电解镍板在喷淋洗涤条件下的质量控制

黄湘，李羽翔

(中国瑞林工程程技术有限公司,江西南昌 330031）

电解镍板在喷淋洗涤条件下的质量控制

黄湘，李羽翔

(中国瑞林工程程技术有限公司,江西南昌 330031）

分析了电解镍板在喷淋洗涤时不同环境温度、湿度等因素对镍板表面清洗质量的影响。采用对喷淋水温进行实时控制、改善喷淋循环用水的清洁程度、合理分配喷淋区域、针对各区域不同重点合理配置管路及喷嘴等措施，使镍板板面清洁并具有金属光泽以达到成品入库要求。

电解镍板；喷淋洗涤；氧化；化学反应；水温

国内某大型企业电解镍扩建项目中,电解镍出槽后由电镍洗涤机组完成喷淋洗涤、抽棒、堆垛作业,再由叉车运出,经检验后交由成品库打包入库。考虑到电解镍板的板面清洗质量直接影响成品入库,因此喷淋洗涤环节是该机组重点之一。在投产初期,电解镍板的清洗质量出现过若干问题,如板面残留水渍、斑纹,整板颜色较为暗沉等。经过摸索实践发现,电解镍板表面清洁质量与出槽后存放时间、洗涤水清洁程度、洗涤区水蒸汽密度、喷淋水温、电解周期等因素有关。本文拟结合生产实践分析电解镍板喷淋洗涤的质量控制要点。

1 电解镍板表面清洁质量影响因素

1.1 镍板出槽后的存放时间

电解镍板在出槽后需进行清水沾洗,但由于行车作业轮换或者联动线生产问题不能迅速进行喷淋洗涤,而需在排板架上临时存放。在存放过程中,镍板表面会被氧化,残留的电解液与杂质会附着在镍板表面,且随着存放时间延长，这层氧化物会与残留的电解液以及空气中的某些成分发生缓慢的化学反应,造成板面暗沉,不易被清洗干净。

1.2 洗涤水清洁程度

喷淋冲洗过程的洗涤水是循环使用的。在经过一段时间的使用后,洗涤水中会混合有镍板表面的一些残留电解液、杂质,洁净程度逐渐降低。洗涤水中含有的Cl离子及SO4离子的浓度增大,与镍板表面氧化层发生化学反应：NiO+H2SO4=NiSO4+H2O，NiO+2HCl= NiCl2+H2O，造成冲洗好的镍板表面产生斑纹[1]。

1.3 洗涤区水蒸汽密度

喷淋过程中会产生大量的水蒸汽，水蒸汽中含有Cl离子及SO4离子，属于混合弱腐蚀性蒸汽。水蒸汽会与镍板表面氧化层发生化学反应：NiO+ H2SO4=NiSO4+H2O，NiO+2HCl=NiCl2+H2O，在镍板洗涤完成逐渐干燥后留下NiSO4晶体与NiCl2晶体,在板面上形成黄绿色斑纹[1]。如果无排汽或排汽系统不畅，喷淋区域的水蒸汽密度会增大，使化学反应残留的晶体增多。

1.4 电解镍板耳部及导电棒表面的结晶残留

在电解过程中吊耳与电解液液面接触部位会产生NiCl2与NiSO4结晶体,在洗涤过程中溶解脱落进入洗涤水中,随着洗涤水污染程度加大,镍板清洗质量降低,容易在板面产生痕迹。电解过程中的导电棒表面在电解周期中,被电解液蒸发的气体腐蚀，反应产生CuCl2和CuSO4结晶以及高温形成碳化层等,也会在喷淋洗涤过程中,溶解滴落在镍板表面附着形成黄色和黑色斑纹,影响洗涤质量。图2所示为镍吊耳与板面结合部位的结晶、板面产生的水痕。

图2 吊耳晶体与板面结合处绿色晶体

1.5 喷淋水温与气候条件

喷淋水温设定在75～90℃范围时，板面受热快，喷淋产生的水蒸汽增多，整个喷淋区域处于相对较热、高湿的状态。在湿度过大、水蒸汽密度过高的环境中，水蒸汽中混合的酸性溶液在镍板表面极易产生化学反应，且水温越高，反应越剧烈，在镍板表面形成花斑，影响清洗质量。

在生产过程中观察，镍板洗涤水温如果保持在一个恒定状态，在不同的天气条件、环境温度、湿度情况下，清洗质量也会有所变化。在天气晴朗、湿度较低的情况下，如环境在20℃以上，湿度在30%以下，喷淋水温保持在52℃，清洗质量能达到要求；但在阴雨天气，空气湿度较大，如环境温度0～20℃之间，湿度达到50%以上，若仍然保持52℃的喷淋水温，喷洗后板面会形成水滴痕迹和斑纹，清洗质量不能达到要求。

1.6 电解周期

电解镍分成两个不同周期的出槽时间。对比来说，第一周期出槽的镍板，在经过喷淋洗涤后，板面清洗质量较好，容易清洗干净；第二周期的电解镍因槽电压大、温度高，镍板吊耳和导电棒上附着的杂质晶体更多，镍板喷淋洗涤难度增加。

2 应对措施与实施

2.1 重新处理存放时间较长的电解镍板

对排板架上放置时间较长的电解镍板进行喷洗之前，采用先将镍板浸入酸槽中重新沾洗，溶解由于时间间隔太长在镍板表面形成的氧化层与吸附空气中的杂质，使得喷淋洗涤效果提升。

