Войти  |  Регистрация
Авторизация
» » Устройство цехов электролиза цинка

Устройство цехов электролиза цинка



Цеха электролитического получения цинка состоят из трех основных отделений: преобразовательной подстанции, электролизного и отделения переплавки катодного цинка.
Переменный ток преобразуется в постоянный с помощью ртутных или кремниевых выпрямителей, умформеров или мотор-генераторов. Наиболее широко распространены ртутные выпрямители. По сравнению с умформерами и мотор-генераторами им присущ ряд преимуществ: более высокий коэффициент полезного действия (93—95%), простота охлаждения, малое время для пуска после остановки, возможность автоматического регулирования. На отечественных цинкэлектролитных заводах применяют только ртутные и кремниевые выпрямители (УКСЦК, ЛЦЗ), на некоторых зарубежных заводах до сих пор еще имеются вращающиеся преобразователи. На новых зарубежных заводах применяют кремниевые выпрямители, очень компактные агрегаты, которые работают с коэффициентом полезного действия не ниже 97%.
Основная часть кремниевых выпрямителей — диоды Si-150, в которых применен кремний высокой чистоты. Такие выпрямители установлены на польском заводе в Шопеницах. Они снабжены автоматическим регулирующим устройством, позволяющим поддерживать нагрузку в пределах от 50 до 105% номинальной. Отмечается очень стабильная работа этих выпрямителей.
Устройство цехов электролиза цинка

Ртутные выпрямители на преобразовательной подстанции делятся на серии и группы. На рис. 105 представлена принципиальная схема подачи тока через ртутные выпрямители на шины электролизного отделения. Переменный ток высокого напряжения подается на шины регулировочного трансформатора 1, где имеется возможность ступенчато регулировать напряжение, затем он поступает на силовой трансформатор 2 и группу ртутных выпрямителей 3. Аноды выпрямителей соединены с плюсом ошиновки ванны, минус ошиновки подключают к вторичной обмотке силового трансформатора. Группы в серии соединены параллельно. С помощью системы разъединителей 4 можно отключать группу или один агрегат. Детально электроснабжение электролизных цехов рассмотрено в книге А.В. Трояновского.
Отделения электролиза различаются между собой по расположению ванн—каскадному или на одном уровне. При каскадном расположении ванн лучше условия для циркуляции электролита, но хуже условия обслуживания ванн. Расположение ванн на одном уровне позволяет проще осуществить механизацию процессов выемки катодов, транспортировки их и т. д. На отечественных цинк-электролитных заводах принято расположение ванн на одном уровне.
Основное оборудование электролизного цеха — ванна с анодами и катодами, токоподводящими шинами, приспособлениями для подвода и отвода электролита и его охлаждения. Ванны изготавливают из дерева или железобетона. Размеры ванн (внутренние), м: длина 1,5—3,9, ширина 0,8—0,9, глубина 1,0—1,4.
Устройство цехов электролиза цинка

Деревянные ванны изготавливают в виде отдельно стоящих и блоками из 20—25 ванн. На рис. 106 показан продольный разрез блока деревянных ванн. Снаружи ванны прокрашивают битумным лаком и на некоторых заводах дополнительно футеруют винипластом. Внутри ванны футеруют рольным свинцом или винипластом. При футеровке винипластом деревянную ванну внутри оклеивают рубероидом на битуме и затем вставляют винипластовый вкладыш.
На рис. 107 показана конструкция железобетонной ванны. Для защиты наружной поверхности ванн от разрушения на некоторых заводах бетон прокрашивают битумом или лаком, а затем торцовые части ванны покрывают винипластом.
Устройство цехов электролиза цинка

