CN213925053U - 电解锰资源综合利用生产系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电解锰资源综合利用生产系统，各电解槽中换热器的出水口分别通过热纯水泵与制热热泵的蒸发器热侧入口相连，蒸发器的热侧出口与各电解槽换热器的进水口相连；冷凝器的冷侧出口与耐腐换热器的热侧入口相连，耐腐换热器的热侧出口通过纯水循环泵与冷凝器的冷侧入口相连；各电解槽的阳极液出口分别与阳极液低位池相连，阳极液低位池的出口通过阳极液泵与耐腐换热器的冷侧入口相连，耐腐换热器的冷侧出口与高温阳极液储槽相连，高温阳极液储槽的出口与浸出桶相连，浸出桶的出口经过净化及固液分离设备后与电解液补给管相连，并通过电解液补给阀与各电解槽相连。该系统可以充分利用电解副产热，减少水耗电耗，提高矿收率和浸出率。

Description

电解锰资源综合利用生产系统

技术领域

本实用新型涉及一种电解锰资源综合利用生产系统，属于余热利用技术领域。

背景技术

电解锰是将锰矿石破碎、磨粉后，经酸浸出获得锰盐，再送电解槽电解析出的单质金属。电解锰湿法冶金生产属于高能耗、高污染的行业，国内大约有200多家企业，主要分布在湖南、广西、重庆、云南、贵州。以碳酸锰矿为例，在浸出桶中直接利用硫酸与碳酸锰化合反应制取硫酸锰溶液，加入添加剂如亚硫酸铵等，再通过中和、净化、固液分离等一系列工艺制备为电解液，进入电解槽进行电解，电解槽维持在41℃效果最佳，国家限额的电解锰直流电耗为8500kwh/t。

目前的电解锰主要存在如下问题：1、电解槽的余热未利用，单位产品的能耗高；2、化合过程无加热，温度低，反应慢；3、矿收率低；4、电解槽温度非自动控制，波动大，生产效率低。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种电解锰资源综合利用生产系统，解决了上述背景技术中提出的问题，可以充分利用电解副产热，重构能量流，减少水耗和电耗，提高矿收率和浸出率，反应速度快。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种电解锰资源综合利用生产系统，包括位于电解车间的多个电解槽，所述电解车间配套有制热热泵，所述制热热泵包括压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器，所述压缩机的制冷剂出口与冷凝器的制冷剂入口相连，冷凝器的制冷剂出口通过节流阀与蒸发器的制冷剂入口相连，所述蒸发器的制冷剂出口与压缩机的制冷剂入口相连，所述蒸发器与冷凝器分别采用纯水介质换热；各电解槽中分别设有电解槽换热器，各电解槽换热器的出水口分别与热纯水泵的入口相连，所述热纯水泵的出口与所述蒸发器的热侧入口相连，所述蒸发器的热侧出口与各电解槽换热器的进水口相连；所述冷凝器的冷侧出口与耐腐换热器的热侧入口相连，所述耐腐换热器的热侧出口与纯水循环泵的入口相连，所述纯水循环泵的出口与所述冷凝器的冷侧入口相连；各电解槽的阳极液出口分别通过阳极液出液管与阳极液低位池的入口相连，所述阳极液低位池的出口通过阳极液泵与所述耐腐换热器的冷侧入口相连，所述耐腐换热器的冷侧出口与高温阳极液储槽相连，所述高温阳极液储槽的出口通过阳极液回收管与浸出桶相连，所述浸出桶的出口经过净化设备及固液分离设备后与电解液补给管相连，所述电解液补给管通过电解液补给阀与各所述电解槽相连。

进一步的，各电解槽换热器的出水口分别与热纯水储槽的入口相连，所述热纯水储槽的出口与所述热纯水泵的入口相连；所述蒸发器的热侧出口与凉纯水储槽相连，所述凉纯水储槽的出口通过凉纯水泵与各所述电解槽换热器的进水口相连。

进一步的，各电解槽分别设有测温探头，各测温探头的信号线分别与相应温度变送器的信号入口相连，各电解槽换热器的进水口分别设有流量调节阀，各流量调节阀的开度受控于相应温度变送器的温度。

进一步的，所述阳极液低位池为密封结构且外周设有保温层。

进一步的，所述高温阳极液储槽为密封结构且外周设有保温层。

进一步的，所述浸出桶还连接有液氨注入管、硫酸铵注入管、硫酸注入管和矿粉溜管。

本实用新型的有益效果在于：1、电解产生的副产热量由电解槽换热器通过间接换热导出，使电解槽维持在41℃的高效率状态下，各电解槽的阳极液分别通过阳极液出液管流出，进入阳极液低位池暂存，然后由阳极液泵送往耐腐换热器的冷侧。电解槽换热器出水口的热纯水水温达到37℃，由热纯水泵送入蒸发器的热侧，与流经蒸发器的制冷剂进行换热后，成为32℃的凉纯水回到电解槽换热器进水口循环。低温低压的液态制冷剂经蒸发器吸收电解副产热量后，蒸发成低压蒸汽，进入压缩机压缩成高温高压的制冷剂气体，再进入冷凝器换热，制冷剂放出热量而冷却成高压液体，并将流经冷凝器的50℃纯水加热至70℃，制冷剂流经节流阀后成为低温低压液体，重新回到蒸发器循环。70℃的高温纯水进入耐腐换热器的热侧放热后，成为50℃的低温纯水，由纯水循环泵送回冷凝器的冷侧入口循环；同时将阳极液泵送出的40℃阳极液加热至60℃，60℃的阳极液进入高温阳极液储槽暂存，然后通过阳极液回收管自流进入浸出桶进行化合反应。浸出桶经净化设备除杂和固液分离设备过滤分离后，成为电解液，通过电解液补给管和电解液补给阀进入电解槽。