2.2 对喷淋水的循环过程进行控制

在喷淋水不断地循环利用喷洗过程中，喷洗下的残余电解液和板面杂质不断在水箱中存积，使得喷淋水清洁程度逐渐降低，对后续镍板的清洗质量产生影响，清洗质量降低。通过长期观察生产过程，检查清洗后的镍板质量，找出喷淋水循环利用次数的最佳状态，同时也考虑到控制生产成本，得出一个临界控制点。第一周期的电镍板在洗涤水循环用到第10槽镍板之后，板面清洗质量明显降低，经过更换洗涤水后，重新投入喷洗，板面清洗效果得到控制提升。第二周期的电镍板与第一周期相比，在喷洗到7～8槽时，板面清洗质量就已经不能达标。所以得出喷淋水循环利用的控制范围为：第一周期镍板在喷洗到10槽以后，进行一次换水作业；第二周期镍板在喷洗到8槽以后，进行一次换水作业；镍板每槽数量为38块，每槽重量在2.6 t左右，机组洗涤循环水箱2个总容积约为8 m3，但实际生产中储存水容积控制在7 m3。那么得到每吨水处理第一周期镍板3.7 t，处理第二周期镍板2.9 t，为最优值。

2.3 确保洗涤区域有强制的排风措施

应确保洗涤区排风设施通畅。提高排气量，将洗涤区水蒸汽迅速抽出，降低洗涤区水蒸汽含量和湿度，减少镍板表面氧化层与水蒸汽接触，减弱氧化层发生化学反应的程度，从而有效提升镍板表面清洗质量。在实际生产中，将开启排风系统和未开启排风系统的板面质量进行对比发现，开启了排风系统进行喷洗的镍板表面洁净，无明显的水纹斑点产生，板面具有明亮的金属光泽。

2.4 喷淋区域分段配置

对吊耳与板面结合处有针对性地设置喷嘴，利用喷射水流的力量对结晶物进行洗涤，喷射角度、喷嘴数量需要合理设置，确保喷淋的辐射面避免盲点，减少或消除吊耳处形成的水痕。

对于导电棒表面的杂质及结晶处理，可以采取在洗涤区分段进行，前段设置顶部喷淋，与侧边喷淋一起清洗导电棒及板面，保证导电棒被喷洗下来的杂质及结晶溶液不能在板面停留，迅速被冲洗干净，中后段保留侧面喷淋，不设置顶喷，让导电棒能自然干燥，避免导电棒上的残液滴落造成二次污染。根据前后两个分段洗涤区域的喷洗重点不同，合理配置管路及喷嘴，达到重点清洗的目的，经过改造实施后，现在使用的喷淋管配置如图3、图4所示。

图3 入口处喷淋管配置

图4 出口处喷淋管配置

2.5 水温控制

通过实践摸索，对比不同水温下电解镍板的喷洗效果，总结得出电解镍板在喷淋洗涤状态下水温的最佳区间为50～65℃之间，根据不同的气候条件、环境温度、湿度在区间内选择合适的洗涤水温。图5所示为水温与气温关系，图6所示为水温与湿度关系。

图5 水温与环境温度关系

图6 水温与环境湿度关系

3 实施效果及进一步优化措施

采取以上应对措施后，经过一段时间的生产实践，喷淋洗涤完成后的镍板合格率明显提升，板面无电解液残留、光亮清晰。图7为实施前后板面喷淋质量对比。

图7 实施前后的洗涤效果对比

结合生产实践发现，确定洗涤水温区间，并且保证不同条件下水温的控制节点，合理控制循环水更换次数，对电解镍板的喷淋洗涤效果的提升有极大的帮助，解决了一次喷洗不到位需要返回水槽漂洗的生产状态，降低了行车使用频率及人工劳动强度。

经生产实践也发现，喷淋洗涤效果在细节上仍有改进的空间，例如吊耳部分仍然有少量的水渍残留，目前使用喷淋洗涤的循环水箱箱体较小，喷淋水量不能达到最优状态，管路和喷嘴配置还有继续优化的空间，喷淋区域内还存在交叉污染的情况。针对上述问题，为了得到更好的洗涤质量，可以在以下几方面做出优化：1）增设机械清扫装置，对吊耳部位进行喷洗前的预处理；2）增加喷淋区域，各个喷淋区域由各自水箱进行供水，隔离各个喷淋区域的回水，杜绝喷淋区域内部的洗涤水交叉污染，达到逐级清洁清洗的目的；3）对现有的水温控制系统进行改进。

4 结语

综上所述，通过对电解镍板表面清洁质量影响因素的分析，结合生产实践，摸索出了一条较为有效的电解镍喷淋洗涤优化方法，可以提高电镍洗涤机组作业效率，降低劳动强度，同时该方法可以节约洗涤用水，符合环保要求，具有一定的推广应用价值。

[1]陈自江.镍冶金技术问答[M].长沙：中南大学出版社，2013.

Quality Control of Sheet Nickel under Condition of Spray Scrubbing

HUANG Xiang,LI Yuxiang
(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

The paper analyzes the effects of different ambient temperatures and moistures on surface cleaning quality of sheet nickel in spray scrubbing period.Surface of sheet nickel will be cleaned with metallic luster to reach product requirement by adopting many measures,such as real-time control of spraying water temperature,improvement of cleaning degree of spraying circulating water, reasonable arrangement of spraying zones,arrangement of pipeline and nozzles according to different zones.

sheet nickel;spray scrubbing;oxidation;chemical reaction;water temperature

TF815

B

1004-4345(2015)06-0038-03

2015-10-19

黄湘（1957—），男，高级工程师，主要从事冶金机械设计与研究工作。