CN219715149U - 一种铜电解液蒸发后液比重在线显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铜电解液蒸发后液比重在线显示装置，U型管主体包括相互连通的两侧管柱和底部管柱，一侧管柱的高度大于另一侧管柱的高度，且一侧管柱的外壁上部设有比重刻度线；一侧管柱的下部连接于带煤油排空阀门的管道，另一侧管柱的上部和下部分别连接于带蒸发后液出液阀门的管道和带蒸发后液进液阀门的管道；一侧管柱中用于容纳煤油形成煤油液柱，另一侧管柱中和底部管柱中用于容纳铜电解液蒸发后液，形成蒸发后液液柱，煤油液柱和电解液液柱的等压分界线位于底部管柱和一侧管柱的交界处；煤油液柱的顶部设有起密封作用的塑料薄片。本实用新型实现铜电解液蒸发后液比重的准确、实时在线显示，且可以防止硫酸铜溶液结晶析出的问题。

Description

一种铜电解液蒸发后液比重在线显示装置

技术领域

本实用新型涉及湿法炼铜技术领域，具体涉及一种铜电解液蒸发后液比重在线显示装置，适用于铜电解生产过程净液工序硫酸铜生产环节。

背景技术

湿法炼铜生产过程普遍采用电解工艺生产阴极铜，部分小规模的生产企业采用电积工艺。电解过程采用阳极炉所产的精炼阳极铜作为原料，采用硫酸铜和硫酸的混合溶液作为电解质，采用不锈钢阴极板作为阴极，通以直流电，使含杂质高的阳极铜，提炼为高纯度的阴极铜。阳极铜所含的砷、锑、铋等杂质也随着铜不断在电解液中溶解，进而在电解液中累积。为了确保电解液杂质以及铜离子在指定范围，需要连续性地抽取一部分电解液进行净化，净化的目的在于脱除电解液中多余的铜、砷、锑、铋离子。

目前净液脱铜脱杂工艺普遍采用电积法，以及在此基础上发展出来的间断脱铜砷法、并联循环连续电积法、旋流电积法等方法。无论采用何种方法，在脱杂之前都应该预先脱铜，在脱铜环节，都普遍性采用了先蒸发后结晶的脱铜工艺。蒸发前电解液比重在1.23左右，蒸发后的比重一般维持在1.4-1.5的范围。电解液在此比重情况下，从80摄氏度冷却到40摄氏度，则有大量硫酸铜析出，再通过带式过滤机等其他固液分离设备使硫酸铜与蒸发后液进行分离，产出硫酸铜副产品，可以重新溶解进入电解系统，也可以进行打包外售，从而实现电解液脱铜的目的。蒸发后的母液则进入后续电积脱铜脱杂流程。

电解液蒸发过程普遍采用蒸汽作为热源，通过蒸发分离罐和真空设备可以使电解液在80摄氏度左右沸腾，并蒸发出大约40％-50％质量的水分，电解液的比重因此从1.2左右提升到了1.4左右。提升比重后的电解液即为蒸发后液，经分离罐底部的蒸发后液泵，打往水冷结晶槽进行冷却，冷却过程即为硫酸铜大量析出的过程。为了最大程度的生产硫酸铜，达到脱铜最佳效果，对蒸发后液比重的控制是关键，需要通过同时调节分离罐的进液量以及进入板式换热器的蒸汽量来控制蒸发温度，进而控制比重。因为供应板式换热器的蒸汽不断地波动，时大时小，因此在电解液流量一定的情况下，蒸发后液的比重也随之在一定范围不断的波动，波动范围在大概1.35-1.47之间。蒸发后液比重过小，硫酸铜浓度就低，同等冷却条件下，析出的硫酸铜结晶就少，脱铜效果不理想；蒸发后液比重过高，可能导致蒸发后液在分离罐内80摄氏度的条件下就达到饱和状态，从而提前析出，有可能导致蒸发后液泵出口管道堵塞，进而导致停机事故。因此，对蒸发后液比重的控制需规定在1.4-1.5之间，即可以保证蒸发效果，又可以避免管道结晶。

