濕法煉銅中瓜爾膠溶液配制設(shè)備，研究濕法煉銅中陰極平滑劑瓜爾膠溶液的配制和影響溶液配制的因素，考察攪拌時(shí)間、靜止時(shí)間、溫度對(duì)溶液配制 的影響。在工藝試驗(yàn)的基礎(chǔ)上研制溶液配制設(shè)備，冶金技術(shù)采用集成化設(shè)計(jì)、模塊化配置和自動(dòng)化控制。主體設(shè)備包括高效混合器、靜態(tài) 分散器、快速釋放機(jī)。輔助設(shè)備有多級(jí)上料裝置、精密給料裝置以及自動(dòng)控制系統(tǒng)等。設(shè)備特點(diǎn)是溶液濃度準(zhǔn)確，水粉髙效混合， 黏度快速釋放，瞬間達(dá)到最佳分散狀態(tài)，不產(chǎn)生水包粉現(xiàn)象。膠粉用量在0.2%?0.8%之間連續(xù)可調(diào)，黏度波動(dòng)范圍小，自動(dòng)配液 黏度波動(dòng)±2%，手動(dòng)配液黏度波動(dòng)±5%。配液設(shè)備出口黏度達(dá)到標(biāo)稱黏度的90%以上，靜止5?lOmin即達(dá)到標(biāo)稱黏度。
隨著富礦資源的日益枯竭，二次資源（廢石、表 外礦、尾礦等）的合理利用日益引起重視。濕法冶 金技術(shù)是將溶浸采礦、化學(xué)選礦、細(xì)菌浸出、溶劑萃 取、電積等技術(shù)融為一體，濕法煉銅中瓜爾膠溶液配制設(shè)備，對(duì)從二次資源中回收金屬 非常有效。濕法冶金技術(shù)用于從各種礦石中回收金 屬已被生產(chǎn)實(shí)踐證明具有投資省、見效快、成本低、 對(duì)環(huán)境污染少、礦產(chǎn)資源利用率高等一系列優(yōu)點(diǎn)。 近些年來，以此法生產(chǎn)陰極銅產(chǎn)量增長迅速u]。
采用髙電流密度進(jìn)行銅電積沉淀過程中，一些 添加劑可以改善陰極的質(zhì)量。其中作為陰極平滑劑 的瓜爾膠，可以使陰極銅平滑生長，瘤子變小甚至沒 有。同時(shí)可以減少一些雜質(zhì)如硫、鐵、鉛在陰極的夾 雜，加人量一般在l〇〇~200g/t陰極銅。電積添加 劑瓜爾膠是食用型的天然植物膠，屬于高黏型，1% 水溶液黏度為6000mPa • S。瓜爾膠在電解槽中降 解很快，降解的產(chǎn)物不會(huì)引起生產(chǎn)問題。
瓜爾膠在具有良好水溶性的同時(shí)，也具有獨(dú)特 的水溶機(jī)理，如果掌握不好很容易導(dǎo)致溶解速度慢， 黏度釋放不充分以及出現(xiàn)大量水包粉即“魚眼”， “魚眼”一旦形成很難打破，阻礙了粉體的進(jìn)一步溶 解和黏度釋放，不僅造成原料浪費(fèi)和溶液黏度降低， 而且還嚴(yán)重影響膠液的正常使用。為解決這個(gè)問 題，使用單位不得不采用人工篩網(wǎng)過濾，加之定期清 洗槽內(nèi)壁等方式來處理，雖能勉強(qiáng)維持生產(chǎn)作業(yè)的 進(jìn)行，但造成了物料損失和管道堵塞，更為重要的是，配液質(zhì)量無法有效地控制和保證。
北京礦冶研究總院天然植物膠發(fā)展中心從 1982年開始率先在國內(nèi)開展瓜爾膠的生產(chǎn)及應(yīng)用 研究，目前已經(jīng)成為中國最大瓜爾膠生產(chǎn)商,在北京 建成了千噸級(jí)的加工基地。生產(chǎn)的瓜爾膠已經(jīng)逐漸 取代國外進(jìn)口產(chǎn)品，越來越多地被國內(nèi)各濕法煉銅 廠所采用。中心密切關(guān)注用戶在使用瓜爾膠過程中 出現(xiàn)的工藝技術(shù)問題，鑒于對(duì)植物膠性能的深人研 究以及強(qiáng)大的設(shè)備研發(fā)能力，針對(duì)濕法煉銅使用特 點(diǎn)，在大量試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)之上，研制出瓜爾膠溶液 專用配制設(shè)備，極大地改善了前面所述的問題，為行 業(yè)提供一個(gè)較為全面和完善的解決方案，徹底消除 “魚眼”，提高配液質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
1 影響溶液配制因素
