锌电解车间的最优化

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1、锌电解车间的最优化,S铸嘲轲司最代姘锌电解车间的最优化RN.Honey等(加拿大柯明科),RN陈漉涛Tr卜,D3摘要辞电解车问设计要仔细考虑许多因素以使基建投资和生产费用取得最正确效果.本文对这些因素作了详细评述提供了假设干相互关系图帮助设计计算.井讨论了这些因素在柯明科新建的锌电解车间设计中的应用情况生产费用在全世界范围内电解车间的生产费用取决于两个主要因素,即能耗和劳动力.这两项费用在世界各地相差很大,对电解车间的设计有很大影响的锌离子浓度需要更多的能量来电积,同时也需要增加从电解车间返回浸出的溶液量.-在高酸度对电流效率没有不良影响的情况下,提高电解液酸度便可降低能耗见图2.峒翟臻.V/

2、-m撂:l_当滴瘙虔,甜圄2在标准操作情况下,锌电解液中酸度对交流电耗的影响电撩中镁离于浓废增删,导致能耗增加见图3.增大极距同样导致能耗增加见图4Il精,一ll口,rj,皇_-毫曩囊震cA图3在标准操作情况下,锌电解液中镁离子浓度对交流电耗的影响I-一1.-,_Jrl_-_.,p觑蠢一cA/图4在标准操作情况下,极距对交流电耗的影响溶液温度是影响能耗的另一因素,但对能耗的影响不如其他因素的影响突出.如果增加电解液温度对电流效率没有不良影响,增加电解液温度将减少能耗见图5=影响能耗的另一因素是阳极的清理周期见图6.清理阳极的频率对能耗有直接的影响,周期越长,阳极就越脏,能耗也就越平衡是一件艰难

3、的工作.使之更加困难的原因是因为电解车间要能够在相对较宽的可变因素范围内进行操作.在实际中,要找到每个因素的最正确值是一件难事.劳动力在过去lOl5年中许多国家的劳务费是显着上升,而在另一些国家劳务费用还是保持相当低.劳务费的上下取决于所建电解厂所在的地区和国家,劳务费可能成为主要的或次要的生产费用.该因素在设计阶段有很大的影响.因此,对于电解车间的生产设计或采用劳动密集型的或采用自动化型的,这取决于是尽可能多采用廉价劳动力还是简单地压砥生产费用.基建投资吊车阳极和阴极的搬运方式由生产劳务费和电流密度所决定.在劳动力廉价的地方,所有电极宜用人工搬运;在劳动力昂贵的地方,特别是如果电极需运送到中

4、心加工区去剥锌时,使用自动化的吊车可能是最好的方法.电流密度很重要,因为较高韵电流密度意味着较短的电积时间,经常拆卸,剥片和更换阴极.在这种情况下,即使劳动力低廉,也需要一定程度的自动化装卸电极的设施=剥锌机现代电解车间中另一个主要投资工程是剥锌机.如果电积量大而重,劳务费用高,使用剥锌机是最理想的.而劳务费用低,人工剥锌可能是理想的.但是在电积时间短时,那么需要自动化搬运大量的电极.?36?电极在考虑电极设计时,最好是使每个接触方式的电极到达最大的电流强度,并以此来控制最大的电极尺寸.在柯明科.现在每块电极的电流强度为1500安.电极大小也取决于搬运方式(用人工还是吊车)及电流密度一目前世界

5、上绝大多数厂家的操作电流密度在300700安/米,因为提高电流密度引起能耗增加并产生热量,从而增加生产费用.电极的厚度必须满足电流传导而不会使电极变热的大电阻.每个电解槽的电极数量受铜母线的嘭胀系数及电解槽玻璃纤维内衬塑料的膨胀系数所限制.在柯明科公司,该数定为每个电解槽l2l块电极(60块阴极,6l块阳极).确定锌电解车间的准确设计和操作因素尚无章可循.每个生产厂家现在和将来都各不相同,它的设计及操作由当时当地占主导的因素所决定.能量费用,劳动生产率,要求生产能力及基建投资均随时间及地区的不同而改变.为了对世界各地的电解车间提供最优化设计,柯明科工程效劳(CESL)已经开发出一种最优化软件包

6、,详细地逐步计算帮助委托方决定操作参数基建投资及生产费用.电解车间设计柯明科公司新建锌电解车阃于1984年春全部投产.它是应用所有前述设计及操作条件的一个很好的例子.柯明科公司在1974年建造了一个半工业试验工厂,在工厂的全部设计中采用最优化,电极尺寸,极距及接触方式都以试验厂的试验数据为依据.为了确定最小的基建投资和同等的生产费用,使用半工业试验工厂的操作经验推算了许多电流密度和相应的电积时间,选择了电流密度为400安/米,电积时间为72小时.由于电流强度决定电解液的冷却需要量,确定对一个年产27.2万吨的工厂需要18个冷却塔,这个费用在决定最低限度投资时是一个重要因素.根据半工业试验工厂试

7、验结果,决定采用3.0米的阴极.按400安/米的电流密度,可计算出所需阴极的数量.而这个数量需要4台剥锌机和4台电极吊车,其费用在最低限度投资中占很大局部.吊车每次往返运50块阴极,没有速率限制.速率限制设备是剥锌机,这指的是每个电电解液通过电解槽的流速约为4升/秒当热fI匀电解液从电解槽中滥流出来并且由于重力的作用使热溶液由管子输送到热的废酸槽内时,冷却电解液的循环系统开始工作.该溶液用管子输送,以消除敞开输送造成的溶液汹捕,并借以减少酸雾溶液从热废酸槽抽到空气冷却塔,该溶液在由管中返回电解槽之前,在冷却塔内循环并借重力返回冷废酸槽.冷却塔置于厂房每端,分两排,每排9台.结语柯明科新建电解车

8、间是合理设计,操作?38?优化的范倒.新厂操作时每槽电流6ooo安,50块阴极,每块阴极l200安.新式接触面设计已经受3000安的试验.这些开发的结果.年产27.2万吨电锌能力的新厂议需2640o块阴极.与旧厂相比用一半的阴极而产量增加丁,约l0%.根据半工业试验工厂的试验,电积时间已经从24小时延长到72小时,而电滑c密度从60070o安/米!减小到400安/术阴极尺寸增加r3倍多.达3.0米.这么大的阴极只有靠自动系统才能进行操作日生产量需每天拉走8800块阴极,每次吊运50块阴极.吊车需往返运行l76次,相当于旧厂每天50000块阴极,每次吊运ll块阴极,吊车每天往返4400次.换句话说,在旧厂每次吊车往返运送l65公斤锌,而新厂那么为4750公斤锌.比例为29:l.低电流密度的好处是电能消耗低,从而节省了生产费用.这也导翦减少冷却量,也就降低了玲却塔方面的投资.吊车往返次数少,吊车需要量也就少,从而也就降低了吊车方面的投资.每天阴极运送量越小,所需的剥锌机台数也就越少,从而对这种设备的投资也就减少.柯明科公司为该厂周密开发的设计和决窍理在已通过柯明科工程效劳(CESL,即所属的子公司)转让给第三方.参考文献(略)陈海清译自<ProceedingofInterna.tionalSymposiumonExtrac标签:快照