超聲波酸洗在鎳電解系統(tǒng)中的應(yīng)用

胡 燊， 陳 浩，任旭東，喻 鑫

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西 南昌 330031）

超聲波酸洗在鎳電解系統(tǒng)中的應(yīng)用

胡 燊， 陳 浩，任旭東，喻 鑫

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西 南昌 330031）

為了在鎳電解精練過程中去除導(dǎo)電棒表面的污垢和氧化物設(shè)計(jì)了一種超聲波酸洗系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用了超聲波裝置和一定濃度的酸液，可以將導(dǎo)電棒表面清洗干凈，保證了導(dǎo)電棒除污后使用的效果和電解時(shí)產(chǎn)品的質(zhì)量。并且整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

鎳電解；導(dǎo)電棒；超聲波；酸洗系統(tǒng)

0 引言

導(dǎo)電棒是很多金屬電解濕法冶煉中不可缺少的輔助材料，它的使用量大，價(jià)格較高，所以需要循環(huán)使用。在鎳電解行業(yè)中，鎳導(dǎo)電棒在電解的使用過程中，表面容易附著一層致密的雜質(zhì)和氧化物的混合物，影響電解時(shí)產(chǎn)品的品質(zhì)，增加了電解過程的能耗和生產(chǎn)過程的事故，所以在使用一個(gè)電解周期后需要清除鎳導(dǎo)電棒表面的物質(zhì)，以保證電解時(shí)產(chǎn)品的質(zhì)量和電解的效果。

目前，鎳導(dǎo)電棒表面的清理都是采用晃棒設(shè)備來完成，它通過多根鎳導(dǎo)電棒在轉(zhuǎn)動(dòng)的筒體內(nèi)滾動(dòng)實(shí)現(xiàn)直接或間接摩擦，從而去除鎳導(dǎo)電棒表面的雜質(zhì)。該方法噪聲大，工作環(huán)境惡劣，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度高，并且難以實(shí)現(xiàn)工藝流程的自動(dòng)化。其次，鎳電解精練行業(yè)由于自動(dòng)化水平落后，產(chǎn)品的質(zhì)量人為因素很多，生產(chǎn)產(chǎn)量受到限制，鎳電解精練行業(yè)依然是一個(gè)人員高度密集型行業(yè)。

為了配合整個(gè)鎳電解工藝的生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化，研制了一套超聲波酸洗系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鎳導(dǎo)電棒的自動(dòng)清洗除污，該系統(tǒng)不但控制簡單，造價(jià)低，而且實(shí)現(xiàn)了整個(gè)去污過程的自動(dòng)化，提高了工作效率，降低了人力成本，該系統(tǒng)也是鎳導(dǎo)電棒機(jī)組的重要組成部分，它是保證整個(gè)機(jī)組連續(xù)運(yùn)行的必要條件，該系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于金川有色集團(tuán)四鎳廠。

1 超聲波酸洗系統(tǒng)

1.1 設(shè)計(jì)思路

鎳導(dǎo)電棒的形狀是一根長度1300mm、直徑37mm的圓棒，它的材質(zhì)有兩種：一種是2mm的銅皮包裹空心的鋼管；另一種是實(shí)心的銅棒，所以價(jià)格較高。電解周期一般為一周，每天使用導(dǎo)電棒的量為1300根左右，所以考慮到成本，電解過程中需要對(duì)導(dǎo)電棒進(jìn)行處理后重復(fù)使用。

鎳電解精練過程中，低壓電流需要流過鎳導(dǎo)電棒，使得鎳導(dǎo)電棒本體產(chǎn)生一定的電阻熱，在現(xiàn)場(chǎng)濕度和溫度的共同作用下，鎳導(dǎo)電棒表面的銅被氧化，形成了一層致密的氧化層。同時(shí)，電解液的揮發(fā)作用使得導(dǎo)電棒表面覆蓋一層綠色的結(jié)晶物質(zhì)，這些物質(zhì)都會(huì)嚴(yán)重影響鎳導(dǎo)電棒的導(dǎo)電效果，所以需要在重復(fù)使用前將其清除。針對(duì)鎳導(dǎo)電棒表面的雜質(zhì)和氧化物的性質(zhì)，選用超聲波裝置將其表面的振動(dòng)除污，再用一定濃度的混合酸與氧化物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng) ，從而使得鎳導(dǎo)電棒達(dá)到重復(fù)使用的要求。

