混合溶液以20m3/h的循环速度流动。将需清理阳极泥的阳极板在具有还原性物质及硫酸的混合溶液中浸泡2h后完成阳极泥清理并取出,然后采用水对阳极夹带的杂质进行冲洗,冲洗后阳极直接用于锌电积。分别跟踪三种不同挂板阳极泥清理方式的单片阳极耗时及对阳极使用寿命、锌电积电耗的影响。
试验结果如下表所示:
清理方式 | 自动化程度 | 单片阳极耗时 | 阳极使用寿命 | 锌电积电耗 |
人工清理 | 低 | 5min/片 | 360天 | 3090kW·h/吨锌 |
机械清理 | 高 | 2min/片 | 422天 | 3094kW·h/吨锌 |
浸泡清理 | 高 | 2min/片 | 553天 | 2958kW·h/吨锌 |
上述结果显示,浸泡清理与机械清理自动化程度相当,均明显高于人工清理,且清理单片阳极板的阳极泥耗时与机械清理相当,明显低于人工清理耗时。采用浸泡清理由于不会对阳极膜层及金属基体造成机械伤害,使阳极的使用寿命明显较长、锌电积电耗明显较低。
实施例2
取需清理挂板阳极泥的相同类型阳极板18片,按6片/组分为三组,采用人工清理、机械清理与本发明的浸泡清理分别对三组阳极板进行清理,清理完成后的阳极板直接用于锌电积直至再次清理,阳极泥的清理周期均为20天/次,直至阳极报废。其中本发明中具有还原性物质及酸性物质的加热混合溶液为亚硫酸锌150g/L、硝酸60g/L、硫酸120g/L,溶液温度为60℃,将混合溶液置于槽中,将60片需清理的阳极板置于槽中,使用循环泵使混合溶液以30m3/h的循环速度流动。将需清理阳极泥的阳极板在具有还原性物质及酸性物质的混合溶液中浸泡1.5h后完成阳极泥清理并取出,然后采用锌电积废液对阳极夹带的杂质进行冲洗,冲洗后阳极直接用于锌电积。分别跟踪三种不同挂板阳极泥清理方式的单片阳极耗时及对阳极使用寿命、锌电积电耗的影响。
试验结果如下表所示:
清理方式 | 自动化程度 | 单片阳极耗时 | 阳极使用寿命 | 锌电积电耗 |
人工清理 | 低 | 5min/片 | 364天 | 3085kW·h/吨锌 |
机械清理 | 高 | 2min/片 | 421天 | 3097kW·h/吨锌 |
浸泡清理 | 高 | 1.5min/片 | 558天 | 2950kW·h/吨锌 |
上述结果显示,浸泡清理与机械清理自动化程度相当,均明显高于人工清理,且清理单片阳极板的阳极泥耗时比机械清理和人工清理均要低。采用浸泡清理由于不会对阳极膜层及金属基体造成机械伤害,使阳极的使用寿命明显较长、锌电积电耗明显较低。
实施例3
取需清理挂板阳极泥的相同类型阳极板18片,按6片/组分为三组,采用人工清理、机械清理与本发明的浸泡清理分别对三组阳极板进行清理,清理完成后的阳极板直接用于锌电积直至再次清理,阳极泥的清理周期均为20天/次,直至阳极报废。其中本发明中具有还原性物质及酸性物质的加热混合溶液为硫酸亚钴150g/L、亚硫酸锌30g/L、硫酸170g/L,将混合溶液置于槽中,溶液温度为55℃,将60片需清理的阳极板置于槽中,使用循环泵使混合溶液以25m3/h的循环速度流动。将需清理阳极泥的阳极板在具有还原性物质及硫酸的混合溶液中浸泡1.8h后完成阳极泥清理并取出,然后采用锌电积废液对阳极夹带的杂质进行冲洗,冲洗后阳极直接用于锌电积。分别跟踪三种不同挂板阳极泥清理方式的单片阳极耗时及对阳极使用寿命、锌电积电耗的影响。
试验结果如下表所示:
清理方式 | 自动化程度 | 单片阳极耗时 | 阳极使用寿命 | 锌电积电耗 |
