湿法炼铜中瓜尔胶溶液配制设备.pdf

第6 1 卷第3 期 2009 年8 月 有色金属 N o n f e r m u sM e t a l s V 0 1 ．6 1 ．N o ．3 A u g ． 2O0 9 湿法炼铜中瓜尔胶溶液配制设备 罗彤彤，卢亚平，李 强 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 4 4 摘要研究湿法炼铜中阴极平滑剂瓜尔胶溶液的配制和影响溶液配制的因素，考察搅拌时间、静止时间、温度对溶液配制 的影响。在工艺试验的基础上研制溶液配制设备，采用集成化设计、模块化配置和自动化控制。主体设备包括高效混合器、静态 分散器、快速释放机。辅助设备有多级上料装置、精密给料装置以及自动控制系统等。设备特点是溶液浓度准确，水粉高效混合， 黏度快速释放，瞬间达到最佳分散状态，不产生水包粉现象。胶粉用量在0 ．2 ％一0 ．8 ％之间连续可调，黏度波动范围小，自动配液 黏度波动2 ％，手动配液黏度波动5 ％。配液设备出口黏度达到标称黏度的9 0 ％以上，静止5 ～1 0 m i n 即达到标称黏度。 关键词冶金技术；湿法炼铜；瓜尔胶；电积；阴极平滑剂；溶液配制设备 中图分类号T F 8 1 1 ；T F 8 0 3 ．2 7 文献标识码A 文章编号1 0 0 l 0 2 1 l 2 0 0 9 0 3 一0 0 8 0 0 3 随着富矿资源的日益枯竭，二次资源 废石、表 外矿、尾矿等 的合理利用日益引起重视。湿法冶 金技术是将溶浸采矿、化学选矿、细菌浸出、溶剂萃 取、电积等技术融为一体，对从二次资源中回收金属 非常有效。湿法冶金技术用于从各种矿石中回收金 属已被生产实践证明具有投资省、见效快、成本低、 对环境污染少、矿产资源利用率高等一系列优点。 近些年来，以此法生产阴极铜产量增长迅速⋯。 采用高电流密度进行铜电积沉淀过程中，一些 添加剂可以改善阴极的质量。其中作为阴极平滑剂 的瓜尔胶，可以使阴极铜平滑生长，瘤子变小甚至没 有。同时可以减少一些杂质如硫、铁、铅在阴极的夹 杂，加入量一般在1 0 0 ～2 0 0 9 ／t 阴极铜。电积添加 剂瓜尔胶是食用型的天然植物胶，属于高黏型，1 ％ 水溶液黏度为6 0 0 0 m P a s 。瓜尔胶在电解槽中降 解很快，降解的产物不会引起生产问题。 瓜尔胶在具有良好水溶性的同时，也具有独特 的水溶机理，如果掌握不好很容易导致溶解速度慢， 黏度释放不充分以及出现大量水包粉即“鱼眼”， “鱼眼”一旦形成很难打破，阻碍了粉体的进一步溶 解和黏度释放，不仅造成原料浪费和溶液黏度降低， 而且还严重影响胶液的正常使用。为解决这个问 题，使用单位不得不采用人工筛网过滤，加之定期清 洗槽内壁等方式来处理，虽能勉强维持生产作业的 进行，但造成了物料损失和管道堵塞，更为重要的 收稿日期2 0 0 8 一0 9 一1 8 作者简介罗彤彤 1 9 7 0 一 ，男，辽宁锦州市人，高级工程师，硕士 主要从事天然植物胶及相关设备等方面的研究。 是，配液质量无法有效地控制和保证。 北京矿冶研究总院天然植物胶发展中心从 1 9 8 2 年开始率先在国内开展瓜尔胶的生产及应用 研究，目前已经成为中国最大瓜尔胶生产商，在北京 建成了千吨级的加工基地。生产的瓜尔胶已经逐渐 取代国外进口产品，越来越多地被国内各湿法炼铜 厂所采用。中心密切关注用户在使用瓜尔胶过程中 出现的工艺技术问题，鉴于对植物胶性能的深入研 究以及强大的设备研发能力，针对湿法炼铜使用特 点，在大量试验研究的基础之上，研制出瓜尔胶溶液 专用配制设备，极大地改善了前面所述的问题，为行 业提供一个较为全面和完善的解决方案，彻底消除 “鱼眼”，提高配液质量，降低劳动强度。 1 影响溶液配制因素 瓜尔胶是以半乳甘露聚糖为主要成分的天然植 物胶，属于高分子聚合物，在水中的溶解原理是这样 的，当与水接触时即进行水合，单糖上的羟基与水中 的氢形成氢键，从而使聚合物半乳甘露聚糖水化，随 着水分子进入并结合到聚合物链上的数目增多，聚 合物溶胀伸展开来，与其他聚合物线团相互作用形 成黏稠溶液。为了研究瓜尔胶溶液黏度增长与搅拌 强度、静止时间、温度等的关系，选用我院生产的瓜 尔胶进行试验，溶液黏度按照轻工业部瓜尔胶标准 Q B 2 2 4 6 ．1 9 9 6 测定，试验用瓜尔胶标准黏度为 6 0 0 0 m P a s 。 所用仪器有N D J 一1 旋转黏度计和高速搅拌器。 以高速搅拌器搅拌时间做为搅拌强度的度量，以放 置时间做为静止时间。 万方数据 第3 期罗彤彤等湿法炼铜中瓜尔胶溶液配制设备 8 1 1 ．1 搅拌时间 用普通自来水在6 0 0 0 r ／m i n 搅拌速度下配制浓 度1 ．0 ％瓜尔胶溶液，常温下分别搅拌1 ，2 ，3 ，4 ， 5 m i n ，然后测定溶胀5 m i n 的黏度值，结果见表1 。 从表l 可以看出，瓜尔胶溶液黏度与搅拌时间有关， 增加搅拌时间，会提高溶胀速度，使黏度升高。 