为了准确控制蒸发后液比重，需要定时在水冷结晶槽入口量取蒸发后液用比重计检测比重。特别是蒸汽波动大的时候，更要加大检测频次，确保蒸发后液比重在指定的范围。人工检测比重需要在水冷结晶槽蒸发后液补液管道附近位置开取样孔，采用量筒量取一定的蒸发后液到圆筒中，才放入比重计进行读数，之后再将其倒入到水冷结晶槽中。为了减少人工检测比重工作量，技术人员开发了各类在线比重检测装置，其中包括在分离罐的出口或蒸发后液泵的进口安装一定的传感设备，通过检测电解液的导电性，间接地检测电解液的比重，再连接在线显示装置显示出具体数值。但是这种比重检测方式存在缺陷，比如随着时间的推移，与电解液接触的传感设备会累积硫酸铜结晶，在这种状态下就无法感知到电解液的导电变化情况，也就不能准确显示电解液的比重，结晶越多，准确度越低，然而这种在线显示比重的装置不具备实用性。

为了能够适时、准确、可靠地显示蒸发后液比重，有必要开发一种更加实用的新型装置，既可在线适时显示蒸发后液比重，又能够不受蒸发后液结晶的影响，从而达到精确控制蒸发后液比重，确保蒸发效果，同时减轻手工检测比重工作量的目的。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种铜电解液蒸发后液比重在线显示装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种铜电解液蒸发后液比重在线显示装置，包括U型管主体、带蒸发后液进液阀门的管道、带蒸发后液出液阀门的管道、带煤油排空阀门的管道、比重刻度线、煤油液柱、蒸发后液液柱和用于密封的塑料薄片；

所述U型管主体包括相互连通的两侧管柱和底部管柱，一侧管柱的高度大于另一侧管柱的高度，且所述一侧管柱的外壁上部设有比重刻度线；所述一侧管柱的下部连接于带煤油排空阀门的管道，另一侧管柱的上部和下部分别连接于带蒸发后液出液阀门的管道和带蒸发后液进液阀门的管道；所述一侧管柱中用于容纳煤油形成煤油液柱，所述另一侧管柱中和底部管柱中用于容纳铜电解液蒸发后液，形成蒸发后液液柱，煤油液柱和电解液液柱的等压分界线位于底部管柱和一侧管柱的交界处；所述塑料薄片浮在所述煤油液柱的顶部。

进一步地，所述铜电解液蒸发后液比重在线显示装置还包括有电热绑带，底部管柱和另一侧管柱的外部缠绕有所述电热绑带。

进一步地，所述U型管主体采用透明塑料材料制成。

进一步地，所述带蒸发后液进液阀门的管道和带蒸发后液出液阀门的管道的内径均小于U型管主体的截面宽度。

进一步地，U型管主体的截面呈方形。

进一步地，U型管主体的另一侧管柱高度为100-120cm，一侧管柱高度为160-180cm，带蒸发后液进液阀门的管道和带蒸发后液出液阀门的管道之间的高度差为60-80cm。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型利用U型管主体内不同密度液体在分界面压力相等但高度不同，以及有机物和水溶液互不相溶的原理，根据液位高低来判断密度大小，将密度也即比重问题转化成了压力及液位高低问题，避免了现有传感设备检测比重存在的不足，实现了铜电解液蒸发后液比重的准确、实时在线显示，且通过增加电热绑带防止硫酸铜溶液结晶析出的问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例中铜电解液蒸发后液比重在线显示装置的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围并不限于本实施例。

本实施例提供一种铜电解液蒸发后液比重在线显示装置，如图1所示，具体包括U型管主体1、带蒸发后液进液阀门的管道2、带蒸发后液出液阀门的管道3、带煤油排空阀门的管道4、电热绑带5、比重刻度线6、煤油液柱7、蒸发后液液柱8和起密封作用的塑料薄片10；

