CN205347594U - 一种基于刮板式脉冲非均匀电场提镉的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于刮板式脉冲非均匀电场提镉的装置，包括电场提镉系统和刮板式镉绵刮离系统；以电锌板或熔铸锌板为阳极，在脉冲电流作用下进行“牺牲阳极”置换提镉。避免了传统锌粉置换时存在的“镉包锌”现象的发生，大大降低了海绵镉中锌的含量；采用本实用新型所述的非均匀电场提镉装置提镉后，获得的海绵镉由于吸附气泡等原因漂浮在溶液上层，此部分海绵镉通过刮板式镉绵刮离系统将之刮离电解槽。

Description

一种基于刮板式脉冲非均匀电场提镉的装置

技术领域

本实用新型属于有色金属冶炼领域，涉及一种基于刮板式脉冲非均匀电场提镉的装置。

背景技术

镉污染源解析研究表明，铅锌冶炼行业是目前最重要的镉污染源。在湿法炼锌过程中，为了获得高质量的金属锌，提高电流效率，降低电能消耗，在电解前需要将电解液中的杂质离子Cu、Cd、Ni、Co等净化除去。工业生产中一般采用锌粉两段置换的方法除去Cu、Cd和Ni、Co，分别产出含大量金属锌的铜镉渣和镍钴渣。铜镉渣中通常含Cu1.5％～5％、Zn28％～50％、Cd5％～10％[1]。锌冶炼中铜镉渣处理回收镉过程造成的污染占镉污染总量的70％。研究从铜镉渣中清洁、高效地回收铜、镉、锌，既可充分利用资源，又能实现重金属大幅减排，达到绿色冶金的效果，具有重要意义。

围绕铜镉渣的资源化、无害化处理等问题，研究人员进行了诸多研究。例如，廖贻鹏等人(一种从铜镉渣中回收镉的方法[P],中国专利CN201110449609.3)提出了一种从铜镉渣中回收镉的方法，主要流程包括硫酸浸出-净化除铜-氧化除铁-锌粉置换等最后得到海绵镉、镉锭；曹亮发等人(一种从海绵镉直接提纯镉的方法[P],中国专利CN201110340857.4)公开了一种从海绵镉直接提纯镉的方法，其工艺过程包括铜镉渣酸性浸出及沉钒除杂、锌粉置换的一次海绵镉直接生产镉锭、海绵镉压团熔铸、粗镉蒸馏精炼等工序，省去了一次海绵镉的堆存场地，缩短了镉提炼的工艺流程和生产周期，节省了二次置换所需的锌粉。锌粉的消耗量降低45％以上。北京矿冶研究总院的邹小平等人(铜镉渣提取镉绵工艺研究[J],有色金属(冶炼部分),2010,(6)：2-6)对驰宏公司铜镉渣现有酸浸-置换-电积镉工艺加以改进，将原有流程产出的镉绵通过火法工艺经粗炼和真空精炼生产高纯精镉，实现镉品位由50％～60％提高到80％以上，镉绵经压团熔炼后直接进行连续精馏，取消间断熔炼工序和电积，实现精镉生产的连续化作业；韶关冶炼厂的袁贵有(从铜镉渣中回收镉的试验研究[J],有色金属再生与利用,2006,(12):21-22)研究了酸浸-铜镉渣中和-锌粉除铜法处理铜镉渣的工艺，经工艺条件优化后，镉直收率达到88％。此外，还有研究人员提出了加压酸浸法、微生物浸矿法、流化床电极等技术方法(曾懋华.冶锌工业废渣中铅、锌、铜、镉提取工艺的研究[M],广东工业大学,硕士学位论文，2003)，以进一步改善铜镉渣处理效果。但加压酸浸法在高温高压下进行，对设备的要求较高，不利于工业化的广泛应用；微生物浸矿法等则难以与现有铜镉渣处理体系衔接；流化床电极法电流效率低、能耗高、铜镉深度分离困难，工程化实现困难等等。