1.2 系統(tǒng)的組成

鎳導(dǎo)電棒超聲波酸洗系統(tǒng)主要有五個(gè)部件組成：軌道機(jī)架；卸送物料裝置；超聲波酸洗裝置；清洗裝置；升降移載物料小車。它包括三個(gè)工位：卸送料工位、超聲波清洗工位、清洗工位。其中，軌道機(jī)架是升降移載物料小車的工作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)小車在三個(gè)工位的移動(dòng)工作；卸送物料裝置將進(jìn)入系統(tǒng)的物料卸載到機(jī)組內(nèi)，等待升降移載物料小車搬運(yùn)進(jìn)行清洗。同時(shí)，將清洗好的物料由小車放到卸送物料裝置上，在運(yùn)出整個(gè)系統(tǒng)；在一定配比濃度的酸液中，超聲波酸洗裝置對(duì)導(dǎo)電棒進(jìn)行超聲波振動(dòng)酸洗，清除掉物料表面的贓物和氧化物；清洗系統(tǒng)將殘留在物料表面的酸液或污液清洗干凈。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 The system schemetic drawing

圖2 系統(tǒng)和設(shè)備的三維模型Fig.2 The three-dimensional model of system and device

2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程

首先，將一批批排好的鎳導(dǎo)電棒通過運(yùn)輸裝置運(yùn)往卸送物料裝置內(nèi)，導(dǎo)電棒到位后，卸送物料裝置將其卸載下來，運(yùn)輸裝置退出卸送工位。等待在超聲波清洗工位的升降移載物料小車移動(dòng)到卸送工位，將導(dǎo)電棒接住，并運(yùn)往超聲波清洗工位。當(dāng)導(dǎo)電棒進(jìn)入超聲波酸洗槽后，超聲波系統(tǒng)開始工作，在一定配比酸液濃度下和振動(dòng)時(shí)間內(nèi)，將物料表面的污垢清洗干凈。被清洗好的導(dǎo)電棒由小車從超聲波清洗工位運(yùn)到清洗工位，通過循環(huán)流動(dòng)的清水將導(dǎo)電棒表面殘留的酸液和污物漂洗干凈。小車再將處理完畢的導(dǎo)電棒運(yùn)往卸送工位，通過卸送物料裝置將導(dǎo)電棒送出系統(tǒng)。

超聲波酸洗裝置的酸液和清洗裝置的水用到一定的時(shí)候會(huì)自動(dòng)的更換。并要定期清洗酸洗槽和清洗槽的污泥。由于被清洗的污泥中含有稀有金屬和貴金屬，所以對(duì)這些污泥要進(jìn)行回收再利用[1]。

酸洗裝置和清洗裝置的槽子由于工藝要求不同，所以采用了不同的材料。酸洗槽主要考慮強(qiáng)度和耐腐蝕性的問題，它采用了金屬結(jié)構(gòu)。而清洗槽主要考慮腐蝕性問題，所以采用的是高分子合成塑性材料。

3 結(jié)論

需要酸洗的鎳導(dǎo)電棒通過該自動(dòng)化設(shè)備自動(dòng)的進(jìn)行了運(yùn)載、酸洗和漂洗，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。超聲波技術(shù)首次的應(yīng)運(yùn)不但可以快速清洗掉導(dǎo)電棒表面的雜質(zhì)，而且清洗比較干凈，降低了鎳導(dǎo)電棒因人為因素而清洗的不夠徹底，降低了因鎳導(dǎo)電棒表面的雜質(zhì)而影響電解的效果和生產(chǎn)周期[1]，減少了導(dǎo)電棒表面電阻過大而導(dǎo)致的故障率和生產(chǎn)的能耗。該系統(tǒng)是鎳電解工藝中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的一個(gè)重要的組成部分，它是保證鎳電解機(jī)組和鎳始片機(jī)組能否正常工作的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

[1]陳浩，胡燊，等.超聲波酸洗系統(tǒng)[P].中國：CN102418109A，2012，04，18.

The Ultrasonic Pickling System Application in Nickel Electrolysis Systemn

HU Shen，CHEN Hao，REN Xun-Dong，YU Xin
（Chain Nerin Engineering Co.,Ltd.，Nanchang Jiangxi 330031,China）

In order to remove the dirt and oxide that produced in the surface of conductive bar in nickel electrolysis refining,the ultrasonic pickling system is designed.The system uses ultrasonic device and a concentration of acid.It can clean the surface of the conductive bar and ensuring the using effect of conductive bar and the quality of electrolysis products.The whole process is automated.

nickel electrolysis；conductive bar；ultrasonic；pickling system

TP29

：Adoi:10.3969/j.issn.1002-6673.2014.03.030

1002－6673（2014）03－074－02

2014－04－16

胡燊（1979-），男，安徽安慶人，機(jī)械設(shè)計(jì)工程師，碩士學(xué)歷，畢業(yè)于昆明理工大學(xué)機(jī)械制造專業(yè)。研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)、CAE和三維軟件的仿真與應(yīng)用。