Внутреннюю поверхность железобетонной ванны футеруют рольным свинцом или листовым винипластом. При футеровке винипластом железобетонные ванны сначала оклеивают рубероидом, затем вставляют винппластовый вкладыш. Ванны устанавливают на фарфоровые или стеклянные изоляторы. Каждая ванна опирается на четыре изолятора.
Железобетонные ванны по сравнению с деревянными несколько дороже и сложней в изготовлении. Ho срок их службы значительно больше, чем деревянных ванн. Меньше утечек тока и возможностей возникновения пожара.
На заводах России установлены железобетонные и деревянные ванны с винипластовой футеровкой. Футеровка из винипласта имеет перед свинцовой то преимущество, что исключается возможность замыкания на корпус. Недостатки винипласта; большая трудоемкость операций при монтаже футеровки и самопроизвольное появление трещин в футеровке как результат проявления остаточных напряжений в материале. Все это указывает на необходимость изыскания новых материалов для футеровки ванн.
На зарубежных заводах наиболее широко распространены железобетонные ванны со свинцовой футеровкой.
Для отвода раствора ванны имеют сливные носики, изготовленные из того же материала, которым футерованы ванны (винипласт, свинец). Раствор в ванны подают по трубам сверху в каждую ванну вблизи торца, где размещены змеевики.
В зависимости от принятой коммуникации тока ванны имеют кронштейны для крепления токоведующих шин либо на каждой ванне, либо только на крайних ваннах ряда.
В последнем случае на промежуточные стенки ряда ванн укладывают бортовые планки из винипласта или дерева с резиновой прокладкой для укладки на них анодных и катодных штанг.
Число катодов и анодов в ваннах зависит от размеров ванны и от расстояния между электродами. На большинстве заводов расстояние между одноименными электродами 70—80 мм. Уменьшение этого расстояния позволяет разместить в ванне дополнительные электроды и тем самым при неизменной плотности тока повысить ее производительность. При прочих равных условиях сближение электродов уменьшает падение напряжения в элекролите и соответственно расход электроэнергии на единицу осажденного цинка. Однако чрезмерное сближение электродов вызывает короткие замыкания между катодами и анодами даже при использовании специальных ограничительных фиксирующих изоляторов на анодах.
На заводах России проведена большая работа по повышению производительности электролитной ванны. На Усть-Каменогорском комбинате сближение расстояния между одноименными электродами до 60 мм в совокупности с другими усовершенствованиями электродного хозяйства (увеличение поверхности катодов, улучшение контактов и пр.) позволило почти в 2 раза увеличить амперную нагрузку и, следовательно, повысить производительность электролитной ванны.
Катоды изготавливают из листового холоднокатаного алюминия марки Al толщиной 4—5 мм. Для уменьшения дендритообразования на краях катоды делают на 20—25 мм шире и длиннее анодов. На края катодов для предупреждения наращивания на кромках цинка надевают деревянные или резиновые планки. Резиновые планки дороже деревянных, но удобнее и более долговечны. Поэтому в конечном счете применение резиновых планок экономически выгоднее.
Катодные штанги изготавливают из медных шин, алюминиевых полос или алюминия специального профиля. Чаще применяют алюминиевый профиль Т-образного сечения. Катодный лист приваривают к штанге дуговой электросваркой или автогенной сваркой. Контактом алюминиевой штанги служит приклепанная либо приболченная медная вилка (рис. 108). В последнее время стали применять контакт, состоящий из медной вилки, сплавленной с алюминиевой пластиной, которую приваривают к штанге. Этим приемом достигают наименьшего переходного сопротивления.
Устройство цехов электролиза цинка

Аноды на большинстве заводов изготавливают из свинцовосеребряного сплава (1 % Ag). Аноды из этого сплава обладают большей жесткостью и продолжительностью службы, чем свинцовые.
Экономию дефицитных металлов свинца и серебра можно достигнуть уменьшением толщины анодов.
На большинстве зарубежных заводов применяют облегченные перфорированные аноды, обеспечивающие лучшую циркуляцию электролита в ванне. Однако отверстия быстро забиваются шламом, очистка таких анодов сложней, чем вафельных или гладких. На заводах России, работающих с высоким содержанием марганца в электролите, а следовательно, с интенсивным шламообразованием, перфорированные аноды заменены вафельными (рис. 109). Проведенные испытания гладких анодов показали, что эти аноды также удобны в работе.
Устройство цехов электролиза цинка

