一种高铅阳极泥重金属污染物智能化源削减成套技术方法技术

本发明专利技术涉及湿法冶金行业一种高铅阳极泥重金属污染物智能化源削减成套技术方法，集实时在线监测、制膜最优调控和除泥智能识别三项技术于一体。本发明专利技术将铅基阳极新板或破膜老板经表面预处理达到表面粗糙度的要求后，实时在线监测阳极制膜体系中锰、铅、酸、悬浮颗粒物及其他物质的浓度及温度、体积等关键参数，制膜最优调控技术基于实时监测数据优化调控工艺参数组合，获得致密膜层结构及最佳封铅效果，除泥智能识别技术，根据膜泥分层结构实现除泥不伤膜，并智能识别破膜板重新返回至制膜系统。实现实时监测、制膜调控、无损除泥一体化智能控制，从源头抑制铅的溶蚀污染，大幅度减少含铅废水、高铅阳极泥等产生量。

An Intelligent Source Reduction Technology for Heavy Metal Pollutants in High Lead Anode Sludge

【技术实现步骤摘要】
一种高铅阳极泥重金属污染物智能化源削减成套技术方法
本申请涉及湿法冶金行业电解工段重金属污染削减领域，尤其涉及一种高铅阳极泥重金属污染物智能化源削减成套技术方法。
技术介绍
我国电解锌、电解锰等湿法冶金行业普遍采用含铅量99％以上的铅板进行电解，每块阳极板重达上百公斤，在高温高酸电解条件下，阳极铅快速以离子状态溶蚀于电解液中，产生大量的高铅阳极泥，导致大量的高浓度重金属水污染和一类危险废物产生，每年产生高铅(20％)阳极泥40多万吨、含铅酸浸渣高达700多万吨、含铅废水150万立方米，造成血铅事件频发，是湿法冶金行业污染防控的重中之重。在电解过程中，目前采用在电解液中添加一定浓度锰离子的方式，使锰离子在阳极表面沉积有利于保护铅基底免受腐蚀，并将阳极表面坑洼处补满填平，修复局部破损区域，抑制铅溶蚀；但当溶液中锰离子浓度较高时，阳极泥产生量会显著增加，导致槽电压升高电耗增加，同时也增加槽底阳极泥危废的产生，以及电解液体中大量悬浮阳极泥的产生。阳极板在电解槽中使用一定周期后(28天左右)，随着阳极板面泥层厚度的不断增加，容易导致阴阳极板短路烧板，因此需要定期的进行阳极泥清除。我国电解锌锰行业电解过程普遍采用人工刮除阳极泥的方式，由于无法精准识别铅基膜层和阳极泥的厚度及其铅元素变化，导致刮泥过程铅基界面不断暴露，电解过程铅溶蚀效应反复发生，电解液体系中铅离子浓度升高，阳极泥大量增加，产品中铅含量升高，影响产品质量，降低企业生产效益。
技术实现思路
为解决上述技术问题之一，本专利技术提供了一种高铅阳极泥重金属污染物智能化源削减成套技术方法。本专利技术实施例第一方面提供了一种高铅阳极泥重金属污染物智能化源削减成套技术方法，所述方法包括：1)制膜槽液准备：对制膜液的成分和/或杂质元素的浓度进行分析，获取达到预设要求的制膜液；2)制膜：将目标铅基阳极板置于制膜槽中进行制膜，制膜过程实时调控，维持制膜槽中制膜液的浓度、温度和体积稳定，在一定直流电流下，进行1-2小时的直流电解，在所述目标铅基阳极板的表面形成保护膜层，所述保护膜层中锰含量超过95％以上，所述目标铅基阳极板为新阳极板或保护膜层破损的阳极板；3)周期电解：将表面形成保护膜层的目标铅基阳极板放入生产电解槽中进行电解生产，生产一定周期后，所述阳极板表面附着一定厚度的阳极泥，所述生产周期为20天至30天；4)智能除泥：将经过预设生产周期的目标铅基阳极板吊出电解槽，并转移至智能无损除泥装置中，对所述目标铅基阳极板表面的阳极泥进行智能干除，以及对保护膜层受损的目标铅基阳极板进行分拣，正常无破膜目标铅基阳极板则返回至电解槽中进行生产电解，保护膜层受损的目标铅基阳极板则转移至制膜槽中；5)重复1)-4)步骤，对保护膜层受损的目标铅基阳极板进行修膜和生产。