所述U型管主体1包括相互连通的两侧管柱和底部管柱，一侧管柱的高度大于另一侧管柱的高度，且所述一侧管柱的外壁上部设有比重刻度线6；所述一侧管柱的下部连接于带煤油排空阀门的管道4，另一侧管柱的上部和下部分别连接于带蒸发后液出液阀门的管道3和带蒸发后液进液阀门的管道2；底部管柱和另一侧管柱的外部缠绕有电热绑带5；所述一侧管柱中用于容纳煤油形成煤油液柱7，所述另一侧管柱中和底部管柱中用于容纳铜电解液蒸发后液，形成蒸发后液液柱8，煤油液柱和电解液液柱的等压分界线9位于底部管柱和一侧管柱的交界处；所述塑料薄片10浮在所述煤油液柱7的顶部。

在本实施例中，所述U型管主体1采用透明塑料材料制成。

在本实施例中，所述带蒸发后液进液阀门的管道2和带蒸发后液出液阀门的管道3的内径均小于U型管主体1的截面宽度。为了使U型管主体方便添加管道和阀门，U型管主体的截面呈方形，区别于常见的圆形。

在本实施例中，考虑到制作方便，取煤油液柱高度100cm，蒸发后液液柱的高度为60-80cm，也即带蒸发后液进液阀门的管道2和带蒸发后液出液阀门的管道3之间的高度差为60-80cm。据此，U型管主体的另一侧管柱高度为100-120cm，而一侧管柱高度为160-180cm，即可满足左右两端液位变化量需求。

上述装置的制作过程为：

将U型管主体1固定在水冷结晶槽槽面上方补液管道附近位置，此时煤油排空阀门、蒸发后液出液阀门、带蒸发后液进液阀门均关闭。往U型管主体1补液之前，首先将定量清水注入到U型管的另一侧管柱，再将定量煤油(煤油密度ρ＝0.8g/cm³)注入到U型管主体1的一侧管柱形成煤油液柱7，此时开启蒸发后液出液阀门，随着煤油的加入，清水将从U型管主体1另一侧管柱的带蒸发后液出液阀门的管道3溢流而出，直到不溢流为止。之后加入塑料薄片10加入到煤油液柱上方，此时一侧管柱中的煤油液柱7和另一侧管柱中的水柱达到平衡，此时塑料薄片10所对应的位置标上比重刻度线及其刻度值1.0。之后开启蒸发后液进液阀门，加入比重为2的铜电解液蒸发后液，直到溢流，清水逐步被排空，此时塑料薄片10所对应的位置标上比重刻度线及其刻度值2.0。之后在1.0的刻度线和2.0的刻度线的中间位置标上刻度线及其刻度值1.5，再按照均等划分要求，依次标出刻度1.1和1.2以及1.11和1.12等更精确的刻度，至此，比重刻度线便刻画完成。煤油的好处在于其与铜电解液不混溶，能够与铜电解液有明显的分层。塑料薄片的作用可以减少煤油挥发以及方便读数，塑料薄片的具体厚度需要满足压强可忽略不计的要求且方便读数。

更具体地，在水冷结晶槽槽面上方的补液管道开一小孔，并连接管道接口，用塑料管道将补液管道的管道接口与带蒸发后液进液阀门的管道2进行连接并采用铁线紧固。这样在开启蒸发后液进液阀门的时候，蒸发后液将流入到所述另一侧管柱，之后从带蒸发后液出液阀门的管道3溢流而出。带蒸发后液出液阀门的管道3插入水冷结晶槽内部，以便溢流出的蒸发后液进入到水冷结晶槽。可以通过控制蒸发后液进液阀门的开度大小控制蒸发后液溢流速度和大小。需要说明的是，为了使蒸发后液持续溢流，加入U型管主体的蒸发后液量不宜过大，同时水冷结晶槽预设的补液高度不宜过高，为溢流的蒸发后液留有一定的储存空间，具体空间大小以水冷结晶槽的冷却周期内一直有溢流但是不导致冒槽为判断标准。

通过带蒸发后液进液阀门的管道2持续通入待测比重的蒸发后液，U型管主体的一侧管柱内的煤油液柱7将随着进入到U型管主体的铜电解液蒸发后液的密度大小发生高低波动，此时塑料薄片的位置对应的刻度大小即为该时刻下另一侧管柱中铜电解液蒸发后液的比重大小。

