CN204676175U - 一种湿法冶金用模拟电解系统 - Google Patents

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姚磊
袁学韬
华志强
车小奎
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Abstract

本实用新型涉及一种湿法冶金用模拟电解系统,属于工业电化学过程模拟技术领域。该系统包括高位储液槽、电解槽、过滤器、钢架、低位储液槽、磁力泵和加热器,高位储液槽、电解槽和低位储液槽按照从高到低的顺序放置在钢架上,它们之间分别通过管道相互连通,电解槽和低位储液槽之间的管道上设置过滤器,高位储液槽和低位储液槽之间的管道上设置磁力泵,加热器设置在高位储液槽中。本实用新型模拟电解系统耐蚀性好、强度高、不易破碎,结构合理、使用方便,易于推广应用。本实用新型模拟电解系统可以在类似于湿法冶金的实际工业环境中,对实验室制备得到的阳极材料是否适用于工业化应用进行验证。

Description

一种湿法冶金用模拟电解系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种湿法冶金用模拟电解系统,该模拟电解系统使用领域广泛, 如湿法冶金中的电积锌、电积铜以及电化学废水处理等领域,属于工业电化学过程模拟技 术领域。
背景技术
[0002] 湿法冶金的电解过程,实质上是阳极和阴极在电解槽中进行电积的过程。电解槽 是湿法冶金生产过程中的重要设备。
[0003] 随着众多研宄学者对阳极材料的不断研宄,制备并得到了多种性能优异的不溶性 阳极材料。但是,在实验室中制备得到的阳极材料直接应用于有色金属冶炼厂仍具有一定 的风险,这不仅无益于新型阳极材料的推广应用,而且不利于湿法冶炼技术的进一步提升。 目前,国内外的解决方法主要是通过建立模拟中试线,对实验室制备得到的阳极材料是否 适用于大规模的工业化应用进行验证。
发明内容
[0004] 本实用新型的目的在于提供一种湿法冶金用模拟电解系统。本实用新型模拟电解 系统能够将实验室制备得到的阳极材料,在类似于实际工业环境中进行模拟实验,从而验 证新型阳极材料在湿法冶金实际工业生产中的适用性。
[0005] 本实用新型所采用的技术方案是:
[0006] 一种湿法冶金用模拟电解系统,该系统包括高位储液槽、电解槽、过滤器、钢架、低 位储液槽、磁力泵和加热器等,所述的高位储液槽、电解槽和低位储液槽按照从高到低的顺 序放置在钢架上,它们之间分别通过管道相互连通,所述的电解槽和低位储液槽之间的管 道上设置过滤器,所述的高位储液槽和低位储液槽之间的管道上设置磁力泵,所述的加热 器设置在高位储液槽中。
[0007] 所述的电解槽、高位储液槽和低位储液槽中装有电解液,所述的电解液在高位储 液槽、电解槽和低位储液槽三个槽中进行循环。
[0008] 所述的电解槽内部设置有隔板,所述的隔板分布在电解槽的两侧,位于电解液进 口和出口的两端,防止进出口位置的液流影响电解槽中电解液的稳定性。
[0009] 所述的电解槽上部安装有导电铜排,以悬挂阴极板和阳极板并连接直流电源。
[0010] 所述的湿法冶金用模拟电解系统还包括温控装置,所述的温控装置与设置在高位 储液槽中的加热器连接。
[0011] 所述的电解槽的材质为耐酸聚氯乙烯;所述的钢架为碳钢材,表面喷有防腐漆; 所述的加热器为不锈钢棒材。
[0012] 本实用新型还提供了采用上述装置进行湿法冶金用模拟电解的方法。该方法采用 上述的模拟电解系统,将阳极材料在类似于实际工业环境中进行模拟实验,从而验证阳极 材料在湿法冶金实际工业生产中的适用性。
[0013] 一种湿法冶金用模拟电解方法,包括如下步骤:
[0014] 1)将电解液加入到高位储液槽、电解槽和低位储液槽中,开启磁力泵使电解液在 三个槽中进行循环流动;
[0015] 2)开启加热器,并通过温控装置调节电解液温度;
[0016] 3)将待测试的新型阳极与对比(工业生产中使用的)阳极制作成相同大小的模拟 阳极板;
[0017] 4)将模拟阳极板和模拟阴极板悬挂于导电铜排上,并连接直流电源进行电积模 拟实验;模拟实验过程中的电解液成分、PH值、电流密度、电解液温度和电解液循环速率等 实验参数均采用工业生产中的实际数值,以保证电积模拟实验环境与工业生产环境的一致 性;
[0018] 5)实验过程中,定期对槽电压、电耗和阴极产量等数据进行记录;将待测试的新 型阳极与对比阳极的模拟实验数据进行比对,判断新型阳极的性能,验证新型阳极材料在 湿法冶金实际工业生产中的适用性,并从中选出性能更加优异的阳极材料。
[0019] 本实用新型的有益效果:
[0020] 1)本实用新型模拟电解系统耐蚀性好,强度高,不易破碎。
[0021] 2)本实用新型模拟电解系统结构合理,使用方便,易于推广应用。
[0022] 本实用新型模拟电解系统耐蚀性好、强度高、不易破碎,结构合理、使用方便,易于 推广应用。本实用新型模拟电解系统可以在类似于湿法冶金的实际工业环境中,对实验室 制备得到的阳极材料是否适用于工业化应用进行验证。本实用新型模拟电解系统适用领域 广泛,如湿法冶金中的电积锌、电积铜以及电化学废水处理等领域。
附图说明
[0023] 图1是本实用新型模拟电解系统的结构示意图;
[0024] 图2是本实用新型电解槽结构示意主视图;
[0025] 图3是本实用新型电解槽结构示意俯视图。
[0026] 主要附图标记:
[0027] 1 高位储液槽 2 电解槽
[0028] 3 电解液 4 过滤器
[0029] 5 钢架 6 低位储液槽
[0030] 7 磁力泵 8 加热器
[0031] 9 隔板 10 导电铜排
具体实施方式
[0032] 下面结合附图对本实用新型及其具体实施方式做进一步详细说明:
[0033] 参见图1,本实用新型提供了一种湿法冶金用模拟电解系统,该系统包括高位储液 槽1、电解槽2、过滤器4、钢架5、低位储液槽6、磁力泵7、加热器8和温控装置等,高位储液 槽1、电解槽2和低位储液槽6按照从高到低的顺序放置在钢架5上,三个槽彼此之间均通 过管道互相连通,电解槽2和低位储液槽6之间的管道上设置过滤器4,高位储液槽1和低 位储液槽6之间的管道上设置磁力泵7。在电解槽2内部设置有隔板9,上部设置有导电铜 排10。
[0034] 在本实用新型中,电解槽2、高位储液槽1和低位储液槽6中装有电解液3 ;高位储 液槽1和低位储液槽6之间设置有磁力泵7,电解液3通过磁力泵7在高位储液槽1、电解 槽2和低位储液槽6之间进行循环,从而使电解槽2中电解液3的离子浓度稳定性较好。
[0035] 电解槽2和低位储液槽6之间设置有过滤装置一过滤器4,以去除电解液3中的杂 质。过滤装置可定期更换。
[0036] 高位储液槽1内部设置有加热装置一加热器8,并连接温控装置,使这种电解槽系 统能够在某一特定温度下进行模拟实验。
[0037] 参见图2,在本实用新型中电解槽2内部的电解液3的进出口两端安装有隔板9, 使得进出口位置的电解液不会影响电解槽中电解液的稳定性。
[0038] 参见图3,在本实用新型中电解槽2的上部安装有导电铜排10,用于连接模拟阳极 和模拟阴极并通过铜导线与直流电源连接。
[0039] 在本实用新型中,电解槽2的材质为耐酸聚氯乙烯板材;钢架5为碳钢材,表面喷 有防腐漆;加热器8为不锈钢棒材。
[0040] 下面采用本实用新型系统,进行电积锌用铅合金阳极的模拟对比实验。
[0041] 实施例1 :电积锌用铅合金阳极的模拟对比实验。
[0042] 将电解液3加入到电解槽2、高位储液槽1和低位储液槽6中,电解液成分为 H2S04:160g/L,Zn 2+:60g/L,Mn 2+:4g/L ;开启磁力泵7,使电解液3在三个槽中进行循环流 动,循环速率为30L/h ;开启加热器8,并通过温控装置将电解液3温度保持在40°C ;每 周向储液槽中添加新的电解液3,以保证电解液3中离子浓度的稳定性;模拟实验过程中 的电解液3成分、pH值、电流密度、电解液温度和电解液循环速率等实验参数均采用工业 生产中的实际数值,以保证电积模拟实验环境与工业生产环境的一致性;分别将实验室 中制备得到的新型铅银合金阳极和某企业电积锌生产过程中使用的铅银钙锶合金阳极 切割成250mmX 150mmX6mm大小的模拟阳极板,以进行模拟对比实验,采用尺寸大小为 250_X 150_X4mm的错板作为模拟阴极板;将模拟阳极板和模拟阴极板悬挂于导电铜排 10上,并连接直流电源进行电积实验,实验时间为3个月;在实验过程中,每日将阴极板从 电解槽2中取出并剥下表面的锌片,将锌片进行称重并最终计算阴极锌的总产量;使用万 用表对每天的槽电压进行记录,通过电表对最终的电耗进行记录。对新型铅银合金阳极和 铅银钙锶合金阳极在相同电积环境中的电耗、槽电压和阴极锌产量等实验数据进行对比, 使用较低电耗而产出更多阴极锌的阳极为性能更加优异的阳极材料。
[0043] 电积锌用铅合金阳极的对比实验结果如表1所示。与铅银钙锶合金阳极相比,新 型铅银合金阳极在电积过程中的槽电压更低,电耗较低,阴极锌产量更高。
[0044] 表1电积锌用铅合金阳极的模拟对比实验结果
Figure CN204676175UD00051
[0046] 实施例2 :锌电积过程不同Mn2+浓度的模拟对比实验方法
[0047] 分别配置含不同浓度Mn2+的电积锌电解液,并加入到电解槽2、高位储液槽1和低 位储液槽6中,电解液成分为H 2S04:160g/L,Zn 2+:60g/L,Mn 2+:1~4g/L ;开启磁力泵7,使 电解液3在三个槽中进行循环流动,循环速率为30L/h ;开启加热器8,并通过温控装置将电 解液3温度保持在40°C;每周向储液槽中添加新的电解液3,以保证电解液3中离子浓度的 稳定性;模拟实验的电解液中H 2SOjP Zn 2+的浓度、pH值、电解液温度和电解液循环速率等 实验参数均采用工业生产中的实际数值,以保证电积模拟实验环境与工业生产环境的一致 性;将某企业电积锌生产过程中使用的铅银钙锶合金切割成210mmX 150mmX6mm大小,作 为模拟阳极板,采用尺寸大小为210mmX 150mmX4mm的铝板作为模拟阴极板;将模拟阳极 板和模拟阴极板悬挂于导电铜排10上,并连接直流电源进行电积实验,实验时间为15天; 在实验过程中,每日将阴极板从电解槽中取出并剥下表面的锌片,将锌片进行称重并最终 计算阴极锌的总产量;使用万用表对每天的槽电压进行记录,通过电表对最终的电耗进行 记录。在相同的电积环境下,研宄电解液中不同Mn 2+浓度对电耗、槽电压和阴极锌产量等数 据的影响,最终得出更有利于实际工业生产的电解液中Mn2+浓度。
[0048] 锌电积过程不同Mn2+浓度的对比实验结果如表2所示。从表中可以看出,当电解 液中含有4g/L的Mn 2+时,锌电积过程的槽电压和电耗更低,阴极锌产量更高,更有利于电积 反应的发生。
[0049] 表2锌电积过程不同Mn2+浓度的对比实验结果
Figure CN204676175UD00061
[0051] 本实用新型模拟电解系统,结构合理、使用方便,可以在类似于湿法冶金的实际工 业环境中,对实验室制备得到的阳极材料是否适用于工业化应用进行验证,适用于湿法冶 金中的电积锌、电积铜以及电化学废水处理等领域。
[0052] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围, 凡是利用本实用新型的技术方案及附图内容所作的等效替换或简单变换,均属于本实用新 型所附的权利要求保护范围。

Claims (8)

1. 一种湿法冶金用模拟电解系统,其特征在于:该系统包括高位储液槽、电解槽、过滤 器、钢架、低位储液槽、磁力泵和加热器,所述的高位储液槽、电解槽和低位储液槽按照从高 到低的顺序放置在钢架上,它们之间分别通过管道相互连通,所述的电解槽和低位储液槽 之间的管道上设置过滤器,所述的高位储液槽和低位储液槽之间的管道上设置磁力泵,所 述的加热器设置在高位储液槽中。
2. 根据权利要求1所述的湿法冶金用模拟电解系统,其特征在于:所述的电解槽、高位 储液槽和低位储液槽中装有电解液。
3. 根据权利要求2所述的湿法冶金用模拟电解系统,其特征在于:所述的电解槽内部 设置有隔板,所述的隔板分布在电解槽的两侧。
4. 根据权利要求3所述的湿法冶金用模拟电解系统,其特征在于:所述的电解槽上部 安装有导电铜排。
5. 根据权利要求1所述的湿法冶金用模拟电解系统,其特征在于:所述的模拟电解系 统还包括温控装置,所述的温控装置与加热器连接。
6. 根据权利要求1所述的湿法冶金用模拟电解系统,其特征在于:所述的电解槽的材 质为耐酸聚氯乙烯。
7. 根据权利要求1所述的湿法冶金用模拟电解系统,其特征在于:所述的钢架材质为 碳钢材,表面喷有防腐漆。
8. 根据权利要求1所述的湿法冶金用模拟电解系统,其特征在于:所述的加热器为不 锈钢棒材。
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CN106283124A (zh) * 2015-05-29 2017-01-04 北京有色金属研究总院 一种湿法冶金用模拟电解系统和方法

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