新型镍电解出装装置在镍电解生产中的应用实践

贺秀珍 钟清慎，2

(1.金川集团股份有限公司 金川贵金属研究中心, 甘肃 金昌 737100; 2.西安建筑科技大学 冶金工程学院， 陕西 西安 710055)

新型镍电解出装装置在镍电解生产中的应用实践

贺秀珍1钟清慎1，2

(1.金川集团股份有限公司 金川贵金属研究中心, 甘肃 金昌 737100; 2.西安建筑科技大学 冶金工程学院， 陕西 西安 710055)

针对电解镍出装作业存在的问题，研发了新型镍电解出装装置，将电解出装工序在一个装置上集中完成，使隔膜袋内阴极液与电解槽内阳极液分开并有序进入槽罐内。该装置解决了阴极液污染和浪费问题，降低了职工的劳动强度，改善了现场作业环境，单槽作业时间由36 min缩减为6 min。

镍电解; 新型出装装置; 生产效率； 单槽作业时间

镍具有优异的物理化学性能，在不锈钢、高温合金、电镀和新型电源等领域被广泛应用。据统计，世界镍资源储量为1.94亿t，其中硫化矿占28%，红土矿占55%，海底铁锰结核占17%。而硫化镍矿资源以其高品位、易处理和高集中度等特点，成为当今利用最广泛的镍资源类型，从中生产的镍占世界总产量的60%以上。金川矿产资源主要以硫化镍矿为主，硫化镍可溶阳极隔膜电解工艺是公司的镍主要生产工艺[1-2]，而镍电解出装工序又是该生产工艺的主要工序之一。50年以来该工艺一直依靠人工操作，劳动强度大，生产效率低，作业成本高，故研发新型电解镍出装装置具有非常重要的现实意义。

1 出装作业现状

硫化镍可溶阳极隔膜电解工艺生产过程中，阴、阳极板周期分别为6天、12天。对于阳极板，隔6天需刮一次阳极泥，12天则要将其更换。电解生产槽掏槽周期约为4个月。电解镍出装槽、刮阳极泥、掏槽等工作劳动强度大、效率低、横电时间长、作业环境差。

镍电解出装工序的掏槽过程为：首先6名员工将计划要掏的电解槽横好电，把电解镍板及阳极板用吊装装置吊出后，操作工人使用φ20 mm×2.5 m的黑胶管将电解槽隔膜袋内的溶液逐个抽出(每台电解槽内有38条隔膜袋)，然后2人一组，逐一将每槽中的38条隔膜袋拔出，每槽用时35～40 min。拔完隔膜袋后，出装人员拔掉槽底橡胶堵子，放掉槽内阳极液，吊出隔膜架，再进入槽内把槽底阳极泥吊出，最后把槽内阳极泥清理干净，重新装隔膜架、隔膜袋，并向槽内注入阴极液继续生产。

1.1 出装条件

电解槽的出装条件为：

阴极片数：38片/槽；

阳极片数：78小片/槽(每大片上有2小片)；

同极中心距：190 mm；

阳极周期：10～12 d；

阴极周期：5～6 d；

阴阳极液面差：50～70 mm；

掏槽周期：3～6个月，也可根据生产情况缩短或延长。

1.2 出装作业存在的问题

1.2.1 抽液存在的问题

(1)劳动时间长，效率低。每个电解槽有38条隔膜袋。抽液时，操作人员需将抽液胶管逐个插入隔膜袋内并调整抽液角度及胶管位置，直到溶液流出，如图1所示。

图1 传统抽液方式示意图

(2)操作中存在烫伤隐患。由于抽液利用虹吸原理，有时调整胶管角度及位置时，溶液易流到操作人员腿上或脚上，造成烫伤事故。

(3)阴极液重复净化，成本高。隔膜袋内的阴极液抽出后，落到地面与阳极液混合，一起被送往净化除铁系统重新进入净化流程，造成阴极液重复净化，成本上升。

(4)抽出的溶液污染现场环境，腐蚀现场设备。抽出的阴、阳极混合液经常落到电解槽槽壁、槽边母线及U型母线上，形成硫酸镍、氯化镍结晶，腐蚀母线及电解槽甚至造成渗漏，导致直流电耗上升。

1.2.2 拔袋存在的问题

(1)隔膜袋消耗量大。每6台电解槽为1组连体槽，这种形式导致中间的电解槽隔膜袋内的阴极液无法抽出。现场操作通常是将隔膜袋底部捅破，使阴极液流出后再进行拔袋作业，拔出的隔膜袋无法重复利用。

(2)易发生烫伤事故。使用专用拔袋钩子，分别提起隔膜袋两端，然后2人站在电解槽上将隔膜袋拔出。操作人员需踩在阴阳极铜棒上，由于阴阳极铜棒为圆柱体，易滚动，操作人员稍有不慎易掉入电解槽内，发生烫伤事故。