人工清理 | 低 | 5min/片 | 361天 | 3090kW·h/吨锌 |
机械清理 | 高 | 2min/片 | 425天 | 3094kW·h/吨锌 |
浸泡清理 | 高 | 1.8min/片 | 560天 | 2964kW·h/吨锌 |
上述结果显示,浸泡清理与机械清理自动化程度相当,均明显高于人工清理;且清理单片阳极板的阳极泥耗时比机械清理和人工清理均要低。采用浸泡清理由于不会对阳极膜层及金属基体造成机械伤害,使阳极的使用寿命明显较长、锌电积电耗明显较低。
以上所述,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种锌电积阳极板上阳极泥的清理方法,其特征在于,所述清理方法包括:
将需清理阳极泥的阳极板浸泡至预加热的具有还原性物质和酸性物质的混合溶液中,并使所述混合溶液流动;
在浸泡一定时间后将所述阳极板从所述混合溶液中取出;
使用锌电积电解液或锌电积电解废液处理取出后的所述阳极板上的杂质。
2.根据权利要求1所述的锌电积阳极板上阳极泥的清理方法,其特征在于,所述将需清理阳极泥的阳极板浸泡至预加热的具有还原性物质和酸性物质的混合溶液中,并使所述混合溶液流动包括:
将需清理阳极泥的阳极板浸泡至温度为10~90℃的具有还原性物质和酸性物质的混合溶液中,通过搅拌或流体输送设备使所述混合溶液流动。
3.根据权利要求1所述的锌电积阳极板上阳极泥的清理方法,其特征在于,需清理阳极泥的所述阳极板在预加热的具有还原性物质和酸性物质的所述混合溶液中的浸泡时间为0.1~48h,所述混合溶液的流动速度为0.1~500m3/h。
4.根据权利要求1所述的锌电积阳极板上阳极泥的清理方法,其特征在于,所述使用锌电积电解液或锌电积电解废液处理取出后的所述阳极板上的杂质包括:
使用锌电积电解液或锌电积电解废液对取出后的所述阳极板进行冲洗;
或将取出后的所述阳极板放入锌电积电解液或锌电积电解废液中进行析氧镀膜。
5.根据权利要求4所述的锌电积阳极板上阳极泥的清理方法,其特征在于,所述或将取出后的所述阳极板放入锌电积电解液或锌电积电解废液中进行析氧镀膜包括:
将取出后的所述阳极板放入锌电积电解液或锌电积电解废液中,在10~600A/m2的电流密度下通电析氧0.01h~72h。
6.根据权利要求1至5任一项所述的锌电积阳极板上阳极泥的清理方法,其特征在于,所述使用锌电积电解液或锌电积电解废液处理取出后的所述阳极板上的杂质之后包括:
将浸泡过所述阳极板的所述混合溶液,以及处理所述阳极板上的杂质后的所述锌电积电解液或所述锌电积电解废液输送至锌冶炼浸出系统中循环利用。
7.根据权利要求1所述的锌电积阳极板上阳极泥的清理方法,其特征在于,所述还原性物质包括亚硫酸、硫酸亚钴、亚硫酸锌和甲醛中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的锌电积阳极板上阳极泥的清理方法,其特征在于,所述酸性物质包括盐酸、硝酸和硫酸中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的锌电积阳极板上阳极泥的清理方法,其特征在于,所述还原性物质和所述酸性物质在所述混合溶液中的浓度均为1g/L~200g/L。
10.根据权利要求1所述的锌电积阳极板上阳极泥的清理方法,其特征在于,所述阳极泥的成分包括MnO2、PbO2、PbSO4和含银化合物。
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