优选地，所述将目标铅基阳极板置于制膜槽中进行制膜的具体过程包括：将目标铅基阳极板置于制膜槽中，制膜槽中有制膜液，所述制膜液为硫酸锰和硫酸的混合溶液，其中，锰离子初始浓度为4g/L-20g/L某一浓度，初始硫酸浓度为20g/L-100g/L；将所述制膜液的温度设定为70℃至100℃中某一温度，并利用电流密度为20A/m2至200A/m2的直流电对目标铅基阳极板进行电解。优选地，所述方法还包括：在将目标铅基阳极板置于制膜液中进行电解，在所述目标铅基阳极板的表面形成保护膜层的同时，对所述制膜液的成分和/或杂质元素的浓度进行分析，并控制所述制膜液的成分和/或杂质元素的浓度保持在预设要求范围内；电解制膜过程中锰离子浓度波动不超过±2g/L，控制温度波动不超过±2℃，制膜液体积变化<10％。优选地，对经过预设生产周期的目标铅基阳极板表面的阳极泥进行干除的具体过程包括：对目标铅基阳极板表面阳极泥进行智能识别获取表面阳极泥的物理信息及化学信息；根据所述表面阳极泥的物理信息和化学信息调控阳极泥清除深度进行第一次清除；对第一次清除完毕后的目标铅基阳极板再次进行智能识别，依据锰、铅等元素含量信息基三维空间形貌信息获取定位清除点；对位于所述定位清除点上的阳极泥进行第二次清除。优选地，所述对目标铅基阳极板表面阳极泥进行智能识别获取表面阳极泥的物理信息及化学信息的过程包括：对目标铅基阳极板表面进行识别获取元素含量信息和三维空间形貌信息；根据所述锰、铅等元素含量信息和三维空间形貌信息获取所述表面阳极泥综合信息。优选地，所述对第一次清除完毕后的目标铅基阳极板再次进行智能识别获取定位清除点的过程包括：对第一次清除完毕后的目标铅基阳极板表面进行识别获取元素含量信息和三维空间形貌信息；根据所述元素含量信息和三维空间形貌信息获取所述目标铅基阳极板的清除状态；判断当前目标铅基阳极板的清除状态是否达到预先设定的清除标准，若未达到，则获取定位清除点。优选地，所述对第一次清除完毕后的目标铅基阳极板再次进行智能识别获取定位清除点的过程还包括：对目标铅基阳极板表面进行光谱扫描获取光学信息；对所述光学信息进行分析拟合后，将所述目标铅基阳极板表面的三维空间形貌信息进行还原；根据还原后的三维空间形貌信息和预先设定的坐标系统对第一次清除完毕后的目标铅基阳极板中未达到预先设定清除标准的点位进行定位获取定位清除点。优选地，在所述对目标铅基阳极板表面阳极泥进行智能识别获取表面阳极泥的物理信息及化学信息之后，所述方法还包括：对目标铅基阳极板表面进行识别获取三维空间形貌信息；根据所述表面阳极泥附着信息、三维空间形貌信息和预先设定的坐标系统对所述目标铅基阳极板的板面进行定位。优选地，所述方法还包括：控制对目标铅基阳极板表面进行第一次清除和/或第二次清除时的安全距离。