本發(fā)明涉及化工技術(shù)領(lǐng)域中的電解沉積附屬設(shè)備,屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域,具體為一種酸霧回收系統(tǒng)裝置。
背景技術(shù):電解鎳的原理:從純鎳鹽水溶液中電解沉積陰極鎳,采用不溶陽(yáng)極。硫酸鹽溶液電積通常采用鉛陽(yáng)極,而氯化物溶液則采用穩(wěn)型陽(yáng)極,如石墨陽(yáng)極,鈦陽(yáng)極。在純硫酸溶液中進(jìn)行電解沉積的陽(yáng)極,過(guò)程主要是氧氣析出。H2O-2e=1/2O2+2H+當(dāng)采用新的pb陽(yáng)極進(jìn)行電解時(shí),在發(fā)生析氧反應(yīng)之前,還會(huì)發(fā)生pb陽(yáng)極的溶解,但是PbSO4在硫酸鹽電解液中還具有一定的溶解度,尤其溶液中含有氯離子時(shí),Pb在電解液中的溶解度更大,必須采用隔膜室進(jìn)行電解沉積。所以本申請(qǐng)中采用相比密閉的框室進(jìn)行電解反應(yīng)。采用純硫酸鹽體系電積時(shí),陽(yáng)極在析出氧的時(shí)候,會(huì)同時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)量的酸,使電解液pH下降,當(dāng)陽(yáng)極液在電解溫度下,(60℃左右,)氧氣及電解液蒸汽溢出的時(shí)候會(huì)把酸霧帶到空氣中,影響環(huán)境。鎳電積陰極為鎳始極片,在直流電作用下,在陰極上沉積出金屬鎳:Ni++2e=Ni當(dāng)電解液酸度增加時(shí),陰極還可能有如下反應(yīng):2H++2e=H2在生產(chǎn)條件下,H2析出的電流一般占電流消耗總量的0.5%-1.0%,同時(shí)鎳能吸收H2而影響產(chǎn)品的質(zhì)量,所以防止和減少H2的析出是重要的。在傳統(tǒng)的電積鎳或電積鈷的裝置中,由于在陽(yáng)極H2O失去電子生成氧氣和氫離子,氧氣逸出,氫離子逐漸富集,而溶液中的鎳離子在陰極上得到電子,析出電積鎳,在對(duì)電積鎳或電積鈷的過(guò)程中,陽(yáng)極區(qū)氫離子富集,該過(guò)程為造酸反應(yīng)過(guò)程,陽(yáng)極產(chǎn)生的氧氣和蒸汽從液體中溢出,氣泡表面在張力作用下將少量的酸帶入空氣中,形成酸霧,使產(chǎn)生的酸霧直接無(wú)組織的排入操作空間,嚴(yán)重影響了生產(chǎn)環(huán)境。同時(shí)也對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的廠房和設(shè)備具有很大的腐蝕性,降低了廠房和設(shè)備的使用壽命,也影響著工人的身體健康。目前也有研發(fā)出的酸霧回收裝置,比如申請(qǐng)?zhí)枮?00720187328.4中,采用的鎳電積酸霧吸收裝置中,它采用的是集氣罩進(jìn)行抽取酸霧,這樣的話,勢(shì)必每個(gè)陽(yáng)極上端均需設(shè)置集氣罩,另外還需要加設(shè)抽氣管道才能使酸霧排出,這樣做,在電積過(guò)程中,產(chǎn)生的酸霧在罩內(nèi)會(huì)冷凝,然后形成的液滴會(huì)滴落到電解裝置中的銅排或銅桿上,會(huì)腐蝕銅排,也會(huì)影響產(chǎn)品鎳的品質(zhì),而且,在陽(yáng)極加上集氣罩,檢修人員難以進(jìn)入里面進(jìn)行維修,需要吊起蓋子后才能操作,這樣肯定會(huì)增加勞動(dòng)強(qiáng)度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明正是基于以上技術(shù)問(wèn)題,提供一種能延長(zhǎng)廠房和設(shè)備使用壽命的,且能較好的改善工作環(huán)境,能很好的對(duì)酸霧回收再利用的酸霧回收系統(tǒng)裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種酸霧回收系統(tǒng)裝置,包括陰極框和陽(yáng)極框,在陰極框內(nèi)設(shè)置陰極,在陽(yáng)極框內(nèi)設(shè)置陽(yáng)極,電積槽與高位槽連接,高位槽內(nèi)的電解液通過(guò)管道進(jìn)入電積槽,由于在陰極框上開(kāi)設(shè)了電解液入口,所以電積槽內(nèi)的電解液從電解液入口進(jìn)入陰極框,在陰極框和陽(yáng)極框之間設(shè)置滲透膜,由于采用的滲透膜具有一定的滲透性,使得電解液從滲透膜進(jìn)入陽(yáng)極框,完成整個(gè)電積過(guò)程,由于在該電積過(guò)程中產(chǎn)生了含氧酸霧,所以該系統(tǒng)還包括酸霧吸收塔,陽(yáng)極框?yàn)槊荛]結(jié)構(gòu),由于在陽(yáng)極框上設(shè)置酸霧排出口,在電解鎳或電積鈷的時(shí)候,陽(yáng)極區(qū)的H2O失去電子生成氧氣和H+,而在陽(yáng)極區(qū),酸濃度逐漸升高,該過(guò)程為造酸反應(yīng)過(guò)程,在陰極,鎳離子得到電子,電積鎳的反應(yīng)機(jī)理如下:陽(yáng)極反應(yīng):H2O-2e-=1/2O2↑+2H+陰極反應(yīng):Ni2++2e=Ni在直流電的作用下,在陰極上沉積出金屬鎳,隨著過(guò)程的不斷進(jìn)行,陰極液中含鎳量不斷減少,而硫酸含量不斷增加,因此要加入凈化后的含鎳高的純硫酸鎳液。然后將產(chǎn)生的酸霧通過(guò)酸霧排出口進(jìn)入抽風(fēng)通道,該抽風(fēng)通道的側(cè)面開(kāi)設(shè)小孔,酸霧從小孔進(jìn)入通道內(nèi),在抽風(fēng)機(jī)的作用下全部進(jìn)入酸霧吸收塔進(jìn)行處理,該系統(tǒng)還包括循環(huán)槽,從酸霧吸收塔出來(lái)的物質(zhì)被泵入循環(huán)槽,往循環(huán)槽內(nèi)加入碳酸鈉,使酸霧中酸中和并使夾雜的鎳離子回收再利用。吸收的原理如下:Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+CO2↑+H2O含氧酸霧的成份為H2SO4、NiSO4和O2,所述的碳酸鈉的加入量按照反應(yīng)式H2SO4+Na2CO3=Na2SO4+H2O+CO2↑配比后加入。經(jīng)處理的氣體,檢測(cè)達(dá)標(biāo)后排放。同時(shí)回收酸霧中夾雜的硫酸鎳。傳統(tǒng)的電解過(guò)程中產(chǎn)生的含氧酸霧直接排放到工作環(huán)境中(如圖1),由于含氧酸霧具有腐蝕性,直接排放到空氣中,必定影響工作環(huán)境,影響工人的身體健康,也會(huì)減短電積設(shè)備的使用壽命;另外一種對(duì)酸霧進(jìn)行吸收的方法,是直接在電積槽的上端設(shè)置集氣罩(如圖2所示),由于整體設(shè)備采用的是隔膜架,只在本申請(qǐng)中才采用的是密閉框室結(jié)構(gòu),所以現(xiàn)有技術(shù)中的從電積槽的頂端采用集氣罩來(lái)收集含氧酸霧的裝置,實(shí)用性不強(qiáng),而且每次電解完畢,均需要開(kāi)啟集氣罩,增加了額外的勞動(dòng)力,增加了生產(chǎn)成本。還有一種方式收集含氧酸霧的,是從陽(yáng)極中直接密閉抽風(fēng)(如圖3所示),但是這樣需要在每個(gè)陽(yáng)極上設(shè)置集氣罩,這樣不僅會(huì)占據(jù)電解槽空間,使槽內(nèi)陰陽(yáng)極放入數(shù)量減少,且不好操作。如果集氣罩內(nèi)的氣體沒(méi)有及時(shí)排出,還會(huì)在集氣罩形成水滴,掉落在銅排或銅桿上,影響電解鎳的質(zhì)量,產(chǎn)品的質(zhì)量會(huì)大打折扣。也克服了酸霧直接排放造成的工作環(huán)境惡劣的缺陷。在陰極框和陽(yáng)極框之間設(shè)置的滲透膜,其選擇的滲透膜的滲透性非常重要,滲透膜的采用一般為耐腐蝕的滌綸布,作為優(yōu)選,選用的滲透膜為滌綸布,其型號(hào)為3751。如果選擇的滲透膜的滲透性差,則會(huì)影響電積的速度,如果滲透性太好,電解液很快進(jìn)入陽(yáng)極框,不能保持液面差,也達(dá)不到電積效果。