2、本系统实现了能量流重构，通过制热热泵，将低温的电解副产热量传递给高温的阳极液，既回收物质，又回收热量，高温阳极液提升了浸出桶内化合过程的温度，大大提高了化合反应速度，提高了浸出率和锰资源利用率，吨电解锰电耗可下降10%以上。

3、电解槽换热器、蒸发器及冷凝器均采用纯水封闭循环，与传统开放式的冷却塔相比，无水分散发，避免结垢及减小噪音，进一步减少了水耗及电耗，且换热效率不会衰减，可确保长期高效稳定运行。

4、各电解槽换热器的出水进入热纯水储槽暂存，从蒸发器热侧流出的凉纯水进入凉纯水储槽暂存，由凉纯水泵送入各电解槽换热器进水口，可以适应生产的波动工况。

5、通过测温探头及温度变送器测定各电解槽的温度，通过调节流量调节阀的开度控制电解槽换热器的流量，将各电解槽的温度稳定控制在41℃，使电解在高效率工况下进行，提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型电解锰资源综合利用生产系统实施例一的流程图。

图2为本实用新型电解锰资源综合利用生产系统实施例二的流程图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、电解槽，2、制热热泵，2-1、压缩机，2-2、冷凝器，2-3、节流阀，2-4、蒸发器，3、电解槽换热器，3-1电解槽换热器进水口，3-2电解槽换热器出水口，4、热纯水储槽，5、热纯水泵，6、凉纯水储槽，7、凉纯水泵，8、流量调节阀，9、耐腐换热器，10、纯水循环泵，11、阳极液出液管，12、阳极液低位池，13、阳极液泵，14、高温阳极液储槽，15、阳极液回收管，16、浸出桶，17、净化设备，18、固液分离设备，19、电解液补给管，20、电解液补给阀，21、液氨注入管，22、硫酸铵注入管，23、硫酸注入管，24、矿粉溜管，E1、测温探头，TT、温度变送器。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的电解锰资源综合利用生产系统包括位于电解车间的多个电解槽1，电解车间配套有制热热泵2，制热热泵2包括压缩机2-1、冷凝器2-2、节流阀2-3和蒸发器2-4，压缩机2-1的制冷剂出口与冷凝器2-2的制冷剂入口相连，冷凝器2-2的制冷剂出口通过节流阀2-3与蒸发器2-4的制冷剂入口相连，蒸发器2-4的制冷剂出口与压缩机2-1的制冷剂入口相连，蒸发器2-4与冷凝器2-2分别采用纯水介质换热。

各电解槽1中分别设有电解槽换热器3，各电解槽换热器3的出水口分别与热纯水泵5的入口相连，热纯水泵5的出口与蒸发器2-4的热侧入口相连，蒸发器2-4的热侧出口与各电解槽换热器3的进水口相连；冷凝器2-2的冷侧出口与耐腐换热器9的热侧入口相连，耐腐换热器9的热侧出口与纯水循环泵10的入口相连，纯水循环泵10的出口与冷凝器2-2的冷侧入口相连。

各电解槽1的阳极液出口分别通过阳极液出液管11与阳极液低位池12的入口相连，阳极液低位池12的出口通过阳极液泵13与耐腐换热器9的冷侧入口相连，耐腐换热器9的冷侧出口与高温阳极液储槽14相连，阳极液低位池12及高温阳极液储槽14均为密封结构且外周设有保温层，减少热量散失。高温阳极液储槽14的出口通过阳极液回收管15与浸出桶16相连，浸出桶16还连接有液氨注入管21、硫酸铵注入管22、硫酸注入管23和矿粉溜管24。浸出桶16的出口经过净化设备17及固液分离设备18后与电解液补给管19相连，电解液补给管19通过电解液补给阀20与各电解槽1相连。

如图2所示，各电解槽换热器出水口3-2分别与热纯水储槽4的入口相连，热纯水储槽4的出口与热纯水泵5的入口相连；蒸发器2-4的热侧出口与凉纯水储槽6相连，凉纯水储槽6的出口通过凉纯水泵7与各电解槽换热器进水口3-1相连。各电解槽换热器3的出水进入热纯水储槽4暂存，从蒸发器2-4热侧流出的凉纯水进入凉纯水储槽6暂存，由凉纯水泵7送入各电解槽换热器进水口3-1，可以适应生产的波动工况。