瓜爾膠是以半乳甘露聚糖為主要成分的天然植 物膠，屬于高分子聚合物，濕法煉銅中瓜爾膠溶液配制設(shè)備，在水中的溶解原理是這樣 的，當(dāng)與水接觸時(shí)即進(jìn)行水合，單糖上的羥基與水中 的氫形成氫鍵，從而使聚合物半乳甘露聚糖水化，隨 著水分子進(jìn)人并結(jié)合到聚合物鏈上的數(shù)目增多，聚 合物溶脹伸展開來，與其他聚合物線團(tuán)相互作用形 成黏稠溶液。為了研究瓜爾膠溶液黏度增長與攪拌 強(qiáng)度、靜止時(shí)間、溫度等的關(guān)系，選用我院生產(chǎn)的瓜 爾膠進(jìn)行試驗(yàn)，溶液黏度按照輕工業(yè)部瓜爾膠標(biāo)準(zhǔn) QB2246-1996測(cè)定，試驗(yàn)用瓜爾膠標(biāo)準(zhǔn)黏度為 6000mPa * s〇
所用儀器有NDJ-1旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)和高速攪拌器。 以高速攪拌器攪拌時(shí)間做為攪拌強(qiáng)度的度量，以放 置時(shí)間做為靜止時(shí)間。
1.1攪拌時(shí)間
用普通自來水在6000r/min攪拌速度下配制濃 度1.0%瓜爾膠溶液，常溫下分別攪拌1，2,3,4, 5min,然后測(cè)定溶脹5min的黏度值，結(jié)果見表1。 從表1可以看出，瓜爾膠溶液黏度與攪拌時(shí)間有關(guān)， 增加攪拌時(shí)間，會(huì)提高溶脹速度，使黏度升高。
表1攪拌時(shí)間對(duì)溶脹速度影響
Table 1 Influence of agitating time on
dissolving velocity
攪拌時(shí)間/min12345
黏度/mPa _ s43005200575058005800
1.2靜止時(shí)間
用普通自來水在6000r/min攪拌速度下配制濃 度1.0%瓜爾膠溶液，常溫下攪拌lmin后靜止放 置，分別測(cè)定靜置溶脹5,10,15,20,25,30min黏度 值，結(jié)果見表2。從表2可以看出，瓜爾膠溶液黏度 與靜止時(shí)間有關(guān)，增加靜止時(shí)間，溶脹程度增強(qiáng)，使 黏度升高。
表2靜止時(shí)間對(duì)溶液黏度影響
Table 2 Influence of static time on solution viscosity
靜止時(shí)間min5 1015202530
黏度/mPa • s4300 50505300540055005500
1.3溫度
用普通自來水在600〇r/rnin攪拌速度下配制濃 度1.0%瓜爾膠溶液，攪拌lmin后分別在2丈和 16T溫度下靜止放置，測(cè)定靜置溶脹5,10,15,20, 25,30min黏度值，結(jié)果見表3。從表3可以看出，瓜 爾膠溶液黏度與溫度有關(guān)，相同溶脹時(shí)間下溶液溫 度低則黏度高，但是相差不大，可以通過延長靜止時(shí) 間彌補(bǔ)溫度造成的黏度差。
表3溫度對(duì)溶脹速度影響
Table 3 Influence of temperature on dissolving velocity
攪拌時(shí)間/min51015202530
黏度/ 2^C480050005100530055005500
mPa • s 16^1550055005600560056005600
2 溶液配制設(shè)備
以試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，研制出適合濕法煉銅工業(yè) 生產(chǎn)中瓜爾膠溶液配制的專用設(shè)備，濕法煉銅中瓜爾膠溶液配制設(shè)備，具有自動(dòng)型和 手動(dòng)型，配液能力為9 ~ 15m3/h,總裝機(jī)容量為 28kW。
2.1設(shè)備構(gòu)成
主體設(shè)備包括高效混合器、靜態(tài)分散器、快速釋 放機(jī)。輔助設(shè)備有多級(jí)上料裝置、精密給料裝置等 以及自動(dòng)控制系統(tǒng)。
主體設(shè)備保證水和膠粉迅速高效混合，保證溶 液黏度的快速釋放，瞬間達(dá)到最佳分散狀態(tài)，不產(chǎn)生 水包粉的現(xiàn)象。解決了膠粉易形成膠團(tuán)，需靜止較 長時(shí)間釋放黏度的弊端。