综合来看，现行的铜镉渣处理工艺，如“电积法”和“锌粉两段置换法”尚存在流程复杂、处理周期长、所需要的化学原料种类和设备多、中间副产二次物料多、生产流程中累积的金属锌多等缺点，尤其是现有铜镉渣处理工艺中从浸出液中提镉过程存在的“提镉效率低、锌粉消耗量大、镉回收率低、镉在处理回收过程中易分散流失造成严重的环境污染”等问题，更是目前铜镉渣处理技术急需突破的瓶颈。尤其是现有铜镉渣处理中铜镉渣浸出液采用“锌粉两段置换”工艺提镉，存在提镉效率低、锌粉消耗量大、镉回收率低、镉易分散流失等问题。造成这些问题的核心，在于锌粉置换镉时易产生“镉包锌”、“铜包锌”等现象，使得加入的锌粉被新置换的镉包裹，导致溶液中的镉无法进一步有效置换。例如，湖南水口山某典型铅锌冶炼企业的铜镉渣处理线采用锌粉两段置换法提取镉绵，大约每生产1公斤镉，需要消耗4公斤锌粉，一次锌粉置换海绵镉品位仅30～40％，为实现精制镉绵的目的，只能将此海绵镉再次重溶后进行二次锌粉置换，得到的海绵镉品位也仅75％左右，造成铜镉渣处理工艺流程冗长、超过20％以上的镉分散流失进入周边环境。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提出一种基于刮板式脉冲非均匀电场提镉的装置，该装置能够实现铜镉渣回收镉工艺过程的清洁生产，实现铜镉渣的短流程清洁利用，降低铜镉渣处理过程中镉的分散流失，达到镉减排增收的目的。

本实用新型的技术方案是，一种基于刮板式脉冲非均匀电场提镉的装置，包括电场提镉系统和刮板式镉绵刮离系统；

所述的电场提镉系统包括电解槽、阴极板、阳极板、电源系统、导电排和电缆；所述的阴极板和阳极板互相平行的依次间隔设置于电解槽内，导电排架设于电解槽侧壁上，阴极板和阳极板分别连接导电排，电源系统通过电缆连接导电排并为阴极板和阳极板提供电力；

所述的刮板式镉绵刮离系统包括多个刮板、两个电机、传动轴和两个传动皮带；所述的两个传动皮带分别套装在两个转轮上，并分别设于电解槽平行于极板的两个相对的侧壁的上方，所述的电机连接并驱动转轮旋转以带动传动皮带运动，所述的传动轴的两端分别固定在两个传动皮带上，所述的刮板间隔固定于传动轴上并由传动轴驱动。

所述的一种基于刮板式脉冲非均匀电场提镉的装置，所述的电源为脉冲电源，通过脉冲电源进行非均匀电场提镉。

所述的一种基于刮板式脉冲非均匀电场提镉的装置，阳极板面积与阴极板面积比为20～2:1。

所述的一种基于刮板式脉冲非均匀电场提镉的装置，每块阴极板和阳极板之间都布设有与极板平行的刮板，刮板由传动轴在电机带动下将漂浮的隔棉按阴极板和阳极板平行方向刮离电解槽。

所述的一种基于刮板式脉冲非均匀电场提镉的装置，脉冲非均匀电场提镉系统中阴极板材质为铝板、铝网、铝棒或石墨板、石墨棒，阳极材质为电锌板或熔铸锌板；

所述的一种基于刮板式脉冲非均匀电场提镉的装置，传动轴上刮板与液面的角度保持60～90°，刮板深入液面1～10cm。

本实用新型的技术效果在于，

(1)铜镉渣经浸出后将含镉浸出液泵入本实用新型所述的脉冲非均匀电场提镉系统进行提镉。该装置中，以电锌板或熔铸锌板为阳极，在脉冲电流作用下进行“牺牲阳极”置换提镉。在脉冲电流强化作用下，溶液中镉离子移动速率较快，可有效降低溶液浓差极化。同时，阳极锌电溶速度增强，镉离子析出速度加快。新置换出来的镉由于内层锌的电溶而无法粘在锌板上而掉落下来，锌片上新露出的锌则继续在脉冲电流作用下置换溶液中的镉，这就避免了传统锌粉置换时存在的“镉包锌”现象的发生，大大降低了海绵镉中锌的含量；

(2)阴极采用铝板、铝网、铝棒或石墨板、石墨棒优选铝棒或石墨棒，且阳极板面积与阴极板面积比为20～2:1，此时产生的非均匀电场可以有效地降低阴极析出镉的可能性，其在脉冲非均匀电场提镉系统中仅起导电电极的作用；

(3)采用本实用新型所述的非均匀电场提镉后，置换出的海绵镉由于吸附气泡等原因漂浮在溶液上层。此部分海绵镉通过如本实用新型所述的刮板式镉绵刮离系统将之刮离电解槽。所述的刮板式镉绵刮离系统中每一阴、阳极板之间布设有与极板平行的刮板，所有刮板均固定在悬于极板上方的一传动轴上。传动轴在电机带动下可以左右移动将漂浮的隔棉刮离电解槽传动皮带表面等距布置有刮板，刮板与液面的角度保持60～90°，刮板深入液面1～10cm。刮板在传动传动轴的带动下，在极板之间来回扫动，可将悬浮在极板间的海绵镉高效地刮离电解槽。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图，