需要说明的是，因为U型管主体的另一侧管柱溢流的蒸发后液的量相对于水冷结晶槽补液的量以及下料时候抽液的量都较小，且水冷结晶槽补液到一定位置即停止补液，为U型管主体溢流预留一定空间，因此U型管主体持续溢流对结晶槽补液和抽液的影响是可以忽略不计的。另外，进入U型管主体的蒸发后液量较小，速度也较慢，因此因为流速引起的压强变化也可以忽略不计。

U型管主体投入正常使用后，因为周围空气环境温度比蒸发后液的低，U型管主体内部将有硫酸铜结晶析出，为了维持蒸发后液一定温度，用电热绑带5对U型管主体的底部管柱和另一侧管柱进行加热，维持蒸发后液温度在70-80℃左右，从而可以防止硫酸铜结晶析出。

如果因为停机检修等原因要停止使用上述装置，首先对电热绑带断电，然后拆除连接的管道，排空蒸发后液，之后对其中的煤油通过带煤油排空阀门的管道4排除并收集，以备下次使用即可。

需要说明的是，比重的本质是密度，比重计的设计检测范围根据被检测液体的实际比重，一般在0.5-2之间，铜电解液的比重一般在1.2-1.3之间，而铜电解液蒸发后液的比重一般控制在1.3-1.6之间。也即铜电解液的密度ρ一般都在1.2g/cm³-1.6g/cm³之间。与液体密度密切相关的一个物理参数是液体的压强，液体压强的大小与液体的密度、液柱的高度以及所在位置的重力加速度相关。即：p＝ρgh，由上式可知，在地球一定位置，同等压强下，不同密度的液体具有不同的液柱高度，密度越大的液体，液柱高度越小，密度越小的液体，液柱高度越大。液柱高度与密度的关系式如下：h＝p/ρg。基于上述公式，比重的大小问题，可以转换为密度的大小问题，而密度的大小问题可以采用液柱高度来衡量。据此，本实施例的装置采用U型管原理，通过检测液柱高度，来间接检测铜电解液蒸发后液比重的大小，从而达到在线适时显示铜电解液比重的目的和效果。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种铜电解液蒸发后液比重在线显示装置，其特征在于，包括U型管主体、带蒸发后液进液阀门的管道、带蒸发后液出液阀门的管道、带煤油排空阀门的管道、比重刻度线、煤油液柱、蒸发后液液柱和用于密封的塑料薄片；

所述U型管主体包括相互连通的两侧管柱和底部管柱，一侧管柱的高度大于另一侧管柱的高度，且所述一侧管柱的外壁上部设有比重刻度线；所述一侧管柱的下部连接于带煤油排空阀门的管道，另一侧管柱的上部和下部分别连接于带蒸发后液出液阀门的管道和带蒸发后液进液阀门的管道；所述一侧管柱中用于容纳煤油形成煤油液柱，所述另一侧管柱中和底部管柱中用于容纳铜电解液蒸发后液，形成蒸发后液液柱，煤油液柱和电解液液柱的等压分界线位于底部管柱和一侧管柱的交界处；所述塑料薄片浮在所述煤油液柱的顶部。

2.根据权利要求1所述的铜电解液蒸发后液比重在线显示装置，其特征在于，还包括有电热绑带，底部管柱和另一侧管柱的外部缠绕有所述电热绑带。

3.根据权利要求1所述的铜电解液蒸发后液比重在线显示装置，其特征在于，所述U型管主体采用透明塑料材料制成。

4.根据权利要求1所述的铜电解液蒸发后液比重在线显示装置，其特征在于，所述带蒸发后液进液阀门的管道和带蒸发后液出液阀门的管道的内径均小于U型管主体的截面宽度。

5.根据权利要求1或4所述的铜电解液蒸发后液比重在线显示装置，其特征在于，U型管主体的截面呈方形。

6.根据权利要求1所述的铜电解液蒸发后液比重在线显示装置，其特征在于，U型管主体的另一侧管柱高度为100-120cm，一侧管柱高度为160-180cm，带蒸发后液进液阀门的管道和带蒸发后液出液阀门的管道之间的高度差为60-80cm。