各电解槽1分别设有测温探头E1，各测温探头E1的信号线分别与相应温度变送器TT的信号入口相连，各电解槽换热器3的进水口分别设有流量调节阀，各流量调节阀8的开度受控于相应温度变送器TT的温度。通过测温探头E1及温度变送器TT测定各电解槽1的温度，通过调节流量调节阀8的开度控制电解槽换热器3的流量，将各电解槽1的温度稳定控制在41℃，使电解在高效率工况下进行，提高生产效率。

工作时，电解产生的副产热量由电解槽换热器3通过间接换热导出，使电解槽1维持在41℃的高效率状态下，各电解槽1的阳极液分别通过阳极液出液管11流出，进入阳极液低位池12暂存，然后由阳极液泵13送往耐腐换热器9的冷侧。电解槽换热器出水口3-2的热纯水水温达到37℃，由热纯水泵5送入蒸发器2-4的热侧，与流经蒸发器2-4的制冷剂进行换热后，成为32℃的凉纯水回到电解槽换热器进水口3-1循环。

低温低压的液态制冷剂经蒸发器2-4吸收电解副产热量后，蒸发成低压蒸汽，进入压缩机2-1压缩成高温高压的制冷剂气体，再进入冷凝器2-2换热，制冷剂放出热量而冷却成高压液体，并将流经冷凝器2-2的50℃纯水加热至70℃，制冷剂流经节流阀2-3后成为低温低压液体，重新回到蒸发器2-4循环。70℃的高温纯水进入耐腐换热器9的热侧放热后，成为50℃的低温纯水，由纯水循环泵10送回冷凝器2-2的冷侧入口循环；同时将阳极液泵13送出的40℃阳极液加热至60℃。电解槽换热器3、蒸发器2-4及冷凝器2-2均采用纯水封闭循环，与传统开放式的冷却塔相比，无水分散发，避免结垢及减小噪音，进一步减少了水耗及电耗，且换热效率不会衰减，可确保长期高效稳定运行。

60℃的阳极液进入高温阳极液储槽14暂存，然后通过阳极液回收管15自流进入浸出桶16进行化合反应。浸出桶16经净化设备17除杂和固液分离设备18过滤分离后，成为电解液，通过电解液补给管19和电解液补给阀20进入电解槽1。

本系统实现了能量流重构，通过制热热泵2，将低温的电解副产热量传递给高温的阳极液，既回收物质，又回收热量，高温阳极液提升了浸出桶16内化合过程的温度，大大提高了化合反应速度，提高了浸出率和锰资源利用率，吨电解锰电耗可下降10%以上。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种电解锰资源综合利用生产系统，包括位于电解车间的多个电解槽，其特征在于：所述电解车间配套有制热热泵，所述制热热泵包括压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器，所述压缩机的制冷剂出口与冷凝器的制冷剂入口相连，冷凝器的制冷剂出口通过节流阀与蒸发器的制冷剂入口相连，所述蒸发器的制冷剂出口与压缩机的制冷剂入口相连，所述蒸发器与冷凝器分别采用纯水介质换热；各电解槽中分别设有电解槽换热器，各电解槽换热器的出水口分别与热纯水泵的入口相连，所述热纯水泵的出口与所述蒸发器的热侧入口相连，所述蒸发器的热侧出口与各电解槽换热器的进水口相连；所述冷凝器的冷侧出口与耐腐换热器的热侧入口相连，所述耐腐换热器的热侧出口与纯水循环泵的入口相连，所述纯水循环泵的出口与所述冷凝器的冷侧入口相连；各电解槽的阳极液出口分别通过阳极液出液管与阳极液低位池的入口相连，所述阳极液低位池的出口通过阳极液泵与所述耐腐换热器的冷侧入口相连，所述耐腐换热器的冷侧出口与高温阳极液储槽相连，所述高温阳极液储槽的出口通过阳极液回收管与浸出桶相连，所述浸出桶的出口经过净化设备及固液分离设备后与电解液补给管相连，所述电解液补给管通过电解液补给阀与各所述电解槽相连。

2.根据权利要求1所述的电解锰资源综合利用生产系统，其特征在于：各电解槽换热器的出水口分别与热纯水储槽的入口相连，所述热纯水储槽的出口与所述热纯水泵的入口相连；所述蒸发器的热侧出口与凉纯水储槽相连，所述凉纯水储槽的出口通过凉纯水泵与各所述电解槽换热器的进水口相连。

3.根据权利要求1所述的电解锰资源综合利用生产系统，其特征在于：各电解槽分别设有测温探头，各测温探头的信号线分别与相应温度变送器的信号入口相连，各电解槽换热器的进水口分别设有流量调节阀，各流量调节阀的开度受控于相应温度变送器的温度。

4.根据权利要求1所述的电解锰资源综合利用生产系统，其特征在于：所述阳极液低位池为密封结构且外周设有保温层。

5.根据权利要求1所述的电解锰资源综合利用生产系统，其特征在于：所述高温阳极液储槽为密封结构且外周设有保温层。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电解锰资源综合利用生产系统，其特征在于：所述浸出桶还连接有液氨注入管、硫酸铵注入管、硫酸注入管和矿粉溜管。

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