(3)劳动强度大，工作时间长，效率低。通常拔袋流程为钩袋子、拔袋子、倒渣子，而且拔袋子需要2人配合完成。

2 电解镍出装集成装置简介

针对可溶阳极隔膜电解工艺生产过程中掏槽作业时抽液、拔袋劳动强度大的问题设计的出装集成装置，由抽液装置、拔袋装置及吊运装置组成，使电解出装工序的抽液、拔袋、吊运作业在一个装置上集中完成。出装作业单槽作业时间由36 min缩减为6 min[3]。

2.1 抽液装置

抽液装置由气动隔膜泵及配套的空压机、溶液管道、压缩空气管道组成。在吊运机构上加装1台气动隔膜泵，泵进口连接19个固定在吊架上的抽液分支接头，再在分支接头上安装19条2.5 m长的胶管。抽液时，将19条分支胶管同时分别插入19条隔膜袋内，利用隔膜泵将隔膜袋内的溶液抽出。每槽38条隔膜袋可分2次抽完，约2 min即可完成操作，如图2所示。抽液管口及隔膜泵的进气口均采用快速接口，具有连接迅速，安全可靠的特点。

图2 新型出装装置抽液作业示意图

2.2 拔袋装置

拔袋装置的执行机构由19对夹袋装置及螺旋式控制装置组成。螺旋式控制装置由4台螺旋千斤顶为基础研发而成，作业过程中安装于新型吊运机架上且与活动钳口相连，作业时用千斤顶顶紧活动钳口使钳口夹紧隔膜袋口。抽完液后，特制的拔袋机械装置将隔膜袋口夹住，然后用吊运机构把隔膜袋从电解槽内拔出，如图3所示。

图3 新型出装装置拔隔膜袋作业示意图

2.3 吊运装置

吊运装置由吊运机架、吊钩及吊带组成。新型吊运机架是依据抽液装置、拔袋装置的功能及外形尺寸进行设计并选用高强度槽钢焊接制成，从而将抽液、拔袋装置均集成于吊运机架上。吊运机架如图4所示。

1—机架 2—吊耳4个 3—吊环1个 4—吊带4条 5—钳口夹子(19对位于机架两侧)图4 吊运机架示意图

3 新型出装装置的生产实践

该出装装置已成功应用于镍电解车间，掏槽时的抽液和拔袋操作均由该机械装置来完成。近期的生产实践表明新型装置效果良好。

4 经济和社会效益

4.1 直接效益

(1)该装置缩短每槽掏槽时间约30 min，相应增加产量约20 kg/槽·a，增加产值约240万元。

(2)年节约隔膜袋1万条，按180元/条计，可节约费用180万元。

(3)解决了隔膜袋内阴极液重复净化导致成本上升的问题。按阴极液7 000 m3左右，折合镍约117 t，每吨电解镍加工费为5 110元计，节约加工费约60万元。

以上合计每年可创造经济效益约480万元。

4.2 间接效益

(1)该装置提高了出装工作效率。

(2)改善了现场作业环境，降低了劳动强度，有效解决了落地液对设备的腐蚀问题。

(3)提升了可溶阳极隔膜电解工艺装备水平。

5 结论

镍电解新型高效出装装置的研发及应用，在出装作业实践中有以下创新：

(1)首次将抽液、拔袋及吊运装置集成化。

(2)首次将隔膜泵应用于电解出装抽液作业。

(3)设计研发了新型拔袋装置、螺旋式控制装置和新型吊运装置。

该装置能成功应用于镍电解生产，同时对其他类似的重金属如铜、铅、锌电解生产企业具有推广价值。

[1] 杨郁华. 镍电解生产实践及其技术进展[J].有色冶炼,1981(12).

[2] 冯德茂,陈胜利,李娟. 金川有色金属公司镍电解精炼最新进展[J].有色冶炼，1999(S1).

[3] 张展.机械设计通用手册[M].北京：机械工业出版社, 2008.6.

Application Practice of New Nickel-electrolysis Loading Device in the Production of Electrolytic Nickel

HE Xiu-zhen, ZHONG Qing-shen

In view of the problems existed in nickel-electrolysis loading operation, this paper develops a new nickel-electrolysis loading device which would complete the loading operation in one device. In the process, the catholyte in diaphragm bag is separated from anolyte in electrolytic cell and the anolyte liquid enters into the tanks orderly. The new device solves the problems of cathode electrolyte pollution and waste, reduces the labor intensity of workers, improves the on-site operating environment and reduces the operating time per cell from 36 min to 6 min.

nickel electrolysis; new loading device; production efficiency; operating time per cell

2013-11-26

贺秀珍(1967—)，女，内蒙古丰镇市人，大专，工程师，从事镍钴及稀贵金属资源综合利用新技术研发及新型冶金设备设计工作。

TF815

B

1008-5122(2014)03-0008-03