表1 搅拌时间对溶胀速度影响 T a b l e1I n n u e n c eo fa g i t a t i n gt i m eo n d i s s o l v i n gv e l o c i t y 搅拌时间／m j n l2345 黏度／m P a s4 3 0 05 2 0 05 7 5 05 8 0 05 8 0 0 1 ．2 静止时间 用普通自来水在6 0 0 0 r ／m i n 搅拌速度下配制浓 度1 ．0 ％瓜尔胶溶液，常温下搅拌1 m i n 后静止放 置，分别测定静置溶胀5 ，1 0 ，1 5 ，2 0 ，2 5 ，3 0 m i n 黏度 值，结果见表2 。从表2 可以看出，瓜尔胶溶液黏度 与静止时间有关，增加静止时间，溶胀程度增强，使 黏度升高。 表2 静止时间对溶液黏度影响 1 。3 温度 用普通自来水在6 0 0 0 r ／m i n 搅拌速度下配制浓 度1 ．0 ％瓜尔胶溶液，搅拌1m i n 后分别在2 ℃和 1 6 ℃温度下静止放置，测定静置溶胀5 ，1 0 ，1 5 ，2 0 ， 2 5 ，3 0 m i n 黏度值，结果见表3 。从表3 可以看出，瓜 尔胶溶液黏度与温度有关，相同溶胀时间下溶液温 度低则黏度高，但是相差不大，可以通过延长静止时 间弥补温度造成的黏度差。 表3温度对溶胀速度影响 T a b l e3I n n u e n c eo ft e m p e r a t u r eo nd i s s 0 1 v i n gv e l o c i t y 搅拌时间／m i n 51 01 52 02 53 0 黏度／2 ℃4 8 0 05 0 0 05 1 0 0 5 3 0 05 5 0 0 5 5 0 0 m P a s1 6 ℃5 5 0 05 5 0 05 6 0 05 6 0 05 6 0 05 6 0 0 2 溶液配制设备 以试验结果为基础，研制出适合湿法炼铜工业 生产中瓜尔胶溶液配制的专用设备，具有自动型和 手动型，配液能力为9 ～1 5 m 3 ／h ，总装机容量为 2 8 k W 。 2 ．1 设备构成 主体设备包括高效混合器、静态分散器、快速释 放机。辅助设备有多级上料装置、精密给料装置等 以及自动控制系统。 主体设备保证水和胶粉迅速高效混合，保证溶 液黏度的快速释放，瞬间达到最佳分散状态，不产生 水包粉的现象。解决了胶粉易形成胶团，需静止较 长时间释放黏度的弊端。 辅助设备解决了胶粉上料问题，降低工人的劳 动强度，操作方便，易于维护，实现胶粉的准确喂料， 确保配制出浓度准确稳定的溶液。 自动控制系统由硬件、软件和配套仪器组成，统 一由工控计算机控制，各种参数完全在线显示，按照 预设程序自动进行配液，具有操作简单、配制方便、 数据准确、稳定可靠等特点。该系统提高配液精度， 方便信息管理，实现工业自动化。根据用户输入的 指令自动计算溶液的配比浓度，直接输出。实现对 管线水量、罐体里溶液和胶粉的存量等信息的自动 采集和显示。实现对整套设备自动监控，对异常情 况进行自动报警。对整个生产情况和工作进度进行 自动记录，存储和打印。 2 ．2 工艺水平 该设备达到世界领先水平，溶液浓度准确，水粉 高效混合，黏度快速释放溉间达到最佳分散状态， 不产生水包粉现象。配液组分包括水量、胶粉量的 加入精度高，胶粉用量在0 ．2 ％一0 ．8 ％之间连续可 调，黏度波动范围小，自动配液黏度波动2 ％，手动 配液5 ％。水温1 5 q C 配液设备出口黏度达到标称 黏度的9 5 ％以上，水温1 0 ℃达到9 0 ％以上，静止5 ～1 0 m i n 即达到标称黏度，适合在一4 0 ℃至4 0 ℃环 境条件下工作。 2 ．3 应用情况 瓜尔胶溶液配制设备在2 0 0 l 一2 0 0 7 年，先后应 用于大庆油田、辽河油田、中原油田、延长油田各个 配液站，完全达到客户要求，赢得用户好评。该技术 和设备在应用中不断成熟和完善，已形成专有技术、 专利设备、专家团队、专业品质。在2 0 0 2 年度获得 国家重点新产品称号以及一项发明专利 专利号 z L 2 0 0 3 1 0 1 1 3 3 1 5 ．9 和三项实用新型专利 专利号 分别为z L 2 0 0 3 2 0 1 0 3 1 7 2 ．9 ，z I J 2 0 0 3 2 0 1 0 3 1 7 0 ．x 和 Z L 2 0 0 3 2 0 1 0 3 1 7 1 ．4 。 目前正准备在各湿法炼铜厂进行推广应用，最 新开发的第三代全自动高效快速配液成套装备具有 世界领先水平，采用集成化设计、模块化配置、自动 化控制的方式，专门为湿法炼铜厂特制小型配液试 验装置，以解决出现的各种问题，最大限度地满足用 万方数据 8 2 有色金属第6 1 卷 户的要求。 3结论和建议 在节约能源、降低能耗、减少污染物排放的大背 景下，该套设备的适时推出具有重大的社会意义和 经济价值。以一个万吨湿法炼铜厂计，每年直接节 参考文献 约瓜尔胶3 0 0 ～5 0 0 k g ，加上溶液黏度稳定，均匀一 致无胶块，从而保证电积铜质量以及节省的设备清 理、维护费用，总计价值5 ～l o 万元，因此全自动高 效快速配液成套装备在冶金行业的推广应用，更显 必要。 [ 1 ] 徐茗臻．湿法炼铜技术在江西铜业公司的应用[ J ] ．