旋流电解技术及其应用.docxVIP

图1硫酸铜电解槽化学反应原理图旋流电解技术及其应用当今世界，迫切需要发展绿色科技，循环经济。本文阐述旋流电解技术的原理及其运用领域与工艺特点，深入浅出地剖析旋流电解装置系统的优越性。文章指出，运用旋流电解技术从废液中选择性提取高纯金属，具有流程短、成本低等优点；且项目投资小、建设周期短、风险小，与当前国内推行的循环经济项目紧密衔接，社会和经济效益显著。该技术可应用于从低品位浸出液里直接电解高品位铜（99.99%），以及直接电解锌和镍等。文|邓涛当今世界，运用绿色科技，发展绿色经济方兴未艾。传统有色冶金行业、矿山企业均为高能耗、高污染、高排放企业。以减量化、无害化、资源化、再使用、再循环为行为准则，最大限度利用已有资源，并循环高效回收废液、废渣中的有价金属，将越来越成为这些企业进一步发展的需要。我国是一个矿产资源相对匮乏的国家，为保障可持续性发展，充分利用现有资源，探索从贫矿、废渣、废液当中回收有价金属，是众多企业面临的问题。嘉兴科菲冶金科技公司通过多年的试验与研发，开发出一套全封闭的、管状的选择性旋流电解技术，有效解决了传统工艺过程中金属回收提纯效率低、能耗高、操作环境恶劣等问题，选择性地从废渣、废液中提取各种有价金属，在铂、金、银、镍、钴、铜等金属的提纯和分离上，有着无可比拟的技术优势。以硫酸铜溶液为例，不同工厂溶液的化学成分会有明显的不同，因此本例只提供典型的电解槽化学反应，见图1。传统电解技术在阴极容易形成金属贫化区，无法提高电流密度；而旋流电解技术由于溶液高速旋转流动，消除浓差极化，因此可以采用高电流密度进行提取金属；另外，在低浓度和高电流密度下电流效率较高。2.旋流电解装置及其系统概述旋流电解技术的运用是通过一套完整的装置系统来完成的，该系统包括旋流电解槽、溶液分配系统、电力系统与控制系统，以及工程配套系统等。（1）旋流电解槽每个旋流电解装置(见图2)用DN150mm（或DN200mm）不锈钢（钛）作为阴极筒体，用富有弹性的不锈钢（钛）作为阴极始极片，放置在筒体内，并紧贴在内壁，阴极导电面积为0.5m（2或1m2），根据溶液中金属离子浓度的不同，选择适当的工艺控制条件，最终控制析出的阴极产品，阴极可以析出金属板材或金属粉末。阳极采用钛涂层阳极。（2）工作过程旋流电解技术旋流电解技术是一种利用各种金属离子析出电位的差异，通过高效“涡轮增压”硬件系统，从溶液中选择性提纯有价金属的方法。该技术通过简单的单步过程就能够从溶液中回收各种有价金属，减少或取消化学净化或溶剂萃取等中间环节，最大幅度地节约生产成本。1.旋流电解技术原理旋流电解技术是基于各金属离子理论析出电位（EΦ）的差异，即欲被提取的金属只要与溶液体系中其他金属离子有较大的电位差，则电位较正的金属易于在阴极优先析出。其关键是通过高速旋流消除了浓差极化等对电解的不利因素，避免在传统电解方式中由于电解过程中受多种因素（离子浓度、析出电位、浓差极化、pH值等）的影响，可以通过简单的技术条件要求，生产出高质量的金属产品。在电解槽内采用直流电形式，将电子定向从阳极(正电极)移至阴极，同时金属在阴极(负电极)沉积下来。阳极反应失去电子，即所谓的氧化还应；阴极反应得到电子，即所谓的还原反应。34世界有色金属2012年第12期图2旋流电解装置单体结构图图3电解槽网络模块图4铜电解电解槽之间的电气连接图TechnologyEquipment|技术装备若干个旋流槽以组为单位，再由各组以模块化结构为基础，每个模块均配备动力源和独立的溶液分布系统，以便建立起各自模块与储罐之间的电解液循环。除此之外，每个模块还将配置一套冗余装备，以便备用。在工艺生产过程中，电解液连续地从储罐流进模块的第一组电解槽底部的总管，然后向上流过电解槽，进入电解槽上方的总管；此后，再进入下一组电解槽的底部总管，电解液通过模块后经过出口总管回到储罐。在装置运行过程中，由于这种装置具备相对较高的电解液流动速度，电解中产生的气体大部分夹带在电解液中进入储罐；为了避免气体聚集导致电解液流动间断，各组电解槽中间的连接管上配置有自动排气阀。整个装置的运行通过自成一体的PLC程序进行自动控制。（3）溶液网络根据生产工艺控制条件，溶液通过电解槽串并联结构形式进行生产作业。装置是若干个电解槽组成的一组组模块，运行时需要电解液连续不断地通过电解槽。溶液通过输送泵送入电解机理的进液口，电解液流入进流总管（溶液分布器），通过并联方式进入每一支旋流电解槽，然后回流至出液总管（溶液分布器）。每个模块均配备一套独立的输送管网系统，以便建立起各个模块与储槽之间的溶液循环。除此之外，每个模块还配备一台备用系统以应付可能出现的机械故障，以保障生产持续不断进行。生产过程中，电解液连续从循环槽流进模块第一组电解槽底部的总管，然后向上流过电解槽进入上部总管，