CN205152356U - 一种节能降耗的电解锰生产系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种节能降耗的电解锰生产系统，主要包括电解槽、平衡缓冲槽、换热器、连续结晶罐、水源热泵、烘箱、离心过滤机、压滤机、化浆桶、浸出桶，并由此构成：电解生产的主循环回路、提取锰渣的阴极液小循环回路、冷却槽液的阴极液冷却回路，实现锰渣可溶锰的高效回收及电解产生焦耳热的高效转换，热能得到充分利用。本实用新型大幅降低了电解生产的能耗物耗，效益显著，解决行业的节能减排将发挥重要作用。

Description

一种节能降耗的电解锰生产系统

技术领域

本实用新型涉及湿法冶金电解金属生产系统，特别涉及到节能降耗的电解金属锰生产系统。

背景技术

传统的电解金属锰生产：电解液由阴极室经隔膜袋流入阳极室，在阳极室内产生阳极液汇入阳极假底后，再经一个隔离通道从电解槽上沿流出，阳极液进入浸出桶，添加硫酸浸出锰矿粉，浸出液经净化除杂过滤后，返回电解。电解过程中Mn²⁺在阴极室内阴极板上析出金属锰，并产生电热效应放出焦耳热，除了阳极液带走和槽面蒸发、槽体散热外，还有大量的热蓄积在槽内，《中国锰业技术》第二十章给出了按理论计算和生产工厂实测得出的数据：每析出1Kg金属锰需导出4.6×103KJ热量（夏天高温日值），由于传统槽内冷却导出热量存在的缺点：传热效率差，冷却水量大（每生产1吨产品需冷却水量200～250ｍ3，是电解液循环量的4～5倍），水份蒸发、吹风、渗漏等损失多(每生产一吨锰损耗1.5～2ｍ3冷却水)，槽内电解液杂质易积累，结垢快，影响电解效率和产品质量，诸多弊端，使众多厂家尝试槽外冷却，但至今尚未见到好的技术成果，早年有一项专利CN01111708.3（一种锰电解阴极液的冷却及镁的回收方法），也没有得到工业实施，存在以下缺点：①进槽液锰浓度低，进槽液温度相对较高，要同时满足槽内热的交换量和质（锰）的交换量，很难操作控制，而且阴极液循环量大，是电解液循量的3倍以上，耗能高；②靠阴极液自身蒸发散热，受环境温度制约，不易实现槽温的精确控制（41～43℃）；③结晶物会在蒸发塔内，溜槽和集液池内大量发生，清理麻烦。

我国的电解锰产量大，占全球产量的95%以上，耗用的锰矿石除了一部分进口外，剩余都是我国自有矿石，而我国的锰矿石品位低，随着大量开采，入化合桶锰粉的品位从原来的14～18%已降到10～13%（有的还经过磁选富集），制合格液的含锰浓度也从原来的含Mn²⁺36～38g/L下降到含Mn²⁺34～35g/L，合格液含Mn²⁺量低，将会增加吨产品锰的耗液量，从而增加电解用液的循环量，势必增大制液过程中的浸出、过滤的负荷和辅料耗用，有时会造成供液困难，生产不能正常进行，虽然众多厂家的生产线开工率不高，足够多的生产线可以应付生产，但生产成本高，至今还没有用含Mn²⁺34g/L以下的合格液生产而取得较好经济效益的厂家；若要低品位锰矿粉制高浓度液，锰渣带出锰量大，锰的收率下降，也没有经济效益，这都是低品位矿石的应用难题。

本实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种降低能耗物耗、能适应低Mn²⁺的合格液生产电解锰的系统。

本实用新型的目的采用以下技术方案来实现：一种节能降耗的电解锰生产系统，主要包括电解槽、平衡缓冲槽、换热器、连续结晶罐、水源热泵、烘箱、离心过滤机、压滤机、化浆桶、浸出桶，所述电解槽、平衡缓冲槽、阴极液泵、换热器、连续结晶罐通过管道依次相连成环，形成闭合回路；所述电解槽和平衡缓冲槽与化浆桶、砂浆泵、压滤机、富锰阴极液池通过管道依次相连成环，形成闭合回路；所述电解槽、阳极液池、阳极泵、加热盘管、浸出桶、砂浆泵、压滤机、合格液池通过管道依次相连成环，形成闭合回路；所述连续结晶罐、离心过滤机、泵通过管道依次相连成环，形成闭合回路；所述水罐、水泵、换热器、水源热泵通过管道依次相连成环，形成闭合回路，所述水源热泵有水源（热风）热泵和水源（热水）热泵，所述水源（热风）热泵和烘箱相连接，所述水源（热水）热泵和热水桶通过管道相连。

进一步，所述电解槽主要由槽体、阴极板、阳极板、隔膜袋、假底隔离板、阳极液溢流管、阴极液溢流管、接液管、假底隔离板组成，所述槽体内设备有多块阴极板和阳极板，所述阳极板套有隔膜袋，所述隔膜袋下口与假底隔离板连接，所述假底隔离板以上和隔膜袋以外区域为阴极室，所述隔膜袋内为阳极室，所述阳极室与假底室连通，所述假底室与阳极液溢流管连通，所述阳极液溢流管可调高度，并使阳极液从槽体上部溢流出，所述阴极室上部设置的阴极液溢流管高度可调，并使阴极液的溢流口高于阳极液的溢流口。

进一步，所述平衡缓冲槽由槽体、平衡连通管、出液管、溢流管、接液管组成，所述槽体上部设置的溢流管高度可调，所述溢流管与接液管连接，所述平衡连通管与电解槽阴极室连接，所述出液管与阴极液泵连接。

进一步，所述电解槽和平衡缓冲槽俩槽面保持同一水平，溢流口也保持同一水平。

进一步，所述换热器采用板式换热器或管式换热器。

进一步，所述加热盘管也可采用板式换热器或管式换热器。

本实用新型的有益效果：

1、将电解过程中的电热效应所产生的焦耳热用热泵装置转换成热风，既冷却了电解槽液又省去现有电热烘干用电成本，由于水源热泵的热效能可达4.5，水源热泵的装机功率低于电热管烘干装机功率，再加上新冷却系统动力用电功率远低于现有水循环冷却系统所用功率，综合计算每生产1吨电解锰省电120度以上。

2、冷却水存量大幅减少，只需原来的5%～10%，冷却水循环量只需原来的20%～25%，同时省去现有水循环过程中蒸发，吹风损耗，以每吨产品锰计减少1.5～2ｍ3补充新水，按电解锰行业清洁生产标准(HJ/T357-2007)，可以使吨产品耗鲜水量上升一个指标等级。

3、阴极液洗渣提浓后直接补充电解，省掉了主循环中阳极液浸出、除杂等长耗时环节，循环快，循环量少，当主循环中合格液含锰偏低时（含Mn²⁺32～34g/L），可以不增加主循环量，所增成本（阴极液循环置换成本）小于回收金属量所含价值，仍有经济效益；当主循环合格液浓度正常值时（含Mn²⁺34～38g/L），可减少主循环用液量，耗用减少，则能获得较高的经济效益。