湿法冶金，2 0 0 0 ，1 9 4 2 6 G u a rG u mS o l u t i o nM i x i n gE q u i p m e n ti nC o p p 玉H y d r o m e t a l l u r g y ￡U 07 1 。n g 一￡o n g ，￡Uy Ⅱ中i n g ，L iQ i o 增 曰e 彬n gG e n e r n z 尺e s e 。r c ，n s f 缸u f e0 ，肘i n 西l g 。n d f e f a z z “，苫，，，日e 巧i r 曙10 0 0 4 4 ，c 危i n o A b s t r a c t T h eg u a rg u ms o l u t i o np r e p a r a t i o na n dt h ei n f l u e n e i n gf a c t o r so fg u a rg u ms o l u t i o nm i x i n gi nc o p p e r e l e c t r o w i n n i n ga r ei n v e s t i g a t e d ， t h ee f f e c t so fa g i t a t i n gt i m e ， s t a t i ct i m ea n dt e m p e r a t u r eo nt h eg u a rg u ms o l u t i o n m i x i n ga r es t u d i e d ．E f ．f i c i e n t m i x i n ga n dr a p i d r e l e a s i n ge q u i p m e n ti sd e V e l o p e do nt h eb a s i so ft e c h n o l o g i c a l p a r a m e t e r s ，a n dt h ei n t e g r a t i o nd e s i g n ，m o d u l a r i z e da l l o c a t i o n ，a u t o m a t i cc o n t r o la r ea p p l i e di nd e s i g n ． M a i np a r t s o ft h ee q u i p m e n tc o n s i s to fe f f i c i e n tm i x i n gs e t ，s t a t i cd i s p e r s i n gs e t ， r a p i dr e l e a s i n gs e t ． A n dt h e a u x i l i a r yp a r t s c o n s i s to fm u l t i s t a g ef e e d i n gs e t ，p r e c i s i o nf e e d i n gs e ta n da u t o m a t i cc o n t r o ls y s t e m ．T h ec h i e fc h a T a c t e r i s t i c sa r ea s f b l l o w s ． s o l u t i o nc o n c e nt ei s c o r r e c t ，g u a rg u ma n d w a t e rm i xe f h c i e n t l yw i t h o u tl u m p ，s o l u t i o nV i s c o s i t y i n c r e a s i n gr a p i d l y ，g u a rg u md o s a g ei sa d j u s t a b l eb e t w e e n0 ．2 ％ ～0 ．8 ％ s u c c e s s i V e l y ，v i s c o s i t yh a sas m a l l n u c t u a t i o n ，a u t om o d e2 ％， m a n u a lm o d e5 ％．S o l u t i o n V i s c o s i t ya te q u i p m e n to u t l e t i s9 0 ％o fn o m i n a l 、 v i s c o s i t y ，a c h i e v i n gn o m i n a lv i s c o s i t ya f t e r5 ～1 0 m i nr e l e a s i n g ． 、 K e y w o r d s m e t a l l u r g i c a lt e c h n o l o g y ；c o p p e rh y d r o m e t a l l u r g y ；g u a r g u m ；e l e c t r o w i n n i n g ； c a t h o d es m o o t h i n g a g e n t ；s o l u t i o nm i x i n ge q u i p m e n t 万方数据