Установлено, что наибольшей прочностью отличаются прокатанные аноды. Так, срок службы таких анодов на польском заводе в Шопеницах достигает 4 лет.
На одном из отечественных заводов были испытаны прокатанные аноды толщиной 5 мм, которые оказались в 2—3 раза более жесткими, чем литой анод толщиной 8 мм. Расход свинца уменьшается ка 8 кг на каждый анод.
Анодные штанги делают из медной освинцованной шины и приваривают к анодному полотну водородной сваркой.
Для фиксации положения анодов в ванне и улучшения условий циркуляции электролита на анодные полотна укрепляют ограничители из дерева, прессованного стекла или винипласта. На отечественных заводах распространены ограничители из винипласта, на ЛПЗ с успехом применяют бортовые рейки из литого полиэтилена. Применяют также изоляторы в плоскости анода — резиновые или винипластовые загнутые трубки.
Охлаждающие змеевики изготавливают из свинцовых или алюминиевых труб. В настоящее время свинцовые змеевики применяют редко, в тех случаях, когда поступающий раствор содержит более 250 мг/л хлора. На производство алюминиевых змеевиков идут трубы диаметром 32 мм, толщина стенки труб 3 мм. Конструкция алюминиевого змеевика представлена на рис. 110.
Устройство цехов электролиза цинка

С течением времени змеевики, находясь в ванне, обрастают сульфатом цинка и шламом. Теплопроводность их резко снижается. Этому способствует отложение солей и внутри труб змеевиков. Поэтому змеевики периодически вынимают из ванн и прочищают. Разъеденные коррозией змеевики дают течь, что приводит к разбавлению раствора в ванне и резко нарушает ход электроосаждения цинка. Для увеличения стойкости алюминиевых змеевиков на практике применяют метод катодной защиты, который состоит в присоединении змеевиков к катоду. Этот метод несколько снижает коррозию алюминия, но недостаточно надежен.
Все больше начинают применять вакуум-испарительное охлаждение, основанное на следующем принципе: в сосуде с жидкостью создается разрежение, в результате чего она кипит. При этом вода испаряется, а остальная жидкость в результате скрытой теплоты испарения охлаждается до заданной температуры.
Для поддержания вакуума используют пароструйные эжекторы: в сопло эжектора, подключенного к герметическому сосуду с жидкостью (испарителю), подают водяной пар со скоростью 750—1000 м/сек. При этом паровоздушная смесь увлекается из испарителя и отводится в конденсатор, где пары влаги конденсируются водой. Вследствие непрерывного отвода паровоздушной смеси из испарителя в нем создается вакуум. На рис. 111 приведена принципиальная схема вакуум-испарительного охлаждения.
Устройство цехов электролиза цинка

Рабочий цикл установки состоит в следующем. Горячий электролит засасывается в испаритель первый ступени, где поддерживается вакуум 720 мм рт. ст. Температура электролита при этом снижается до 34 °С. Далее электролит по соединительным трубам поступает в испаритель второй ступени, вакуум в котором составляет 730 мм рт. ст. Электролит с температурой 29 °С перетекает в испаритель третьей ступени с вакуумом 740 мм рт. ст. Отсюда электролит с температурой 25—26 °С сливается в бак охлажденного электролита и его перекачивают в электролизный цех.
Паровоздушная смесь из испарителей отсасывается в главный конденсатор, где конденсируется водой, которая движется противоточно движению пара и стекает по барометрической трубе в барометрический ящик и далее в канализацию.
Отработанный пар из главного конденсатора поступает в дополнительные конденсаторы, где конденсируется водой, которая стекает в барометрический ящик.
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent