电解工艺

2024-09-30

电解工艺（通用9篇）

电解工艺篇1

我国炼铅厂的粗铅精炼大多采用火法精炼—电解精炼的联合工艺流程, 火法精炼仅能初步除去粗铅中的有害杂质铜、锡等, 然后被浇铸成阳极板送去电解。随着国内产品市场和原料市场的竞争日趋激烈, 铅冶炼厂采用铅杂料和高附加值铅原料的比例不断加大, 粗铅中的杂质含量也不断升高。我公司采购了一批含锑5%的铅原料, 经集中处理后产出的粗铅平均含铅仅为91.84%, 含锑达到了4.57%。为合理组织好该批高锑粗铅的精炼, 我们对高锑铅的电解技术条件进行了摸索并成功应用于生产实践, 取得了预期的效果。

1 高锑铅电解精炼对指标的影响

1.1 铅电解精炼可认为是如下的电池系统

在电极上的主要反应为 (如表1) :

阳极上:Pb-2e=Pb2+ (氧化反应, 铅进入电解液) 。

阴极上:Pb2++2e=Pb (还原反应, 铅离子在电极上析出) 。

电解精炼的过程就是利用阳极中不同元素的溶解或在阴极析出难易程度的差异来提纯金属, 在实际的铅电解生产过程中, 铅阳极中所含杂质的行为比较复杂, 一类杂质如Zn、Fe、Cd、Co、Ni等电极电位较铅负的金属能与铅一道溶解进入电解液, 但在正常情况下铅会优先析出, 杂质则难以在阴极上放电析出;另一类杂质Sb、Bi、As、Cu、Ag、Au等电极电位较铅正的金属很少进入电解液而残留在阳极泥中;还有一类电位与铅相近的金属Sn能与铅一道从阳极溶解并在阴极析出, 影响析出铅的质量, 需要在后续工序中进一步除去。

1.2 集中处理高锑物料所生产的粗铅质量状况如下 (如表2)

针对这批高锑粗铅的质量状况, 我们认为在实际的电解生产过程中, 可能对生产造成的影响有以下几种。

(1) 对析出铅质量的影响: (1) 溶液中铅离子浓度的太低时会影响析出铅的结晶质量, 并且生成海绵状的阴极沉积物而导致析出铅质量的降低, 同时又增加了杂质元素在阴极上的析出几率。 (2) 由于粗铅中的杂质含量比较高, 会大幅度增加阳极泥的产量, 部分阳极泥掉入电解液后会使电解液污染而变得浑浊, 造成析出铅结晶不好质量变坏。过量的杂质进入阳极铅后, 将严重影响着阳极泥的物理性质, 另一方面还会降低析出铅质量。

(2) 对电效、对电耗的影响: (1) 根据工厂实践, 降低槽电压对减少电能消耗, 提高电流效率, 保证析出铅的质量都~是十分重要的, 而降低槽电压必须要降低电解系统的电阻, 系统的电阻由导体电阻、接触点的电阻、电解液电阻、泥层与浓差极化电阻组成。含杂较高的阳极铅在电解过程中产生大量的阳极泥, 势必造成泥层与极化的电阻加大, 显著增加电能消耗。 (2) 高锑铅电解精炼中, 电流密度的选择既要考虑阳极溶解过程的正常进行, 也应考虑阴极过程的正常运行, 如果按照正常铅电解时所采用的高电流密度, 不仅会造成较正电性杂质金属从阳极上的溶解, 并在阴极上析, 严重时会引起阴极结晶恶化, 短路增多, 电效也随之降低。

(3) 对锑直收率的影响:工业实践证明当电解液中的Sb>0.2g/L, 阴极含锑随电解液中的锑量增加而成正比地增加。这样一方面给析出铅质量造成影响, 还影响了锑的回收。

2 高锑铅电解精炼过程控制:

在初步火法精炼装锅时, 我们对该批粗铅进行了选择性搭配, 考虑到部分粗铅含锑>5%, 最高的粗铅含锑达到了8.63%为使阳极铅含锑控制在合理水平, 我们有针对性的将含锑较低的粗铅与锑高的粗铅搭配进行调锑作业, 并通过计算搭入残极铅, 使生产出来的阳极板含锑控制在5%以下水平。同时, 在火法精炼过程中, 还进行了除杂作业, 一部分杂质进入到锑铜浮渣中得到了有效脱除。

为确保电解作业的顺利进行, 稳定析出铅的质量, 我们选择了低电流密度作业电解工艺条件控制如下:电流密度150A/m2, 电流强度5000A, 电解液成份H+80~1 0 0 g/L, ΣH+1 4 5~1 6 0 g/L, P b 2+1 1 5~140g/L, 电解液温度40℃~45℃。在实际生产中, 我们有意提高了电解液中游离硅氟酸的浓度, 同时对电解液中的铅离子浓度进行了适时监控, 随着电解作业的进行Pb2+浓度贫化趋势逐渐加大, 通过合理补加黄丹粉, 使Pb2+浓度基本处于受控状态, 电解槽压也稳定在0.4V~0.5V的水平。

减少高锑粗铅生产过程阳极泥产率过大对电解液的污染, 一方面我们加大了电解液循环流量的控制, 加强对电解液的过滤处理, 除去其中的悬浮污染物和部分胶质;同时缩短了掏槽的周期, 将沉积在槽底的阳极泥及时清理出系统。

3 高锑铅生产指标情况

经过一个月的生产实践, 共处理高锑粗铅600t, 生产过程基本保持了稳定, 主要技术指标达到了正常水平。因此, 只要加强槽面管理, 提高电调操作技能, 高锑铅的电解电流效率能稳定在90%以上。从生产情况来看, 阳极泥产出率达到了5.45%, 残极上阳极泥板结严重, 洗刷比较困难。阳极泥含锑随着粗铅含锑的增加而升高, 但达到65%左右不再显著变化, 阳极泥含锑与粗铅锑含量不存在线形关系。阳极泥含铅控制在≤15%, 意味着锑阳极泥含铅比正常粗铅生产时的阳极泥含铅 (≤17%) 还要低。

4 结语

本次高锑粗铅中含锑量为27.4t, 电解生产锑的金属回收率为97.5%, 但锑直收率只有63.34%, 生产过程中损失了0.671t, 撇开计量、取样、化验偏差因素外, 主要损失原因有二处: (1) 由于阳极泥洗涤系统为新建设施, 搅拌桶、甩干机、残极槽等工艺设施都会不同程度粘附阳极泥, 再加上电解生产时间不长, 锑总量投入不多, 造成机械损失比重偏大; (2) 停槽时阳极铅含锑是生产期间最高的几天, 残极板洗刷相当困难大部分残极板没有洗刷干净, 表面仍粘附着阳极泥, 导致槽存残极铅夹带的阳极泥无法计量, 只有列为损失。但通过加强工艺操作, 如尽量降低锑铜浮渣机械夹带的金属铅, 降低阳极浮渣率, 将残极板洗刷干净避免阳极泥进入阳极锅等技术措施, 锑直收率可以达到70%左右。

参考文献

[1]彭秋荣.铅冶金[M].中南大学出版社.

电解工艺篇2

【摘要】武乡县人民医院综合门诊病房楼洁净手术室墙面采用一种优质的金属材料进行施工。通过对该施工工艺的应用，对其技术特点、质量标准控制进行了总结。

【关键词】建筑施工；施工工艺；工艺原理；手术室；电解钢板

前言

电解钢板是一种优质的金属材料，采用规范化专业施工，经工厂裁剪、现场组装的干式施工方法，工期短，节约施工成本。表面光滑、平整，不易损伤，背附防水石膏板或其他材料的基板，以增加板材的强度及保温、隔声、防潮的效果，面层刮磨原子灰，喷涂抗菌涂料。电解钢板手术室建成后，整体无缝，气密效果较好，造价适中。在使用数年后，再喷涂一遍抗菌涂料，手术室将焕然一新。有效的提高了墙体撞击性及保温、隔音效能，不易积尘、积菌，真正达到了平滑无缝、气密性最佳，便于清洁和消毒，且不锈蚀、不起皮、不脱落。同时提高医院质量、减少或消除手术后感染风险，有良好的使用性能，具备广阔的应用前景。

二、工程概况

武乡县人民医院综合门诊病房楼工程，位于武乡县迎宾街，总建筑面积20248.74m?，地上十三层，地下一层，结构为框架结构。2010年10月10日开工，2014年12月30日建成完工。本工程地下室为设备用房；一层设有门诊大厅、急诊、药房等房间；二层、三层设有门诊科室以及检验科室等房间；四层设有手术室和重症监护室；四层与五层之间为设备转换层；五层设有妇产科病房和分娩室，以及相应的辅助用房；六层为血液透析中心和心肾科病房等；七～十一层均为病房楼（245床），所有病房均设有单独的卫生间，每个护理单元均设一套无障碍病房。

三、工艺特点

1.开拓美观舒适的立体钢结构，符合净化气流特点，满足净化技术要求，完全符合各部门规定的洁净标准。

2.坚固、无缝、平整光滑、色泽一致、节能环保、抗震隔音、防菌、防潮、防静电、防火阻燃、不反光、不生锈、气密性优良。且能够有效阻止室外污染物侵入室内，降低术后感染率，是国际上公认的最佳手术室内墙和吊顶材料。

3.采用规范化专业施工，工厂裁剪、现场组装，工期短，节约施工成本。整体无缝，气密效果好，造价适中。

4.提高了墙体撞击性及保温、隔音效能，不易积尘、积菌，真正达到了平滑无缝、气密性最佳，便于清洁和消毒，且不锈蚀、不起皮、不脱落。同时提高医院质量、减少或消除术后感染风险。

四、适用范围及工艺原理：

1.电解钢板施工广泛适用于医院手术室墙、顶板净化系统工程，如手术室、产房、中心护婴室、烧伤病区、ICU、血液透析房、中心供应室、药厂等。

2.电解钢板生产厂家根据现场实际情况进行测量，汇总下料尺寸，在生产车间落料，再运往现场。然后对号入座，将板材焊接在龙骨上。内衬防潮防火石膏板，面层刮磨原子灰，喷涂抗菌涂料而成。

五、材料与设备：

1.材料要求：电解钢板、内衬基板要求有资质的厂家生产，有出厂质量报告，辅材应有合格证、质量报告。

2.主要使用设备：切割机、焊接机、手枪钻等。

六、工艺流程及操作要点

（一）工艺流程

生产厂家实地测量―汇总下料尺寸―车间落料―运送现场―安装龙骨、预埋件―背衬石膏板―焊接电解钢板―刮磨原子灰―喷涂抗菌涂料―嵌压环保型耐候密封胶。

（二）操作要点

手术室电解钢板施工包括壳体结构和体内装潢两大部分。

1.壳体结构。

（1）安装龙骨前，按设计要求对房间净高、洞口标高和吊顶管道、设备及其支架的标高进行交接检验。其中，吊顶工程内的各种设备、管道、支架及保温必须符合防火要求，吊顶工程中的预埋件、钢筋吊杆和型钢吊杆应进行防锈处理。

（2）龙骨起拱高度为房间短向跨度的0.1%～0.3%。吊杆的间距不应大于1200mm，吊杆中主龙骨端部距离不得大于300mm，当大于300mm时，应增加吊杆；当吊杆长度大于1.5m时，应设置反支撑；当吊杆与设备相遇时，应调整并增设吊杆。

（3）背衬防水石膏板或其他材料的基板

基板接缝应按其施工工艺标准进行板缝防裂处理。安装双层基板时，面层板与基层板的接缝应错开，并不应在同一根龙骨上接缝。饰面材料表面应洁净、色泽一致、不许有翘曲、裂缝及缺损。吊顶内填充的各种保温、隔音隔热材料必须符合防火和洁净室要求。

（4）钢板拼装为整体后，因热胀冷缩容易造成的涂料面层的开裂，必须在两块钢板拼装接缝之间，设计缓力带。缓力带用略薄于面板的同质材料加工而成。

2.手术室内部装潢部分。

（1）手术室墙身板和?部天花板，采用优质电解钢板，钢板表面刮磨原子灰，在用抗菌涂料进行整体喷装，使整个手术室与房屋结构浑然一体。

（2）金属板材接缝处使用原子灰（不饱和树脂腻子）的地方必须要求原子灰充分干透后再喷涂抗菌涂料，否则容易导致发生化学反应，出现发花痕迹。

（3）手术室灯具、摄像头、风口、固定装备和墙、顶面板之间的安装间隙以及地材上墙踢脚与墙板之间的缝隙必须使用环保型耐候密封胶嵌压密实，防止漏风，以维持室内正负压差要求。

七、质量、安全及环保措施

（一）质量措施

1.原材料、成品、半成品的检验。

（1）电解钢板进场时必须提供生产厂方出具的或由供货方抄转具有可追溯性的质量保证书。质保书应详细列明其试验数据、生产日期及批号。进场后应按规定取样复检，合格后方可使用。

（2）其他材料进场时必须有合格证。对质量有怀疑时，应取样抽检。

（3）成品、半成品构件进场时，必须有出厂合格证及检验合格证标识。

2.技术复核及验收。

（1）为避免造成人为差错，对于重要的工序施工前，必须进行技术复核。对下道工序覆盖后无法再检测、纠正的重要分项工程，在下道工序施工前，必须进行隐蔽工程验收。

（2）依据《质量检验评定标准》和《钢结构工程质量检验评定标准》设置质量控制点，并对其进行抽样检测，验收评定。

（3）严格执行三检制度

在施工过程中严格执行三检制度，保证其结构表面平整、牢固、阴角圆弧过渡、阳角平直顺滑，各类洞口切割方正、边缘整齐，无透缝、无积尘孔洞。色泽一致，漆层光滑，无空鼓、无脱（掉）漆、无裂纹、无漏涂现象。及时防止质量问题和质量事故的发生，并根据检验结果按标准检定工程质量等级。

（二）安全措施

1.教育到位。

（1）新进场工人必须接受入场教育，三级教育。

（2）施工员在下达任务的同时对施工作业场所的安全防护设施及针对性的安全操作规程、注意事项进行全面的安全技术交底，交底双方履行签字手续。

（3）班组长搞好班前活动，落实好个人安全生产责任制。

2.责任到位。

生产协调会上，施工员在汇报工作的同时，必须汇报所负责段面的安全生产情况；安全员必须汇报每日的现场巡查情况，对提出的隐患落实“三宝”整改。

（1）进入现场必须戴安全帽，高空作业必须系安全带，严禁酒后作业，严禁穿拖鞋进入现场。

（2）现场临时用电、动力、照明一律采用橡皮电缆软线，并由维修电工接线，其他人员严禁乱拉电线，用电配电箱一律采用标准配电箱统一管理。使用电动机具一定要有漏电保护装置和良好的接地。

3.环保措施。

（1）施工场地保持清洁，建筑垃圾及废料及时清理到指定地点堆放，工完场清，保证施工场地的清洁和施工道路的畅通。

（2）抓好文明施工的宣传和落实工作，教育职工自觉遵守文明施工守则。

（3）每天下班之前必须要求工人清理完作业现场的落地灰，做到落手清。

八、经济社会效益

1.经济效益：电解钢板每平米造价与铝板价格相当，与其它常用的装饰材料相比，价格适中。且其采用现场组装的干式施工方法，工期短，节约施工成本。并具有良好的保温、隔音效能，不易积尘、积菌，平滑无缝、气密性佳，便于清洁和消毒，可重复多次喷涂利用。在武乡县人民医院综合门诊病房楼工程中，共降低工程造价约40余万元。且其能够有效阻止室外污染物侵入室内，降低术后感染率，是国际上公认的最佳手术室内墙和吊顶材料。

2.社会效益：电解钢板手术室建成后，整体无缝，造价适中，便于清洁和消毒，且不锈蚀、不起皮、不脱落。同时提高医院质量、减少或消除手术后感染风险，具有良好的社会效益。

九、结束语

武乡县人民医院综合门诊住院楼手术室已全部完成，手术室采用电解钢板制作的墙、顶板。电解钢板在该工程的成功应用，消除了多余无效的工作，保证了其工艺品质的稳定，有效实现了手术室的各项使用功能，确保了工程质量，为前来就医的患者提供了更为舒适、环保、高品质的净化环境，而且由于其工艺简单，有效缩短了工期，经济和社会效益显著。

参考文献：

[1]《钢结构工程施工规范》GB50755-2012

[2]《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2011

[3]《钢结构焊接规范》GB50661-2011

[4]《建筑装饰装修质量?收规范》GB50210-2001

采用电解工艺处理皮革废水的研究篇3

1 电解机理

电解法是利用铁板作为阳极,铝板作为阴极,在强电流的作用下对污水进行电化学处理,其主要化学反应式为:

阳极:Fe=Fe2++2e

阴极:2H++2e=H2

作为阳极的铁板在电解过程中慢慢溶解,以Fe2+的形式进入废水中,并水解生成Fe(OH)2,Fe(OH)2具有很强的凝聚作用,在阴极产生新生态的氢,其还原能力很强,与废水中的污染物起还原反应,同时大分子污染物被分解成小分子物质。

2 试验

2.1 试验水质

皮革废水具有浓度高、水量少的特点。试验用的废水是从某小型皮革厂采集,具体水质见表1。

2.2 工艺流程

试验设计的工艺流程如图1。

废水先收集在调节水池中,在调节池中调整好p H值(控制p H≥8),然后用泵以0.5m3⋅h-1的实验流量将废水送到电滤机内进行电解反应。在电滤机中废水经电解产生的浮渣,可通过手工撇除,电滤机出来的废水投加混凝剂后进入沉淀池,经沉淀后出水进入接触氧化池进行生化处理,处理出水可达到国家排放标准。

3 试验结果及分析

3.1 电解处理效果

废水处理装置安装调试后,在试运行期间,对电滤机(电解)的处理效果进行了测试,分析的数据见表2。

从表2数据看出,废水通过电滤机(电解)的处理,COD平均去除率达67%左右;BOD5和SS去除率分别接近60%和90%;而硫化物则基本去除干净。

分析电滤机(电解)处理效果较为理想的原因,主要有以下四点:

(1)氧化作用:电解过程中的氧化作用主要是利用溶液中的电极电势较低的阴离子,例如OH-、Cl-在阳极失去电子生成新的较强的氧化剂的活性物质、Cl2等,这些活性物质使污染物失去电子,起氧化分解作用,以降低原液中的COD。

(2)还原作用:电解过程中的还原作用是污染物中的阳离子首先在阴极得到电子,使电解质中金属离子在阴极上得到电子被还原为低价阳离子或金属沉淀。

(3)凝聚作用:可溶性阳极例如铁、铝等,通以直流电后,阳极失去电子后,形成Fe2+、Al3+,与溶液中的OH-生成氢氧化物胶体絮凝剂,吸附能力极强,将废水中的污染物质吸附形成絮凝体。

(4)气浮作用:气浮作用是当电压达到水的分解电压时,在阴极和阳极上分别析出氢气和氧气,这些气泡尺寸很小,分散度高,作为载体粘附水中的悬浮固体而上浮,进而将污染物质去除。

3.2 系统运行结果

皮革废水整个试验系统稳定运行后,连续监测了一个多月的数据,平均结果如表3。

由表3数据可知,皮革废水通过电解法的预处理,再结合好氧生化处理,处理水可达到国家排放标准的一级标准。

3.3 主要构筑物及设备设计

如果按照废水处理规模2m3⋅L-1设计,经过计算,各主要构筑物和主要设备设计参数见表4。

4 结论

采用电解法作为主体工艺处理皮革废水,结果表明,对废水的COD、BOD5、SS及硫化物等主要指标的去除率分别达到67%、59%、89%和100%,再结合好氧生物处理,处理水可达到国家排放标准的一级标准。

参考文献

[1]郑永东,白端超.物化-生化工艺处理皮革废水[J].工业用水与废水,2001,32(5):52-54.

[2]郑新萍.混凝沉降-生物膜法处理制革废水[J].环境技术,2004,(4):18-22.

[3]李桂菊.生物法处理制革废水[J].皮革化工,2005,22(2):34-37.

铁碳微电解工艺分析与设计优化篇4

分析铁碳微电解池的.原理,通过实验数据与工程实例总结铁碳微电解池的影响因素并进行分析总结,得知铁碳微电解池设计时,应从污染物分子的稳定性考虑调节其设计参数.

作者：孙志华魏永强李志刚白钢刘志辉 SUN Zhi-hua WEI Yong-qiang LI Zhi-gang BAI Gang LIU Zhi-hui 作者单位：孙志华,刘志辉,SUN Zhi-hua,LIU Zhi-hui(新疆大学资源与环境科学学院,乌鲁木齐,830046;新疆大学绿洲生态教育部重点实验室,决策支持系统实验室,乌鲁木齐,830046)

魏永强,WEI Yong-qiang(新疆克州环境监测站,新疆,阿图什,845350)

李志刚,白钢,LI Zhi-gang,BAI Gang(新疆市政建筑设计研究院有限公司,乌鲁木齐,830092)

电解工艺篇5

1 实验

1.1 仪器和试剂

采用的仪器、设备:大功率开关型稳定电源 (扬州格尔仕电力电子设备有限责任公司, DWW-Ⅱ型) ;电热鼓风干燥箱 (重庆四达实验设备有限公司, DGF202型) ;漏电流测试仪 (常州同惠电子有限公司, TH2685C型) ;LCR数字电桥 (常州同惠电子有限公司) 。

试剂:聚酰亚胺类复合材料阻隔剂;3, 4-乙烯二氧噻吩EDT单体;甲基磺酸铁氧化剂;磷酸;正丁醇;无水乙醇等。

1.2 有机片式钽电容器的制备

首先将压制烧结好的阳极钽芯在0.5%～2.5% (质量分数) 的磷酸溶液中补形成, 然后取出, 用去离子水清洗后在110～150℃的电热鼓风干燥箱中烘干待用。聚合物阴极膜的制备主要包括以下步骤。

第1步:采用体积比为1∶2的乙醇和正丁醇作为有机溶剂配出0.5%～5% (体积分数) 的阻隔剂溶液。将取出的钽芯在此溶液中浸泡3～10min, 再用无水酒精清洗后放入烘箱于60～80℃干燥3～10min, 隔离层制备完毕。

第2步:将3, 4-乙烯二氧噻吩EDT单体、甲基磺酸铁氧化剂按照体积比1∶4～1∶8进行量取, 采用体积比为1∶2的乙醇和正丁醇作为有机溶剂, 搅拌5～15min。将取出的钽芯此溶液中浸泡3～10min, 于60～80℃烘干, 然后在0.5%～2.5% (质量分数) 磷酸溶液中加适当电压 (视赋能电压定) 对电容器进行补形成并掺杂聚合物薄膜。重复该步多次得到聚合物阴极膜。

第3步:被覆石墨、银浆, 形成电容器阴极。

将形成阴极后的电容器模压封装, 用仪器测定样品容量C、损耗D、ESR值、漏电流。

2 结果与分析

2.1 阻隔剂含量对有机片式钽电容器性能的影响

2.1.1 对钽电容器漏电流的影响

在不同阻隔剂含量下, 对每100个B号壳与H号壳的有机片式钽电容器加4V电压, 测试其漏电流性能分布, 可见其阻隔层制备对漏电流性能提升的优势 (见表1、表2) 。阻隔层是聚酰亚胺类有机导电复合物被覆在电介质层上形成的, 由于其介于电介质和有机阴极膜层之间的导电性能, 起到很好的过渡隔离作用, 减少了导电聚合物膜制备过程中在Ta2O5介质层上缺陷的产生, 从而有效降低了电容器漏电流。

B号壳尺寸为1.3mm×1.6mm×0.9mm, 规格为10V、10μF。H号壳尺寸为4.3mm×3.2mm×2.6mm, 规格为10V、220μF。如表1、表2所示, 由于阻隔剂的加入, 有机片式钽电容器的漏电流性能有了较大的提升, 改善了其作为有机钽电容器漏电流普遍偏高的缺陷。结果表明, 在B、H 2种壳号的有机钽电容器中其漏电流都随着阻隔层含量的增加而减小。

2.1.2 对钽电容器ESR值的影响

阻隔材料的电导率比阴极膜材料的小很多, 因此阻隔层的引入在提高有机片式钽电容器漏电流性能的同时, 必然增加了其等效串联电阻 (ESR) 。对B、H 2种壳号的数据对比发现 (如图1、图2所示) , 随着阻隔剂含量的增加, 2种壳号的有机片式钽电容器的ESR值都呈上升趋势, 而体积较大的H壳的上升趋势更明显。这说明体积的增大在阻隔层的制备过程中会增大电容器的ESR值, 不利于阻隔层的制备。

钽电解电容器的Res由下列因素构成[6]:Rf为钽氧化膜及其界面吸附分子的等效电阻;Ro为分布参数电阻, 如钽电容器阴极的电阻和钽阳极烧结气孔状态变化形成的电阻;Rex为外表面固体电解质 (阴极层) /石墨层/银浆层/引线端等的接触和各层材料的固有电阻。因此钽电解电容器的等效串联电阻可表示为:

Res=Rf+Ro+Rex

制备的阻隔层增大了Rex、Rf的阻值, 因此2种壳号电容器的ESR值都随阻隔剂含量的增加而变大。而体积不同的B、H壳号钽电容器, 对阻隔剂吸附程度的不同导致了钽氧化膜及其界面吸附分子等效电阻的不同。

结果表明, 阻隔层的引入能降低漏电流, 但由于阻隔层的制备使2种壳号的ESR值都有所增大, 因此对B号壳选用阻隔剂体积分数为1.5%、H号壳选用阻隔剂体积分数为0.5%时效果最好。

2.1.3 对钽电容器容量的影响

B号壳尺寸为1.3mm×1.6mm×0.9mm, 较小的体积有利于有机导电聚合物浸入阳极钽芯, 被膜过程容易完成, 容量引出较容易[7], 如图3所示。由图3可知, B号壳容量基本不受阻隔剂含量变化的影响。

这种情况在H号壳中却明显不同。H号壳尺寸为4.3mm×3.2mm×2.6mm, 体积的增大使得有机导电聚合物更难浸入电容器内部, 而这时前期阻隔剂材料对阳极钽芯微孔结构的堵塞作用就显现出来了, 如图4所示。由图4可知, H号壳的容量随阻隔剂含量的增加而递减, 说明第一步制备阻隔层时阻隔剂已将微孔堵塞, 使得第二步被覆有机导电聚合物时不能完全浸入阳极钽芯内部, 阴极膜被覆不完全, 导致容量引出不完全。

2.2 掺杂剂含量对有机片式钽电容器性能的影响

磷酸作为掺杂剂, 其主要作用是对有机聚合物进行掺杂, 与之形成更多的极化子, 增加有机聚合物的共轭程度, 使π电子的移动范围更大, 从而达到增大阴极材料电导率的效果。具体掺杂过程如图5所示。

2.2.1 对钽电容器漏电流的影响

掺杂剂在降低有机聚合物ESR值的同时, 恶化了有机钽电容器的漏电流性能, 随着有机聚合物ESR值的降低, 在相同工作电压的情况下漏电流越容易产生。不同掺杂剂浓度下, 2种壳号有机钽电容器的漏电流具体情况如图6、图7所示。

结果表明, 当掺杂剂含量较低时, 随着掺杂剂含量的增加, 电容器漏电流性能下降, 当掺杂剂质量分数增加到1.5%后, B号壳电容器漏电流性能开始上升;当掺杂剂质量分数增加到2%后, H号壳电容器漏电流性能开始上升。

2.2.2 对钽电容器ESR值的影响

使用适量的掺杂剂能提高有机聚合物的共轭程度, 有效地提高有机聚合物的电导率, 从而大大地降低有机钽电容器的ESR值, 2种壳号有机钽电容器的ESR值情况如图8、图9所示。

结果表明, 过量的掺杂会降低有机片钽电容器的电导率, 降低其ESR性能。这是因为过量的掺杂磷酸会引发过掺杂现象, 导致有机聚合物的共轭程度变小, π电子在分子长链上的移动范围变小, 使其宏观电导率下降。

3 结论

在有机片式钽电容器的制备中, 对于B号壳有机钽电容器当阻隔剂体积分数为1.5%、掺杂剂质量分数为1.5%时电容器漏电流性能最好且ESR值最低, 容量引出良好, 电容器电性能最好;对于H号壳有机钽电容器, 当阻隔剂体积分数为0.5%、掺杂剂质量分数为2%时电容器漏电流性能最好且ESR值最低, 容量引出良好, 电容器电性能最好。

摘要：研究了导电聚合物PEDT作为阴极材料的有机片式固体钽电解电容器的制备工艺, 通过调整隔离材料、掺杂剂等参数有效改善了有机片式固体钽电容器的性能。重点研究了阻隔剂、掺杂剂含量等参数对有机片式固体钽电容器电容、等效串联电阻、漏电流等性能的影响。结果表明, 当隔离材料体积分数为0.5%～1.5%时, 薄膜具有较好的耐压性能, 电容器的漏电流较小 (<5μA) ;当掺杂剂质量分数为1.5%～2%时, 掺杂剂可以有效地进入PEDT主链进行掺杂, PEDT薄膜的电导率较高, 从而使电容器获得较低的等效串联电阻。

关键词：PEDT,钽电解电容器,阻隔剂,掺杂

参考文献

[1]Prymak John D.Improvements with polymer cathodes in alu-minum and tantalum capacitors[C]//Applied power elec-tronic conference and exposition.CA:Anaheim, 2001:1210

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[3]Kudoh Yasuo, Akami Kenji, Matsuya Yasue.Solid electro-lytic capacitor with highly stable conducting polymer as a counter electrode[J].Synth Met, 1999, 102:973

[4]徐建华, 蒋亚东, 杨亚杰, 等.聚乙烯二氧噻吩热分解性能对其作阴极片式钽电解电容器自愈性能的影响[J].材料导报, 2004, 18 (专辑Ⅱ) :241

[5]杨亚杰, 等.导电聚合物PEDT对固体钽电解电容器频率特性的改善[J].电子元件与材料, 2004, 23 (4) :2

[6]陈国光.电解电容器[M].西安:西安交通大学出版社, 1984:1

铌电解电容器制造工艺技术研究篇6

铌电解电容器的组成主要分为两大部分, 即阴极和阳极。阴极是由一类介质为Nb205的半导体MnO2形成, 阳极是由铌引出线与烧结铌块这两类材料组成。石墨与Ag一起交合作用引出阴极的这一部分, 以银膏作引线框架跟烧结铌块结合成阴极引出线, 还用传统的焊接的工艺把引线框架与烧结铌块结合成阳极引出线, 最外面就用环氧树脂包起来, 以激光的方式在环氧树脂上面注明相应的符号与标记, 通过外观处理与核查, 制作成了铌成品的电解电容器。这是该电容器成品的结构制作原理, 这是一类性能比较好的使用年限较长的电子元器件, 广泛应用于计算机、移动通讯、家居电器产品以及深化的航天航空相关行业。

2 铌电解电容器的电性能参数

固态的铌电解电容器的主要电性能参数体现为这样四个方面:漏电流和等效串联电阻 (ESR) 、在损耗角正切、有标称电容量以及额定电压等。这四方面的参数重点体现着电容器性能的常用参数。由于本文篇幅有限, 下面重点介绍两方面的电容性能参数。

2.1 电容量

铌电容器的容量, 在学术界通常用这样的公式来表示:C=?s/t

用这个公式中的“E”表示的是一类介电常数, , 而公式中的字母“C”表示电容量, Nb205的数值为27。“t”则为电容器介质膜的厚度值。“S”一般情况下表示的是电容器的表面积。介质膜厚度值是铌电容器的形成电压来产生的, 常规的状态下是每伏特20安培, 假设是厚度用形成电压VF表示的话, 那么关系就变为:C=ks/VF。这个式子中, K就是常数项, 一般取值为1.35。

钮电容器的存储容量是根据形成电压和芯子的表面积来确定的。芯子的表面积部分包含了如铌粉成型、烧结并组合起来的的许多的孔烧结块细孔的综合表面积, 一般是用CV值来确定。电容存储容量则是电容的芯子的湿式容量 (Cw) , 不过芯子的表面上所特有的固体状的电解质做成电容器以后, 固态的容量 (CS) 会减少一部分。

2.2 额定电压

额定的电压是指在一定的相对室外环境温度的情况下, 所能够加入到电容器上的最高的直流工作电压的相关系列数值, 这个数值一般是比较稳定的, 所以叫做“额定电压 (一般用英文UR表示) 。额定电压尽管不是用来测量电容器的容量系数, 不过由于其加载在电容器上, 它与工作状态的电压数值有密切的关系, 一般在学术界的判别办法是用低于正常的额定电压值的测定。在使用电容产品时, 如果降低了施加电压对于延长产品使用时间有非常明显的意义。

通常情况下, 固态的铌电解电容器的额定电压系列常由如下数值组合而成:

科学上, 用UR来表达额定电压, 单位是伏特 (V) , 当然这仅仅是指直流的电压数值。

3 铌电解电容器的被膜制造工艺技术分析

在许多电力生产过程中, 铌电解电容器的制造工艺有许多, 被膜工艺是其中的重点工艺。这项工作是铌电解电容器制造与生产中的重要工序, 且根据不一样的铌电容器被膜方法与工艺的使用, 就会有不一样的特性的电解电容器。下文将对铌电解电容器的被膜工艺特点作详细分析。

3.1 被膜制造工艺含义

被膜的工艺对铌电容的损耗角正切大小、等效串联电阻以及漏电流电容量的稳定性等参数特征有主导作用。要真正地提高铌电解电容器的工作性能, 就要从不一样的思维维度去探求新的铌电解电容器的被膜工艺方法与工艺, 这其中主要有干式被膜法、化学还原法、湿式被膜法电解法等四类, 这些方法与工艺对不一样的方法生成二氧化锰层的化学有物理相关性能及对电容器的特殊的性能的施加影响, 都进行了详尽的、深入的、广泛的探究, 其中经常充分的实践运用, 成功开创了湿式被膜法。最近的研究表明, 在被膜浸渍与被膜次数两方面的实践探究结果证实了铌电解电容器的硝酸锰浸渍的次数同有关的化学与物理参数与成比较大的联系性、相关性。

3.2 铌电解电容器的被膜制造工艺工序介绍

铌电解电容器的被膜制造工艺被膜工序是指所有的组成阴极层作业类的统称, 它可以简略地分成这样几道小工序。

(1) 进行空烧。铌电解电容器的被膜制造工艺进行空烧的主要是为了除掉Nb205氧化膜层上的表面上的相关杂碎物质, 另外就是为了激发Nb205氧化膜层的表面上的活性度, 以确保它表面的物理附着性以及化学浸润性。

(2) 深入浸渍。刚才在铌电解电容器的被膜制造工艺提及了许多次的将有关介质浸渍到Mn (MO3) 2这种溶液当中, 为了让这类Mn (MO3) 2溶液逐步深入地浸润到Nb205氧化膜层的内部去, 这种用来工艺所用的溶液的浓度会由稀薄变为较浓。

(3) 脱水程序。由于Mn (MO3) 2这种特殊溶液在浸润的过程当中, 主要是以六个结晶水的化学形态而存在的, 加入脱水这道程序的根本目的主要是为了使电容器被膜过程中去除这六个结晶状态的水。具体的反映方程公式表示是这样的:

(4) 常态热分解。这个过程就是为了完成如下公式的反映, 以形成相关的阴极层。公式为:

(5) 促进中间形成。为修补Nb205氧化膜层就要进行确保中间介质的形成, 这个过程不是很快, 修补的原理跟赋能工序的一般的形成过程相差无几。

3结语

电子仪器设备的科学家们经过许许多多的综合实验数据、实验和有关图片的详细分析, 证实了铌电解电容器的被膜工艺的新技术不仅可以取得性能较为稳健MnO的阴极层, 还可以提升生产效益与提高制造工艺效率。

参考文献

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[3]严心羽.铌电解电容器制造工艺技术研究[D].西安理工大学, 2007.

电解工艺篇7

1 实验部分

1.1 原料和仪器

原料:硫酸钙 (A.R.) , 北京化工厂;HF, 山东氟新材料公司;蒸馏水, 自制。

设备、仪器:填料吸收塔 (聚丙烯D300 mm) , 太仓市化工设备有限公司;真空计量罐 (聚丙烯D400 mm) , 太仓市化工设备有限公司;酸度计PHS-3C、氟离子选择性电极PF-1-01、参比电极, 上海仪电科学仪器有限公司;DZF-6050真空干燥箱。

1.2 工艺流程

如图1所示, 控制流量, 将HF气体与空气的混合气和吸收剂-硫酸钙溶液分别由下部和上部引入吸收塔, 进行逆流传质吸收。净化后的气体由塔上部排出, 并检测尾气中HF气体含量和吸收率。吸收后的溶液由塔底排出, 经过滤、洗涤和干燥后, 得到Ca F2固体[4,5]。

2 结果与讨论

本实验控制含氟烟气中HF气体含量为0.5%, 以含氟烟气流量、气液比、吸收剂入口浓度为主要目标, 考察了各因素的影响规律。

2.1 氟溶液标准曲线的测定

利用氟离子选择性电极测定不同浓度C下标准氟溶液的电位E数值, 结果如图2。

2.2 含氟烟气流量

首先在吸收剂流量为100 L/h, Ca SO4溶液浓度1.53 g/L, 控制空气流量分别为600、700、800、1 000 L/h时进行实验, 得到如表2所示的结果。

从表2的数据可以看出:随着空气流量的增大, HF气体的代入量随之增大, 在吸收剂流量和浓度确定后, 其吸收率有递减的趋势。但在空气流量从600 L/h变化到800 L/h时, 吸收率变化不大, 因此为增大设备的处理量, 本实验选择的空气流量为800 L/h。

2.3 气液比

本实验选取空气流量为800 L/h, Ca SO4溶液浓度1.53 g/L, 控制含氟烟气与吸收剂体积比分别为10∶1、8∶1、5∶1和4∶1时进行实验, 得到如表3所示的结果。

从表3的数据可以看出:随着含氟烟气与吸收剂体积比的减小, HF气体的吸收率逐渐增大。但减小到5∶1后, 其减小的趋势变化很小。为了保证较高的吸收率的同时, 尽量减少吸收剂的用量, 本实验选择的气液比为5∶1。

2.4 吸收剂入口浓度

本实验选取空气流量为800 L/h, 含氟烟气与吸收剂体积比分别为5∶1, 控制Ca SO4溶液入口浓度0.77、1.15、1.53、1.94 g/L时进行实验, 得到如表4所示的结果。

从表4的数据可以看出:随着吸收剂入口浓度的增大, HF气体的吸收率逐渐增大。但增大到1.53 g/L后, 其吸收率增大的趋势变化不明显。而且吸收剂Ca SO4在室温下当其浓度为1.94 g/L时, 已接近饱和溶解状态, 为了避免Ca SO4在吸收过程中由于条件的波动而结晶析出, 本实验选择的吸收剂入口浓度为1.53 g/L。

2.5 钙离子浓度测定

在空气流量为800 L/h, 含氟烟气与吸收剂体积比分别为5∶1, Ca SO4溶液入口浓度1.53 g/L时进行含氟烟气的吸收净化实验, 利用EDTA滴定Ca SO4吸收剂进出吸收塔的溶液中钙离子的浓度。经分析测试可知:进口中Ca SO4的浓度为1.38×10-2mol/L, 塔底出口溶液中Ca SO4的浓度为4.96×10-4mol/L。结果表明吸收剂中残余的Ca SO4仅为加入量的3.59%, 大部分生成Ca F2, 经过滤、洗涤和干燥后, 可得到固体。

3 结论

采用湿法净化铝电解含氟烟气的工艺, Ca SO4溶液为吸收剂, 当含氟烟气流量为800L/h, 气液比为5∶1, 吸收剂浓度为1.53 g/L时, 含氟烟气中氟化氢的吸收率可以达到99.22%, 使尾气达到国家大气污染物综合排放标准。

吸收剂Ca SO4溶液经反应后生成Ca F2, 该副产品广泛用于冶金、化工和建材三大行业, 具有一定的经济价值, 且吸收后的液体含氟量很低, 可直接作为溶解Ca SO4的溶剂水循环使用, 简化了湿法净化流程, 降低经济成本, 且易于操作。所以本湿法净化工艺的研究对工艺电解铝含HF烟气的净化处理具有非常重要的现实意义和工业价值。

参考文献

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电解工艺篇8

微电解法结合Fenton氧化和絮凝的组合工艺近年来在废水处理领域受到关注。不仅因为微电解的填料便宜易得、能耗低、操作简单,而且可以解决单独微电解氧化还原后污染物处理不彻底的问题。产生的Fe2+可催化分解Fenton氧化过程中的H2O2,产生大量强氧化性·OH,从而进一步氧化分解有机物。另一方面,产生的Fe3+是一种很好的絮凝剂,也可以去除废水残余的有机物。整个工艺中药剂得到充分利用,减少了二次污染[11]。该组合工艺已被用于处理印染废水、煤化工废水、医药废水、垃圾渗滤液等,取得了较好效果。但在压裂废水的处理中,由于废水成分复杂、处理难度大,导致处理效果欠佳,实际应用尚待完善,且理论研究还存在诸多不足。

本工作采用微电解—Fenton氧化—絮凝组合工艺处理油田压裂废水,优化了工艺条件,以期为相似类型废水的处理提供参考。

1 实验部分

1.1 试剂、材料和仪器

30%(w)H2O2溶液、浓硫酸、Na OH、盐酸:分析纯。

阳离子聚丙烯酰胺(CPAM):相对分子质量8×106,分析纯,天津市大茂化学试剂厂生产;活性炭:果壳基,一等品,碳元素质量分数不小于21%,平均粒径3 mm,沈阳化学试剂厂生产;铁屑:某重型机械厂模具加工车间铁屑,呈不规则卷曲状。

废水:取自天津市中国海油作业区的压裂废水。废水水质见表1。

KN-COD11型消解仪:北京科诺科仪分析仪器有限公司;PHS-3S型精密p H计:上海雷磁创益仪器仪表有限公司;JJ-1型精密增力电动搅拌器:上海江星设备有限公司;PU-1901型紫外-可见分光光度计:南京荣华科学器材有限公司;2100p型浊度分析仪:美国哈希公司。

1.2 微电解实验

铁屑装填前用4%(w)Na OH溶液反复冲洗除油,再用4%(w)稀盐酸浸泡活化40 min去除表面氧化物。活性炭在使用前需用废水浸泡72 h以减少吸附作用对实验的影响。参考前期实验结果将铁屑与活性炭按质量比1∶1混合均匀后,装填于自制的柱形微电解反应器中。用4%(w)稀硫酸调节初始废水p H后,进行动态实验。

1.3 Fenton氧化实验

根据现场条件,将Fenton氧化反应温度设定为室温(25℃)。用烧杯取200 m L微电解出水,用稀硫酸调节Fenton氧化p H。在磁力搅拌下,加入30%(w)H2O2溶液,进行Fenton氧化反应。

1.4 絮凝实验

取100 m L Fenton氧化处理后水样,用Na OH溶液调节p H至9~10。加入适量CPAM,搅拌3 min后静置30 min。上层清液即为处理后出水。

1.5 分析方法

参照文献[12],采用分光光度法测定含油量,采用重量法测定悬浮物含量;采用稀释倍数法[13]测定色度;采用五日生化培养法测定BOD5[14];采用邻菲罗啉分光光度法测定Fe2+含量[15];采用重铬酸钾法[16]测定COD;采用碘量法[17]测定H2O2含量。

2 结果与讨论

2.1 微电解工段条件优化

2.1.1 初始废水p H

初始废水p H对微电解降解效果影响很大。当铁屑加入量为1.0 g/L、微电解时间为80 min时,初始废水p H对微电解工段COD去除率的影响见图1。由图1可见:随初始废水p H的升高,COD去除率先增大后减小;当p H=3.0时,微电解对有机物的降解效果最佳,COD去除率达最大值32.3%。这是因为:p H过低时,铁屑与H+反应剧烈,在体系中存在溶解氧的情况下铁屑表面快速钝化,抑制了微电解反应的进行;另一方面,铁碳微电解易在偏酸性溶液中进行,p H升高到一定程度后不利于反应的进行。因此,确定最佳初始溶液p H为3.0。

2.1.2 铁屑加入量

铁屑与活性炭加入压裂废水中,内部构成无数微小原电池,可发生电解反应,利用电极反应生成的产物与废水中的有机物反应,使其分子结构被破坏和形态发生改变,从而达到降解污染物的目的[18]。当初始废水p H为3.0、微电解时间为80min时,铁屑加入量对微电解工段COD去除率的影响见图2。由图2可见:随铁屑加入量的增加,COD去除率呈先增大后减小的趋势;当铁屑加入量由0.5 g/L增至1.5 g/L时,COD去除率最大,随后有一定幅度的减小。因此,确定最佳铁屑加人量为1.5 g/L。

2.1.3 微电解时间

当初始废水p H为3.0、铁屑加入量为1.5 g/L时,微电解时间对微电解工段COD去除率的影响见图3。由图3可见:随微电解时间的延长,COD去除率先增大后略有减小,而微电解后废水p H逐渐升高;当微电解时间为80 min时,COD去除率最大,达33.1%;当微电解时间为100 min时,微电解后废水p H升至3.6左右,COD去除率为30.9%。微电解时间过长,废水p H升高,导致微电解电极反应变弱,不利于反应进行。此外,铁屑和酸的大量消耗使Fe2+增多,致使产生的污泥量增多,增加了处理成本。因此,确定最佳微电解时间为80 min。

2.2 Fenton氧化工段条件优化

2.2.1 Fenton氧化p H

在上述最佳条件下进行微电解处理后,废水COD由3 116.0 mg/L降至2 087.7 mg/L,同时废水中含有大量Fe2+(质量浓度为426 mg/L),因而无需另加亚铁盐。当H2O2加入量为1 000 mg/L、Fenton氧化时间为60 min时,Fenton氧化p H对对Fenton氧化工段COD去除率的影响见图4。由图4可见:当p H在3左右时,COD的去除率较高;过高或过低都会导致COD去除率减小。这是因为:p H过低时,Fe2+在水溶液中形成了分解H2O2速率较慢的[Fe(H2O)]2+,导致产生的·OH数量减少,但H+含量高也会抑制Fe3+与H2O2之间的反应;当p H继续升高时,Fe3+与H2O2反应生成了中间态Fe—OOH2+,打断了·OH产生的链反应,导致COD去除率减小。由2.1.3节可知,微电解处理后,废水p H在3左右,故可以不调节p H而直接进行Fenton氧化。

2.2.2 H2O2加入量

当不调节Fenton氧化p H、Fenton氧化时间为60 min时,H2O2加入量对Fenton氧化工段COD去除率的影响见图5。由图5可见:当H2O2加入量少于940 mg/L时,COD去除率随H2O2加入量的增加而增大,原因是H2O2加入量的增加导致·OH产生量增多,因而能更多地参与到有机物的降解反应中,使得COD去除率增大[19];当H2O2加人量大于940 mg/L时,COD去除率的变化趋缓,但H2O2的消耗量持续增加,可能原因是过量H2O2会快速将Fe2+氧化为Fe3+,未形成具有催化作用的中间产物Fe(O2H)2+和Fe(OH)2,抑制了·OH的产生,导致氧化效果变差。因此,确定最佳H2O2加人量为940 mg/L。

2.2.3 Fenton氧化时间

当不调节Fenton氧化p H、H2O2加入量为940mg/L时,Fenton氧化时间对Fenton氧化工段COD去除率的影响见图6。由图6可见,当Fenton氧化时间不足120 min时,随时间的延长,COD去除率逐渐增大;超过120 min后,COD去除率的变化趋缓,且有下降趋势;120 min时Fenton氧化工段的COD去除率最高,达56.9%。因此,确定最佳Fenton氧化时间为120 min。此时,废水COD由2 087.7 mg/L降至903.6 mg/L,总COD总去除率为71.0%。

2.3 絮凝工段条件优化

铁碳微电解和Fenton氧化使得废水中存在大量Fe2+和Fe3+,而铁系化合物本身是一种很好的混凝剂,酸性条件下铁离子水解而形成Fe(OH)2+、Fe(OH)42+、Fe(OH)54+及其他带正电的多核阳离子。但单一铁盐产生的絮体较小,不易沉降,通常当絮体形成时再向体系中加入适量有机高分子絮凝剂,使水样中的带电颗粒通过电中和、网捕、架桥吸附等作用与多核阳离子反应产生絮体,从而将大颗粒污染物通过絮凝除去,以达到净化水质的效果。CPAM加入量对絮凝工段COD去除率的影响见图7。由图7可见:随CPAM加入量的增加,COD去除率先增大后减小;当CPAM加入量为120 mg/L,COD去除率最高,达24.6%。因此,确定最佳CPAM加入量为120 mg/L。此时,废水COD由903.6mg/L降至681.3 mg/L,总COD去除率为78.1%。

2.4 处理效果对比

在上述优化条件下,不同工艺的处理效果对比见图8(均以原废水COD为基础计算)。由图8可见,组合工艺的总COD去除率达78.1%,明显优于单独微电解(33.1%)、Fenton氧化(37.9%)或絮凝(7.1%)工艺。

经微电解—Fenton氧化—絮凝组合工艺处理后,废水的COD由3 116.0 mg/L降至604 mg/L,BOD5/COD由0.46升至0.62,可生化性能提高,含油量降至0.86 mg/L,悬浮物含量降至19.40 mg/L,色度降至32度,可满足油田井场的现场回注标准(SY/T 5329—2012《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》[12])。整个处理过程中,铁屑得到了充分利用。该组合工艺具有药剂加量少、占地面积小、简单易行、废水处理成本低等诸多优点。

3 结论

a)采用微电解—Fenton氧化—絮凝组合工艺处理油田压裂废水,最佳工艺条件为初始废水p H 3.0、铁屑加入量1.5 g/L(铁屑与活性炭的体积比1∶1)、微电解时间80 min、Fenton氧化时间120 min、H2O2加人量940 mg/L,CPAM加人量120 mg/L。

b)在最佳工艺条件下处理废水后,COD由3116 mg/L降至604 mg/L,总COD去除率达78.1%,3个工段的COD去除率依次为33.1%,37.9%,7.1%,出水水质满足现场回注标准。

c)采用该组合工艺处理油田压裂废水,效果远优于单独微电解、Fenton氧化或絮凝工艺,且方法简单易行、药剂利用率高。

摘要：采用微电解—Fenton氧化—絮凝组合工艺处理油田压裂废水,优化了工艺条件。实验结果表明:最佳工艺条件为初始废水p H 3.0、铁屑加入量1.5 g/L(铁屑与活性炭的质量比1∶1)、微电解时间80 min、Fenton氧化时间120 min、H2O2加入量940 mg/L,阳离子聚丙烯酰胺加入量120 mg/L;在最佳工艺条件下处理废水后,COD由3116.0 mg/L降至681.3 mg/L,总COD去除率达78.1%,3个工段的COD去除率依次为33.1%,37.9%,7.1%,出水水质满足现场回注标准(SY/T 5329—2012《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》);该组合工艺对废水的处理效果远优于单独微电解、Fenton氧化或絮凝工艺,且方法简单易行、药剂利用率高。

电解工艺篇9

关键词：复杂成分,次氧化锌,离子交换,电解锌

随着我国经济的快速发展, 资源的使用越来越紧张, 特别是有色金属行业, 面临着严重的资源匮乏问题, 所以需要对部分复杂成分的工业废料进行回收利用。我国是铅锌元素生产和耗费的大国, 在铅锑冶炼的过程中氧化锌可以作为再次生产的原材料, 但是次氧化锌因为含有的元素非常杂, 各类元素也较难处理掉, 所以次氧化锌的回收率非常低, 容易造成环境的污染, 这一点不符合我国可持续发展的理念。但是利用新工艺可以将复杂成分的次氧化锌生产为电解锌, 促进我国工业废料的回收利用, 对环境保护产生积极的作用, 并缓解了电解锌原料供应的紧张, 使各类资源的利用可以达到利益的最大化, 促进了我国的发展。

1 复杂成分次氧化锌生产电解锌新工艺的阐述

在铅锑冶炼的过程中会产生大量的工业废渣, 这类废渣中锌的含量非常低, 而且含有大量的杂质, 所以需要进行挥发富集形成了复杂成分的次氧化锌, 这种经过挥发富集的次氧化锌中含有部分铟、锗等稀有金属元素, 但同时也含有大量的有害元素, 所以只能将其中稀有金属元素提取出来后, 对剩余部分进行排放处理或者是生产七水硫酸锌。如果对剩余废渣进行排放会造成严重的环境污染, 但又不能全部用来生产七水硫酸锌, 因为七水硫酸锌的市场需求量比较小, 并且生产还需要一定的成本, 容易造成生产的亏损。但如果可以将复杂成分的次氧化锌生产成为电解锌既可以提高冶炼企业的经济效益, 还能够降低环境污染, 是一种两全的方法。

此项新工艺最大的工艺难点就在有害元素的净化方面, 目前我国利用复杂成分次氧化锌生产电解锌的工艺方法主要有三种: (1) 火法焙烧, 将复杂成分的次氧化锌与锌挥发系统进行混合处理, 使杂质经过脱氟氯处理之后可以产出电解锌; (2) 单独处理湿法脱氟氯来生产电解锌; (3) 单独处理火法脱氟氯生产电解锌。这三种工艺都可以生产出电解锌, 新工艺是利用离子交换的方法, 对氟氯进行脱离处理。

2 次氧化锌的主要来源和化学组成

次氧化锌主要来源于铅锌进行处理时沉积于烟化炉底部的烟尘, 复杂成分的次氧化锌来源非常广, 而且每次产出的量非常大, 在产出物质中伴有少量的稀有金属, 其中铟元素的回收价值非常大, 可以缓解我国铟资源紧张的状况。但是复杂成分的次氧化锌中含有大量的砷, 砷元素有毒, 容易对土壤和水体造成污染, 所以在进行次氧化锌回收时难度非常的大。

我国锌的冶炼量非常大, 在锌的冶炼过程中会产生大量的工业废渣, 废渣中次氧化锌的含量非常大, 所以复杂成分的次氧化锌大部分都来自于铅锌的冶炼厂。这种复杂成分的次氧化锌铅、锑、铟、氟、氯的含量非常大, 其中铅的含量超过了15%, 锑的含量超过20%, 铟含量超过2%, 氟含量超过0.1%, 氯的含量超过0.5%。所以对于稀有金属铟的提取非常困难。据不完全统计, 我国烟化炉排出废料的含锌量超过80万t, 电弧炉排出的含锌金属含锌量可以占到60%左右, 高炉排出的含锌金属含锌量在20%左右, 但是不是所有的含锌金属都可以作为电解锌生产的原料的, 只有含锌量超过50%的含锌金属可以生产电解锌, 为了解决冶炼杂质对环境造成的污染, 利用复杂成分次氧化锌生产电解锌是最好的解决方法。

3 电解锌的生产工艺和具体配置

3.1 传统工艺生产流程

利用传统工艺与次氧化锌相结合生产电解锌, 可以让企业内的资源进行灵活的配置, 充分的对企业内各个资源进行合理利用, 使企业既保持了原有的生产能力, 还能进行电解锌生产, 达到配合互补的目的。

该工艺方法充分的利用了传统工艺中的自净系统, 并且产出的氟和氯的含量都非常低, 和次氧化锌进行综合互补, 避免出现废渣内铟、砷杂质过高的情况, 减少了体积膨胀问题, 既可以保证稀有金属的有效回收, 还能够降低电解锌生产的成本, 提高企业的综合效益。

3.2 浸出方法的工艺流程

由于冶炼工业废渣存在的杂质含量非常高, 所以想要使次氧化锌中的稀有金属能够很好的提取出来, 就必须进行分离处理, 而对次氧化锌进行浸出是非常好的方法, 将原本的二段浸出改为三段浸出, 并浸出的过程中对各项条件进行精准的控制可以达到有效的生产效果。

3.2.1 中性浸出

在进行中性浸出时主要是为了将次氧化锌中的锌尽可能的溶解出来, 并将其他的杂质保留在次氧化锌中。在进行中性浸出的过程中, 要充分的保证硫酸锌溶液的质量, 确保浸出之后锌的含量可以达到生产电解锌的要求 (如图3) 。

3.2.2 低酸浸出

在进行中性浸出时, 氧化锌中的锌浸出是非常简单的, 而且浸出后锌的含量可以达到90%以上, 所以在进行低酸浸出时, 要尽量减少残渣中的锌含量, 确保在浸出完成后保证铟含量每升会超过70g, 如果铟含量不足将会影响下一环节铟的提取, 保证低酸浸出可以有效的降低残渣中锌的含水量。并且在低酸浸出完成后返回到中性浸出, 最后进行铟的提取, 在低酸浸出的过程中, 要对溶液的p H值进行控制, 避免p H值超过1.5, 影响溶液中铁和铟元素的含量。

3.2.3 氟、氯脱除工艺

在对氟氯进行脱除时有很多的工艺方法, 例如离子交换法、多膛炉法、碱洗法等等, 并且每种方法都有各自的优缺点。

离子交换法:该方法是利用树脂的阴离子与次氧化锌溶液中的氟氯离子进行互换反应, 两者进行离子交换, 在树脂的氟氯离子饱和时, 可以让树脂进行再生, 方便进行下一次的使用, 但是树脂在再生的过程中, 会产生大量的废水, 造成环境的污染。

多膛炉法:该方法在各大电解锌生产厂中应用的非常广泛, 并且在生产的过程中操作可控, 对次氧化锌的处理能力也较强, 但是需要的投资非常大, 需要长期的建设。

碱洗法:很多生产电解锌的小厂家在应用此方法, 该方法不需要较大的成本, 只需要足够的碱洗液即可, 但是碱洗液容易对环境造成二次污染, 导致环境污染问题加重。

在次氧化锌的浸出完成后, 就可以对剩余物质进行电积, 电积方法与正常锌的电积形同, 在电积流程与电积设备上与传统电积方法没有异常。

经过上述方法的试验, 发现进行中性浸出时浸液的质量存在明显的不稳定现象, 而且浸出液中存在锑、铟等元素含量不稳定, 增加了净化难度, 所以需要在浸出液中增加适量的铁;在进行电积处理时电解锌的质量存在不稳定的状态, 需要适当的在电积溶液中增加锰离子的含量, 确保电解锌的产出率。

4 结论

利用浸出方法在生产电解锌, 可以有效降低复杂成分次氧化锌对环境的污染, 并生产出合格的电解锌, 解决企业稀有金属资源稀缺的问题, 形成规模化的生产, 可以有效的提升企业经济效益。

参考文献

[1]马华菊, 史文革, 郑燕琼.复杂成分次氧化锌生产电解锌新工艺研究[J].中国有色冶金, 2010, 03:52~55.

[2]张鹏.高氟氯氧化锌烟尘制备电锌新工艺研究[D].中南大学, 2007.