CN116765327A - 一种铅板浇铸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化工领域，公开了一种铅板浇铸方法，所述方法为：将铅液以环形、向外侧呈辐射状的流体的状态导流到模具的模腔中并冷却制得铅板；流体的直径为模腔宽度或长度的1/3倍以上且小于模腔的宽度；导流时间不超过3.5s。该方法以环形、向外侧呈辐射状的流体将铅液导流到模腔中，铅液的大部分会向外流动直至到达模腔的边缘，少部分会向内流动，填充环状结构的中心；这种方法能够快速预热模腔，降低铅液流动路径，避免铅液在下一批铅液到达之前过早凝固，提高铅板的均匀性、避免出现内部分层。
Description
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种铅板浇铸方法。
背景技术
铅矿经过冶炼、富集后得到的金属中仍然有大量的其他金属及杂质。若想得到更高纯的铅还需要进行深加工。现有技术通常是通过人工对富集的铅锭进行溶解浇铸成对应的极板然后放到酸液槽中进行电解。
CN105969989A公开了高杂质铜阳极泥处理新工艺，它包括以下步骤：(1)、将铜阳极泥进行硫酸盐化焙烧除硒、浸出脱铜；(2)、侧吹炉还原熔炼：将造渣剂、还原剂加入到硫酸盐化焙烧除硒脱铜后的铜阳极泥中混匀得到混合物料进行熔化、造渣和还原反应形成烟气、上层的浮渣和下层的熔体状贵铅；(3)、真空蒸馏；(4)、金银电解和铅铋回收：将多尔合金放入中频炉内，浇铸成银阳极板进行银电解，将铅铋合金浇铸成铅板后进行铅电解。
其说明书并未记载如何浇铸铅板。
CN101748432A公开了一种电解铅冶炼方法，其特征在于：(1)调整电解液，使电解液中硅氟酸含量为110-140g/L，铅含量为70-110g/L，温度在30～40℃，电解液循环速度为15-30L/min；(2)正、反向直流电解冶炼，先给正负极板正向通电240-600秒钟，然后反向通电1-3秒钟，如此周期循环反复正反向通电，约48小时后，铅板达到设定厚度，更换电极板再进行新一轮电解冶炼。
以上是本领域常用的铅提纯冶炼的方式，该文件也没有记载铅板如何浇铸。
所以制备铅板是第一步，铅板分为阴极板和阳极板，阴极板为高纯铅，阳极板为需要提纯的铅；不管是阴极板和阳极板，需要预先的将其注入模具内，形成铅板。
本公司使用的铅板的规格为：
阳极板：宽50cm，长60cm，厚度2cm左右；重量60kg；
阴极板：长宽同阳极板，厚度0.2-0.5cm。
本公司现有的生产方法为：通过管道定量将铅液从模具的最中央注入模腔中，其缺陷在于：由于模具每次成型铅板都需要冷却，所以在注入铅液的时候模具的温度是比较低的，每次注入铅液的时候要非常快的注入，否则一旦铅液注入速度过慢，导致铅液到达模具靠近边缘的位置后会凝固，后续的液体铅液到达模具靠近边缘的位置会再次凝固，导致铅板内部具有较为明显的分层，这种分层对电解造成很大的影响，导致铅块脱落等问题。如果流速较高，铅液容易溅射到模具外面。
所以，本项目的核心在于：如何制备材质均匀、内部无明显分层的铅板。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种铅板浇铸方法，该方法以环形、向外侧呈辐射状的流体将铅液导流到模腔中，铅液的大部分会向外流动直至到达模腔的边缘，少部分会向内流动，填充环状结构的中心；这种方法能够快速预热模腔，降低铅液流动路径，避免铅液在下一批铅液到达之前过早凝固，提高铅板的均匀性、避免出现内部分层。
本发明的具体的方案为：
一种铅板浇铸方法，所述方法为：将铅液以环形、向外侧呈辐射状的流体的状态导流到模具的模腔中并冷却制得铅板；流体的直径为模腔宽度或长度的1/3倍以上且小于模腔的宽度；导流时间不超过3.5s。
优选地，流体的直径为模腔长度的1/3～2/3倍；模腔的长度为模腔的宽度的1-1.5倍，导流时间不超过3s。
在一些实施案例中，流体的直径为模腔长度的1/3倍、0.4倍、0.5倍、0.6倍或2/3倍；
在一些实施案例中，模腔的长度为模腔的宽度的1倍、1.1倍、1.2倍、1.3倍、1.4倍或1.5倍；
导流时间更为优选为2-3s，例如2.1s、2.2s、2.3s、2.4s、2.5s、2.6s、2.7s、2.8s、2.9s、3s；
优选地，铅液的最大流速为120-180L/min；铅板的重量为20-100kg、厚度不低于0.2cm。
优选地，铅液的最大流速为120L/min、130L/min、140L/min、150L/min、160L/min、170L/min或180L/min；
更为优选地，铅液的最大流速为130-160L/min；
优选地，铅板的厚度为2-3cm，重量为50-70kg；模腔宽40-60cm，模腔的长为50-80cm。
更为具体来说，阳极板的厚度为2-3cm；阴极板的厚度为0.2-0.5cm；一般来说，阳极板能够顺利制备，阴极板就没有任何问题。
在生产中，阳极板、阴极板用同一套模具，控制下料量即可；
需要特别注意的是，阴极板和阳极板的铅液是不同的，阳极板为含杂质的铅；阴极板为高纯铅；
换个角度来看，阴极铅板是否均匀实质上对电解影响不大，因为阴极板最终会被电解过程中产生的高纯铅所包裹，形成厚重的铅板。
所以，本发明的实施例只考察阳极板的相关性能。
优选地，采用铅液浇铸头将铅液浇铸到模腔中；
具体来说，所述铅液浇铸头包括用于存储铅液的存储单元、浇铸头，所述浇铸头和存储单元连通；所述浇铸头的下表面为开放侧；所述浇铸头为上细下粗的中空锥形体，所述浇铸头内设有可升降的堵头；所述堵头为和与浇铸头的中空部形状匹配的锥形结构。
优选地，还包括熔炉、输液管、设置在输液管上的高温泵；所述输液管的末端延伸到存储单元内；所述存储单元和浇铸头通过管道连接；所述存储单元位于浇铸头的上方；所述存储单元上连接有计重模块。
优选地，所述存储单元上设有拉杆模块，所述拉杆模块用于驱动堵头升降。
优选地，所述拉杆模块包括驱动件、拉杆，所述驱动件与拉杆连接，所述拉杆与堵头连接。
优选地，所述浇铸头的开放侧的中心位于模具的中央的上方。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明采用以环形、向外侧呈辐射状的流体将铅液导流到模腔中，铅液的大部分会向外流动直至到达模腔的边缘，少部分会向内流动，填充环状结构的中心；这种方法能够快速预热模腔，降低铅液流动路径，避免铅液在下一批铅液到达之前过早凝固，提高铅板的均匀性、避免出现内部分层。
相比本项目旧工艺(直接通过管道注射铅液到模具的模腔的中央)，本工艺制造的铅板经过电解后，电解槽内无明显铅块积存，说明电解过程中阳极铅板不易散落、崩散。
附图说明
图1为本发明的铅阳极板模具装置的立体图；
图2为本发明的铅液浇铸装置中铅液浇铸头的主视图(第一种工作状态)；
图3为本发明的铅液浇铸装置中铅液浇铸头的主视图(第二种工作状态)；
图4为本发明的铅液浇铸装置中铅液浇铸头的主视图(第二种工作状态)；
图5为本发明的铅液浇铸装置的主视图；
图6为本发明的实施例1铅液流动方向示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
在描述本发明的工艺之前，先描述本发明的模具装置和相关的浇铸装置。
模具实施例
参考图1，一种铅阳极板模具装置，其具体包括如下结构：
转盘1；该转盘1固定有多个模具2；多个模具2以环状阵列布置；模具2之间、模具2的下方具有水冷单元3；模具2之间的水冷单元3为环绕模具2的水槽；模具2下方为延伸到模具2下方的喷管，该喷管连接机泵，机泵的入口连接水槽；水槽通过悬空布置的补水管补入冷却水；当加注铅液时，水冷单元3并不喷水，当铅液加注接受后水冷单元3开始喷水冷却铅板；
模具2内设有两个孔4，这两个孔4在模腔5的底面；孔4内设有一根顶针6，顶针6的顶部为密封板7，在顶针6未被顶升时，密封板7密封孔4；当顶针6和地面上的坡道接触时，顶升上升，将模具2内的铅板顶起来；
模具2内设有模腔5；模腔5整体为四方形，长为60cm，宽为50cm，其靠近模腔5的外侧的位置还有两个吊耳槽8，该吊耳槽8是模腔5的一部分，用于产生阳极板的吊耳，用于电解时悬挂；
模腔5的深度为3-4cm，本实施例中为3.5cm。
浇铸装置实施例
参考图2-5，一种铅液浇铸装置，包括铅液浇铸头、熔炉9、输液管10、设置在输液管10上的高温泵11；所述铅液浇铸头包括用于存储铅液的存储单元12、浇铸头13，所述浇铸头13和存储单元12连通；所述浇铸头13的下表面为开放侧；所述浇铸头13为上细下粗的中空锥形体，所述浇铸头13内设有可升降的堵头14；所述堵头14为和与浇铸头13的中空部形状匹配的锥形结构。所述浇铸头13的开放侧的直径为模腔5宽度或长度的1/3～2/3；所述浇铸头13位于模腔5的上方。在本实施例中，所述浇铸头13的开放侧的直径为33cm；更为优选地，所述浇铸头13的开放侧的中心位于模具2的中央的上方；所述输液管10的末端延伸到存储单元12内，所述输液管10的外侧设有保温夹套15；
优选地，因为阳极板比较厚，所述浇铸头13的开放侧的高度高于模腔5的底面4cm；以阴极板为例，以2cm、3cm为佳，因为阴极板比较薄，厚度为0.2-0.5cm。
在实际应用中，存储单元12一般为一带保温功能的储罐，该储罐优选带计重功能，存储单元12内的铅液流入到浇铸头13内；当堵头14上升时，堵头14将浇铸头13封堵，当堵头14下降时，堵头14和浇铸头13的中空内腔形成一个锥形的通道，堵头14降的越低，其通道宽度越大，液体流速越快。
一般来说，控制通道的宽度，以使铅液流速为150L/min；以阳极板为例，阳极板的重量为60kg，长为60cm，宽为50cm，厚2cm；在3s左右(由于堵头14的上升下降需要时间，因此不可能时刻保持最大流速)，完成铅液的加注；在加注过程中，通道使铅液呈伞状注入到模具2内；这种形状有2个优势，第一：形成一个环状喷洒面，铅液会向圈内、圈外同步流动，预热面积大，相比传统方法通过管道注入的方式，其越远离注入点，铅液凝固越明显，本案中，可降低铅液凝固的速度，当铅液到达模具2边缘位置时，一般未完全凝固；随着铅液的持续注入，铅板内部无明显的隔层，整体均一性佳；第二：伞状的喷洒结构能够提高圈外的流速，因为圈外的面积更大，通过持续性的快速向圈外补铅液，避免圈外的铅液过快凝固。
参考图2，图2示出了第一种工作状态，锥形的通道为一条缝；
图3示出了第二种工作状态，锥形的通道被完全封闭，即堵头14被提升到最上方；
图4示出了第三种工作状态，堵头14下降到一定的位置，锥形的通道形成较大的缝隙，图4中标识除了铅液的流动角度。
参考图5，图5示出了铅液导入到模具2中的示意图。
参考图6，图6示出了铅液在模腔5中流动的方向示意。
上述结构设计，可明显降低铅液凝固速度，提高铅板的均一性。
优选地，所述存储单元12和浇铸头13通过管道连接；所述存储单元12位于浇铸头13的上方；所述存储单元12上连接有计重模块18。计重模块在化工领域是常见的，通常为具有大负荷的重量传感器。
在本实施例中，所述存储单元12上设有拉杆模块，所述拉杆模块用于驱动堵头14升降。更进一步细化来说，所述拉杆模块包括驱动件16、拉杆17，所述驱动件16与拉杆17连接，所述拉杆17与堵头14连接。驱动件16一般为气缸或油缸，在本实施例中选择为油缸，油缸一般设置在存储单元12的侧面或正上方；如果设计到正上方，则需要做好密封措施，杜绝润滑油或液压油进入铅液；本实施例设置在存储单元12的侧面，即拉杆17竖直在存储单元12的中心延伸，并和堵头14连接；其顶部通过连杆和驱动件16连接，连杆和油缸的动力输出端连接，油缸的动力输出端伸出，则连杆上升，堵头14上升；该连杆可以是杠杆结构，其一端铰接拉杆17，一端铰接油缸的动力输出端，铰接处设置条形通孔4；该连杆也可以是可水平升降的连杆，如果是水平升降的设计，则在存储单元12上应该设置一个导向杆，该导向杆可沿存储单元12升降，连杆固定在导向杆上，通过油缸驱动连杆升降，连杆带动导向杆、拉杆17升降。
实施例1
参考图1-6，本实施例用于制备规格如下的阳极板：重量为60kg，长为60cm，宽为50cm，厚2cm；
采用模具实施例、浇铸装置实施例所述的铅阳极板模具装置、铅液浇铸装置；相关关键参数如下：
模腔5的深度3.5cm、所述浇铸头13的开放侧的高度高于模腔5的底面4cm、浇铸头13的开放侧的直径为33cm；
在使用过程中，转盘1是转动的，铅液浇铸头是不动的，转盘1通过步进电机驱动，其可精准计算转动角度，以利于浇铸头13的中心和模腔5的中心对其，进行精准浇铸。浇铸的量由计重模块控制。
在本工厂中，控制的浇铸工艺为：
流速150L/min，浇铸时间3s，即3s内要保证60kg的铅液能够完全输出。
通过上述工艺制备出100块阳极板；配套100块厚度0.4cm，长宽尺寸同规格的阴极板进行电解操作；电解工艺为现有常用工艺；经过电解操作后发现，本发明的阳极板无崩散，说明其内部均一性高，没有因过早凝固形成的金属分层现象。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，既不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种铅板浇铸方法，其特征在于，所述方法为：将铅液以环形、向外侧呈辐射状的流体的状态导流到模具的模腔中并冷却制得铅板；流体的直径为模腔宽度或长度的1/3倍以上且小于模腔的宽度；导流时间不超过3.5s。
2.根据权利要求1所述的铅板浇铸方法，其特征在于，流体的直径为模腔长度的1/3～2/3倍；模腔的长度为模腔的宽度的1-1.5倍，导流时间不超过3s。
3.根据权利要求1所述的铅板浇铸方法，其特征在于，铅液的最大流速为120-180L/min；铅板的重量为20-100kg、厚度不低于0.2cm。
4.根据权利要求3所述的铅板浇铸方法，其特征在于，铅板的厚度为2-3cm，重量为50-70kg；模腔宽40-60cm，模腔的长为50-80cm。
5.根据权利要求3所述的铅板浇铸方法，其特征在于，所述导流时间为2-3s。
6.根据权利要求1-5任一所述的铅板浇铸方法，其特征在于，采用铅液浇铸头将铅液浇铸到模腔中；
所述铅液浇铸头包括用于存储铅液的存储单元、浇铸头，所述浇铸头和存储单元连通；所述浇铸头的下表面为开放侧；所述浇铸头为上细下粗的中空锥形体，所述浇铸头内设有可升降的堵头；所述堵头为和与浇铸头的中空部形状匹配的锥形结构。
7.根据权利要求6所述的铅板浇铸方法，其特征在于，还包括熔炉、输液管、设置在输液管上的高温泵；所述输液管的末端延伸到存储单元内；所述存储单元和浇铸头通过管道连接；所述存储单元位于浇铸头的上方；所述存储单元上连接有计重模块。
8.根据权利要求6所述的铅板浇铸方法，其特征在于，所述存储单元上设有拉杆模块，所述拉杆模块用于驱动堵头升降。
9.根据权利要求8所述的铅板浇铸方法，其特征在于，所述拉杆模块包括驱动件、拉杆，所述驱动件与拉杆连接，所述拉杆与堵头连接。
10.根据权利要求6所述的铅板浇铸方法，其特征在于，所述浇铸头的开放侧的中心位于模具的中央的上方。
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