輔助設(shè)備解決了膠粉上料問題，降低工人的勞 動(dòng)強(qiáng)度，操作方便，易于維護(hù)，實(shí)現(xiàn)膠粉的準(zhǔn)確喂料， 確保配制出濃度準(zhǔn)確穩(wěn)定的溶液。
自動(dòng)控制系統(tǒng)由硬件、軟件和配套儀器組成，統(tǒng) 一由工控計(jì)算機(jī)控制，各種參數(shù)完全在線顯示，按照 預(yù)設(shè)程序自動(dòng)進(jìn)行配液，具有操作簡單、配制方便、 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。該系統(tǒng)提高配液精度， 方便信息管理，實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化。根據(jù)用戶輸入的 指令自動(dòng)計(jì)算溶液的配比濃度，直接輸出。實(shí)現(xiàn)對(duì) 管線水量、罐體里溶液和膠粉的存量等信息的自動(dòng) 采集和顯示。實(shí)現(xiàn)對(duì)整套設(shè)備自動(dòng)監(jiān)控，對(duì)異常情 況進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警。對(duì)整個(gè)生產(chǎn)情況和工作進(jìn)度進(jìn)行 自動(dòng)記錄，存儲(chǔ)和打印。
2.2 工藝水平
該設(shè)備達(dá)到世界領(lǐng)先f平，溶液濃度準(zhǔn)確，水粉 高效混合，黏度快速釋放^間達(dá)到最佳分散狀態(tài)， 不產(chǎn)生水包粉現(xiàn)象。配液組分包括水量、膠粉量的 加入精度高，膠粉用量在0.2% ~0.8%之間連續(xù)可 調(diào)，黏度波動(dòng)范圍小，自動(dòng)配液黏度波動(dòng)±2%，手動(dòng) 配液±5%。水溫15^配液設(shè)備出口黏度達(dá)到標(biāo)稱 黏度的95%以上，水溫10T達(dá)到90%以上，靜止5 ~10min即達(dá)到標(biāo)稱黏度，適合在-40弋至40^環(huán) 境條件下工作。
2.3應(yīng)用情況
瓜爾膠溶液配制設(shè)備在2001 ~ 2007年，先后應(yīng) 用于大慶油田、遼河油田、中原油田、延長油田各個(gè) 配液站，完全達(dá)到客戶要求，贏得用戶好評(píng)。該技術(shù) 和設(shè)備在應(yīng)用中不斷成熟和完善，已形成專有技術(shù)、 專利設(shè)備、專家團(tuán)隊(duì)、專業(yè)品質(zhì)。在2002年度獲得 國家重點(diǎn)新產(chǎn)品稱號(hào)以及一項(xiàng)發(fā)明專利（專利號(hào) ZL200310113315.9)和三項(xiàng)實(shí)用新型專利（專利號(hào) 分別為 ZL200320103172. 9, ZL200320103170. X 和 ZL200320103171.4)。
目前正準(zhǔn)備在各濕法煉銅廠進(jìn)行推廣應(yīng)用，最 新開發(fā)的第三代全自動(dòng)高效快速配液成套裝備具有 世界領(lǐng)先水平，采用集成化設(shè)計(jì)、模塊化配置、自動(dòng) 化控制的方式，濕法煉銅中瓜爾膠溶液配制設(shè)備，專門為濕法煉銅廠特制小型配液試 驗(yàn)裝置，以解決出現(xiàn)的各種問題，最大限度地滿足用
約瓜爾膠300 ~ 500kg，加上溶液黏度穩(wěn)定，均勻一 致無膠塊，從而保證電積銅質(zhì)量以及節(jié)省的設(shè)備清 理、維護(hù)費(fèi)用，總計(jì)價(jià)值5 ~ 10萬元，因此全自動(dòng)高 效快速配液成套裝備在冶金行業(yè)的推廣應(yīng)用，更顯 必要。，
戶的要求。
3 結(jié)論和建議
在節(jié)約能源、降低能耗、減少污染物排放的大背 景下，該套設(shè)備的適時(shí)推出具有重大的社會(huì)意義和 經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
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