其中1-电机，2-电解槽，3-阴极板，4-阳极板，5-刮板，6-传动轴，7-传动皮带，8-导电排，9-电缆，10-脉冲电源

具体实施方式

参见图1，本实用新型包括电场提镉系统和刮板式镉绵刮离系统；

电场提镉系统包括电解槽、阴极板、阳极板、电源系统、导电排和电缆；阴极板和阳极板互相平行的依次间隔设置于电解槽内，导电排架设于电解槽侧壁上，阴极板和阳极板分别连接导电排，电源系统通过电缆连接导电排并为阴极板和阳极板提供电力；脉冲非均匀电场提镉系统中阴极板材质为铝板、铝网、铝棒或石墨板、石墨棒，阳极材质为电锌板或熔铸锌板。

刮板式镉绵刮离系统包括多个刮板、两个电机、传动轴和两个传动皮带；两个传动皮带分别套装在两个转轮上，并分别设于电解槽两个相对的侧壁的上方，电机连接并驱动转轮旋转以带动传动皮带运动，传动轴的两端分别固定在两个传动皮带上，刮板间隔固定于传动轴上并由传动轴驱动。其中电源为脉冲电源，通过脉冲电源进行非均匀电场提镉。阳极板面积与阴极板面积比为20～2:1。

为了达到较佳的刮除效果，每块阴极板和阳极板之间都布设有与极板平行的刮板，刮板由传动轴在电机带动下将漂浮的隔棉按阴极板和阳极板平行方向刮离电解槽。传动轴上刮板与液面的角度保持60～90°，刮板深入液面1～10cm。

实施例1：

首先将铜镉渣浸出后的含镉溶液泵入本实用型新所述的基于刮板式脉冲非均匀电场提镉电解槽中，开启脉冲电源的开关进行脉冲非均匀电场提镉，同时启动传动轴电机，刮板式镉绵刮离系统开始运转。

脉冲非均匀电场提镉开始后，新置换出的海绵镉漂浮在阴阳极板之间，此时刮板式镉绵刮离系统将之刮离电解槽。所述悬浮镉绵刮离系统中传动皮带表面的刮板与液面保持70℃，刮板深入液面5cm。刮板在传动轴的带动下，在电解槽极板间来回移动，将悬浮在液面的镉绵不断地刮离电解槽。系统运行4小时后，分析电解槽内溶液中剩余镉的浓度降低到0.02g/L，由刮板式镉绵刮离系统分离出的海绵镉，经水冲洗后送分析检测其镉品位大于85％，可满足直接送压制镉团制精镉的要求。

值得指出的是，尽管已标示出和描述了本实用新型示例性的含镉液提镉过程，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于刮板式脉冲非均匀电场提镉的装置，其特征在于，包括电场提镉系统和刮板式镉绵刮离系统；

所述的电场提镉系统包括电解槽、阴极板、阳极板、电源系统、导电排和电缆；所述的阴极板和阳极板互相平行的依次间隔设置于电解槽内，导电排架设于电解槽侧壁上，阴极板和阳极板分别连接导电排，电源系统通过电缆连接导电排并为阴极板和阳极板提供电力；

所述的刮板式镉绵刮离系统包括多个刮板、两个电机、传动轴和两个传动皮带；所述的两个传动皮带分别套装在两个转轮上，并分别设于电解槽平行于极板的两个相对的侧壁的上方，所述的电机连接并驱动转轮旋转以带动传动皮带运动，所述的传动轴的两端分别固定在两个传动皮带上，所述的刮板间隔固定于传动轴上并由传动轴驱动。

2.根据权利要求1所述的一种基于刮板式脉冲非均匀电场提镉的装置，其特征在于，所述的电源为脉冲电源，通过脉冲电源进行非均匀电场提镉。

3.根据权利要求1所述的一种基于刮板式脉冲非均匀电场提镉的装置，其特征在于，阳极板面积与阴极板面积比为20～2:1。

4.根据权利要求1所述的一种基于刮板式脉冲非均匀电场提镉的装置，其特征在于，每块阴极板和阳极板之间都布设有与极板平行的刮板，刮板由传动轴在电机带动下将漂浮的隔棉按阴极板和阳极板平行方向刮离电解槽。

5.根据权利要求1所述的一种基于刮板式脉冲非均匀电场提镉的装置，其特征在于，脉冲非均匀电场提镉系统中阴极板材质为铝板或石墨板，阳极材质为电锌板或熔铸锌板。

6.根据权利要求1所述的一种基于刮板式脉冲非均匀电场提镉的装置，其特征在于，传动轴上刮板与液面的角度保持60～90°，刮板深入液面1～10cm。