電解鎳或電解鈷的工藝條件為:在所配置的電解液中,鎳>75g/L,鈉〈30g/L,鈷〈0.005g/L,銅〈0.001g/L,鋅〈0.001g/L,錳〈0.001g/L,鐵〈0.001g/L,鎘〈0.001g/L,鉛〈0.004g/L,Mg為8.0,Ca〈0.25g/L,Cr〈0.002g/L,有機(jī)物〈0.002g/L,H2BO3為8.0-12.0g/L,Cl-〈0.08g/L,pH=2.5-4.5(pH試紙測(cè)定);電解條件為:電流密度300~500A/m2,電解液溫度60℃,電解液循環(huán)量40m3/t.Ni,槽電壓3.6-4.5v,直流電耗4500-5500Kw.h,電流效率>90%,鎳回收率>99%,陰陽(yáng)極液位差為15mm-25mm。電積槽內(nèi)所有的陰極框和陽(yáng)極框采用螺桿進(jìn)行連接為一體,方便整體移動(dòng),電解槽在任意位置均可以正常工作,螺桿的數(shù)量可以為一根,也可以采用多根進(jìn)行固定。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果為:(一)、改變了舊電積裝置中對(duì)于電積過(guò)程產(chǎn)生的酸霧直接無(wú)組織的排放造成的環(huán)境惡劣的情況。(二)采用負(fù)壓式抽風(fēng),節(jié)約資源。(三)避免采用集氣罩等抽取酸霧而導(dǎo)致在集氣罩上形成的液體滴落到銅排或銅桿上,腐蝕銅而影響產(chǎn)品鎳的品質(zhì)。(四)集氣罩的采用,每個(gè)集氣罩上需連接管道,采用本裝置后可避免在電積槽上設(shè)置更多的抽風(fēng)管道,節(jié)約成本。附圖說(shuō)明圖1為傳統(tǒng)的酸霧雜亂無(wú)章排出的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為傳統(tǒng)的在電積槽上設(shè)置酸霧集氣罩的結(jié)構(gòu)示意圖;圖3為傳統(tǒng)的在電積槽內(nèi)的陽(yáng)極上設(shè)置集氣罩的結(jié)構(gòu)示意圖;圖4為本發(fā)明的酸霧回收系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;圖5為本發(fā)明中酸霧回收系統(tǒng)裝置的連接關(guān)系示意圖。其中,1——電解槽、2——抽風(fēng)管道、3——小孔、4——酸霧吸收塔、5——循環(huán)槽、6——陰極框、7——陽(yáng)極框、8——滲透膜、9——抽風(fēng)機(jī)、10——電解槽酸霧集氣罩、11——陽(yáng)極集氣罩。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述,給出的實(shí)施例并不限制本發(fā)明的范圍,本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書(shū)中披露的新特征或任何新的組合。實(shí)施例1:在電解鎳或電解鈷的過(guò)程中,陽(yáng)極會(huì)產(chǎn)生很多的含氧酸霧,這些酸霧不及時(shí)排出會(huì)嚴(yán)重影響著工人的健康,腐蝕廠房設(shè)備。所以在該電解鎳或電解鈷的系統(tǒng)裝置中增設(shè)酸霧回收系統(tǒng)裝置,該系統(tǒng)還包括酸霧吸收塔。陰極框和陽(yáng)極框均設(shè)置在電積槽內(nèi),在陰極框和陽(yáng)極框之間設(shè)置滲透膜,陽(yáng)極框?yàn)槊荛]結(jié)構(gòu),高位槽內(nèi)的電解液通過(guò)管道進(jìn)入電積槽內(nèi),由于電積槽內(nèi)的陰極框上設(shè)置了電解液入口,所以電積槽內(nèi)的電解液從電解液入口進(jìn)入陰極框,并且通過(guò)陰極框和陽(yáng)極框之間設(shè)置的滲透膜,通過(guò)滲透膜的滲透作用進(jìn)入陽(yáng)極框,完成電積過(guò)程。