4、电解槽浓度调节和温度调节相对独立，槽温易控制，槽内浓度均匀，钙镁铵盐结晶及杂质集中，易处理，清槽周期延长，产品质量好，浸出效率提高，综合效益好。

5、由于槽外集中冷却和配液，结合本发明人申请专利201510541317.0中的单元大槽和连续自动烘干装置，将发挥更大效益。

附图说明

图1是本实用新型的设备连接示意图。

图2是本实用新型的电解槽和平衡缓冲槽结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案，

如图1所示，本实用新型提供的这种节能降耗的电解锰生产系统，主要包括电解槽1、平衡缓冲槽2、换热器4、连续结晶罐5、水源热泵8、10、烘箱9、离心过滤机13、压滤机18、19、化浆桶17、浸出桶14，所述电解槽1、平衡缓冲槽2、阴极液泵3、换热器4、连续结晶罐5通过管道依次相连，并形成闭合回路；所述电解槽1和平衡缓冲槽2与化浆桶16、砂浆泵17、压滤机18、富锰阴极液池21通过管道依次相连，并形成闭合回路；所述电解槽1、阳极液池22、阳极泵23、加热盘管11、浸出桶14、砂浆泵15、压滤机19、合格液池20通过管道依次相连，并形成闭合回路；所述连续结晶罐5、离心过滤机13、泵24通过管道依次相连，并形成闭合回路；所述水罐6、水泵7、换热器4、水源热泵8、10通过管道依次相连，并形成闭合回路，所述水源热泵有水源（热风）热泵8和水源（热水）热泵10，并联于闭合回路，所述水源（热风）热泵8和烘箱9相连接，所述水源（热水）热泵10和热水桶12通过管道相连，所述电解槽1和平衡缓冲槽2俩槽面保持同一水平，溢流口也保持同一水平。

如图2所示，电解槽1主要由槽体112、阳极板101、阴极板102、隔膜袋103、假底隔离板109、阳极液溢流管104、阴极液溢流管111、接液管110、105组成，所述槽体112内设备有多块阳极板101和多块阴极板102，所述阳极板101套有隔膜袋103，所述隔膜袋103下口与假底隔离板109连接，所述假底隔离板109以上和隔膜袋103以外区域为阴极室106，所述隔膜袋103内为阳极室107，所述阳极室107与假底室108连通，所述假底室108与阳极液溢流管104连通，所述阳极液溢流管104可调高度，并使阳极液从槽体上部溢流入接液管105，所述阴极室106上部设置的阴极液溢流管111高度可调，使阴极液溢流入接液管110，并保持阴极液溢流口高于阳极液的溢流口。

如图1，图2所示，所述平衡缓冲槽2由槽体205、平衡连通管203、出液管204、溢流管201、接液管202组成，所述槽体205上部设置的溢流管201高度可调，所述溢流管201与接液管202连接，所述平衡连通管203与电解槽阴极室106连接，所述出液管204与阴极液泵3连接。

作为技术优选方案，所述换热器4采用板式换热器或管式换热器。

作为技术优选方案，所述加热盘管11可采用板式换热器或管式换热器。

本实用新型的工作原理如下：

1、维持原电解锰生产循环系统，并加以改造，主要由电解槽1、阳极液池22、阳极泵23、加热盘管11、浸出桶14、砂浆泵15、压滤机19、合格液池20通过管道依次相连成环，构成的闭合回路为主循环，是电解生产的主要方式。

2、建立阴极液洗渣小循环，主要由电解槽1和平衡缓冲槽2与化浆桶16、砂浆泵17、压滤机18、富锰阴极液池21通过管道依次相连成环，构成的闭合回路为阴极液洗渣小循环，用阴极液置换锰渣中的合格液，补充入电解槽金属量，可减少合格液用量或使用较低浓度合格液生产，作为电解生产的辅助方式。

3、建立阴极液冷却小循环，主要由电解槽1、平衡缓冲槽2、阴极液泵3、换热器4、连续结晶罐5通过管道依次相连成环，构成的闭合回路为阴极液冷却小循环，去掉原有水循环冷却系统，用槽外冷却后的阴极液直接混合电解槽液实现槽温控制。同时由连续结晶罐5、离心过滤机13、泵24通过管道依次相连构成闭合回路形成的装置，实现阴极液的槽外冷却，冷却过程中形成的钙镁铵盐复合结晶也得到集中处理。

4、建立热量利用装置，主要由水罐6、水泵7、换热器4、水源（热风）热泵8和水源（热水）热泵10组成，水源（热风）热泵8与烘箱9相连接，将阴极液的热量转换成热风供锰片烘干；水源（热水）热泵10和热水桶12通过管道相连，将阴极液的热量变成热水，用于加热阳极液提高浸出温度，热水也可用作洗涤用水。

下两表为本实用新型技术方案与现有技术方案电耗、物耗对比表

表一，一万吨电解锰生产线冷却烘干电耗对比表（吨产品锰计）

从表一可以看出，相比于现有技术，本实用新型每生产一吨产品可节电139度，一万吨生产线每年可节约139万度电。

表二，一万吨电解锰生产线物耗对比表（吨产品锰计）

	冷却水补充量(ｍ3)	耗冷却水成本(元)	锰渣回收锰量(Kg)	金属量价值(元)	金属回收成本（元）	主液循环减少量（ｍ3）	主液循环节约成本（元）	净收益（元）
									现有技术	2	5	0	0	0	0	0	-5
本发明	0	0	50	200	90	5	60	170

从表二可以看出，本实用新型的实施例每吨产品都可节省2吨新水量，而且从回收锰和减少循环液成本节省大量耗用：每吨产品净收益170元，一万吨生产线每年可收益170万元，效益显著。

Claims (5)

1.一种节能降耗的电解锰生产系统，主要包括电解槽（1）、平衡缓冲槽（2）、换热器（4）、连续结晶罐（5）、水源热泵（8、10）、烘箱（9）、离心过滤机（13）、压滤机（18、19）、化浆桶（16），其特征在于：所述电解槽（1）、平衡缓冲槽（2）与阴极液泵（3）、换热器（4）、连续结晶罐（5）通过管道依次相连成环，形成闭合回路；所述电解槽（1）和平衡缓冲槽（2）与化浆桶（16）、砂浆泵（17）、压滤机（18）、富锰阴极液池（21）通过管道依次相连成环，形成闭合回路；所述电解槽（1）与阳极液池（22）、阳极泵（23）、加热盘管（11）、浸出桶（14）、砂浆泵（15）、压滤机（19）、合格液池（20）通过管道依次成环，形成闭合回路；所述连续结晶罐（5）、离心过滤机（13）与泵（24）通过管道依次相连成环，形成闭合回路；所述换热器（4）、水源热泵（8、10）与水罐（6）、水泵（7）通过管道依次相连成环，形成闭合回路；

所述水源热泵有水源热泵（8）和水源热泵（10），并联于闭合回路；

所述水源热泵（8）和烘箱（9）相连接；

所述水源热泵（10）和热水桶（12）通过管道相连；

所述电解槽（1）和平衡缓冲槽（2）俩槽面保持同一水平，溢流口也保持同一水平。

2.根据权利要求1所述的节能降耗的电解锰生产系统，其特征是，电解槽（1）主要由槽体（112）、阳极板101)、阴极板(102)、隔膜袋(103)、假底隔离板(109)、阳极液溢流管(104)、阴极液溢流管(111)、接液管(110、105)组成，所述槽体（112）内设有多块阳极板（101）和阴极板（102），所述阳极板（101）套有隔膜袋（103），所述隔膜袋（103）下口与假底隔离板（109）连接，所述隔膜袋（103）外部为阴极室（106），所述隔膜袋（103）内为阳极室（107），所述阳极室（107）与假底室（108）连通，所述假底室（108）与阳极液溢流管（104）连通，所述阳极液溢流管（104）可调高度，并使阳极液从槽体上部溢流入接液管（105），所述阴极室（106）上部设置的阴极液溢流管（111）高度可调，使阴极液溢流入接液管（110），并保持阴极液溢流口高于阳极液的溢流口。

3.根据权利要求1所述的节能降耗的电解锰生产系统，其特征是，所述平衡缓冲槽（2）由槽体（205）、平衡连通管（203）、出液管（204）、溢流管（201）、接液管（202）组成，所述槽体（205）上部设置的溢流管（201）高度可调，所述溢流管（201）与接液管（202）连接，所述平衡连通管（203）与电解槽阴极室（106）连接，所述出液管（204）与阴极液泵（3）连接。

4.根据权利要求1所述的节能降耗的电解锰生产系统，其特征是，所述换热器（4）采用板式换热器或管式换热器。

5.根据权利要求1所述的节能降耗的电解锰生产系统，其特征是，所述加热盘管（11）可采用板式换热器或管式换热器。