在陽(yáng)極框上設(shè)置酸霧排出口,通風(fēng)通道為一管道,在與每個(gè)陽(yáng)極框連接的地方均開(kāi)設(shè)小孔,酸霧在抽風(fēng)的作用下進(jìn)入抽風(fēng)通道,及時(shí)排出在陽(yáng)極框內(nèi)的酸霧,保證了產(chǎn)品的質(zhì)量,排出的酸霧進(jìn)入酸霧吸收塔,酸霧吸收塔內(nèi)的氣體達(dá)標(biāo)后進(jìn)行排放,另外一部分直接進(jìn)入循環(huán)槽,再往循環(huán)槽內(nèi)加入碳酸鈉進(jìn)行作用后再次進(jìn)入酸霧吸收塔內(nèi)進(jìn)行吸收。陰極框上設(shè)置進(jìn)液口,電解液從進(jìn)液管流入電解槽,經(jīng)進(jìn)液口進(jìn)入陰極框內(nèi),電解液再通過(guò)陰極框與陽(yáng)極框之間設(shè)置的滲透膜進(jìn)入陽(yáng)極框。在陰極框上也設(shè)置有排氣口,同樣在陰極框上也設(shè)置有排氣管道,然后將陰極產(chǎn)生的氣體送入處理裝置。將空氣凈化后排放。實(shí)施例2:將產(chǎn)生的酸霧通過(guò)酸霧排出口進(jìn)入抽風(fēng)通道,該抽風(fēng)通道的側(cè)面開(kāi)設(shè)小孔,酸霧從小孔進(jìn)入通道內(nèi),在抽風(fēng)機(jī)的作用下全部進(jìn)入酸霧吸收塔進(jìn)行處理,該系統(tǒng)還包括循環(huán)槽,從酸霧吸收塔出來(lái)的物質(zhì)被泵入循環(huán)槽,往循環(huán)槽內(nèi)加入碳酸鈉,使酸霧中夾雜的鎳離子回收再利用。吸收的原理如下:Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+CO2↑+H2O含氧酸霧的成份為H2SO4、NiSO4和O2,所述的碳酸鈉的加入量按照反應(yīng)式H2SO4+Na2CO3=Na2SO4+H2O+CO2↑中的比例關(guān)系配比后加入。含酸霧的氧氣經(jīng)處理,檢測(cè)達(dá)標(biāo)后排放。同時(shí)回收酸霧中夾雜的硫酸鎳,克服了將酸霧直接排放到空氣中而導(dǎo)致工作環(huán)境惡劣的缺陷(如圖1所示)。從陽(yáng)極框中直接密閉抽風(fēng),而不同于用電解槽上加集氣罩,(如圖2所示)也不同于在陽(yáng)極上加集氣罩進(jìn)入氣體收集管道,采用集氣罩來(lái)收集酸霧(如圖3所示),不僅會(huì)占據(jù)電解槽空間,使槽內(nèi)陰陽(yáng)極放入數(shù)量減少,且不好操作。如果集氣罩內(nèi)的氣體沒(méi)有及時(shí)排出,還會(huì)在集氣罩形成水滴,掉落在銅排或銅桿上,影響電解鎳的質(zhì)量,產(chǎn)品的質(zhì)量會(huì)大打折扣。滲透膜采用耐腐蝕的滌綸布,作為優(yōu)選,選用的滲透膜為滌綸布,其型號(hào)為3751。滲透膜的選擇比較關(guān)鍵,如滲透膜滲透性差,則會(huì)影響電積的速度,如果滲透性太好,電解液很快進(jìn)入陽(yáng)極框,不能保持液面差,也達(dá)不到電積效果。電解鎳或電解鈷的工藝條件為:在所配置的電解液中,鎳>75g/L,鈉〈30g/L,鈷〈0.005g/L,銅〈0.001g/L,鋅〈0.001g/L,錳〈0.001g/L,鐵〈0.001g/L,鎘〈0.001g/L,鉛〈0.004g/L,Mg為8.0,Ca〈0.25g/L,Cr〈0.002g/L,有機(jī)物〈0.002g/L,H2BO3為8.0-12.0g/L,Cl-〈0.08g/L,pH=2.5-4.5(pH試紙測(cè)定);電解條件為:電流密度300~500A/m2,電解液溫度為60℃,電解液循環(huán)量為40m3/t.Ni,槽電壓為3.6-4.5v,直流電耗為4500-5500Kw.h,電流效率>90%,鎳回收率>99%,陰陽(yáng)極液位差為15mm-25mm。將傳統(tǒng)的采用隔膜套和隔膜架的電解裝置與采用密閉框室相對(duì)隔開(kāi)的電解裝置的各因素進(jìn)行對(duì)比:新裝置老裝置鎳離子濃度 80-90g/l70-80g/l電流密度350A/m2200-250A/m2pH值2.5-5.02.0-3.0陰陽(yáng)極鎳落差 30-40g/l 20-30g/l環(huán)境 無(wú)酸霧排空,環(huán)境好 酸霧直接排空,環(huán)境差。