本专利技术实施例第二方面提供了一种高铅阳极泥重金属污染物智能化源削减成套技术方法，所述方法实现装置包括实时在线监测装置、制膜最优调控装置和智能无损除泥装置；所述实时在线监测装置，用于对制膜液的成分和/或杂质元素的浓度进行分析，获取达到预设要求的制膜液；并在将目标铅基阳极板置于制膜液中进行电解，在所述目标铅基阳极板的表面形成保护膜层的同时，对所述制膜液的成分和/或杂质元素的浓度进行分析，控制所述制膜液的成分和/或杂质元素的浓度保持在预设要求范围内；所述制膜最优调控装置，用于对浸没在制膜液中的目标铅基阳极板进行电解，在所述铅基阳极板的表面形成保护膜层；对保护膜层受损的目标铅基阳极板进行修复；所述智能无损除泥装置，用于对目标铅基阳极板表面阳极泥进行智能识别获取表面阳极泥的物理信息及化学信息；根据所述表面阳极泥的物理信息和化学信息调控阳极泥清除深度进行第一次清除；对第一次清除完毕后的目标铅基阳极板再次进行智能识别获取定位清除点；对位于所述定位清除点上的阳极泥进行第二次清除。本专利技术的有益效果如下：本专利技术基于铅基阳极板在电解过程中不断溶蚀、成膜、破膜和修膜的过程及机理研究，提出了能够优化调控铅基阳极表面膜层源头抑制铅的溶蚀并大幅度减少阳极泥产生量的方法。首先预先在阳极板表面形成保护膜层，然后对经过一定时间生产周期后的阳极板表面泥状物无损干除以及对破损的保护膜层进行修复，通过一体化智能控制实现全方位的铅污染削减，减少铅基的溶蚀，大幅度减少含铅废水、高铅阳极泥等产生量，延长铅基阳极板使用寿命，节约生产成本，提高企业经济效益。附图说明此处所说明的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高铅阳极泥重金属污染物智能化源削减成套技术方法，其特征在于，所述方法包括：1)制膜槽液准备：对制膜液的成分和/或杂质元素的浓度进行分析，获取达到预设要求的制膜液；2)制膜：将目标铅基阳极板置于制膜槽中进行制膜，制膜过程实时调控，维持制膜槽中制膜液的浓度、温度和体积稳定，在一定直流电流下，进行1‑2小时的直流电解，在所述目标铅基阳极板的表面形成保护膜层，所述保护膜层中锰含量超过95％以上，所述目标铅基阳极板为新阳极板或保护膜层破损的阳极板；3)周期电解：将表面形成保护膜层的目标铅基阳极板放入生产电解槽中进行电解生产，生产一定周期后，所述阳极板表面附着一定厚度的阳极泥，所述生产周期为20天至30天；4)智能除泥：将经过预设生产周期的目标铅基阳极板吊出电解槽，并转移至智能无损除泥装置中，对所述目标铅基阳极板表面的阳极泥进行智能干除，以及对保护膜层受损的目标铅基阳极板进行分拣，正常无破膜目标铅基阳极板则返回至电解槽中进行生产电解，保护膜层受损的目标铅基阳极板则转移至制膜槽中；5)重复1)‑4)步骤，对保护膜层受损的目标铅基阳极板进行修膜和生产。

【技术特征摘要】
1.一种高铅阳极泥重金属污染物智能化源削减成套技术方法，其特征在于，所述方法包括：1)制膜槽液准备：对制膜液的成分和/或杂质元素的浓度进行分析，获取达到预设要求的制膜液；2)制膜：将目标铅基阳极板置于制膜槽中进行制膜，制膜过程实时调控，维持制膜槽中制膜液的浓度、温度和体积稳定，在一定直流电流下，进行1-2小时的直流电解，在所述目标铅基阳极板的表面形成保护膜层，所述保护膜层中锰含量超过95％以上，所述目标铅基阳极板为新阳极板或保护膜层破损的阳极板；3)周期电解：将表面形成保护膜层的目标铅基阳极板放入生产电解槽中进行电解生产，生产一定周期后，所述阳极板表面附着一定厚度的阳极泥，所述生产周期为20天至30天；4)智能除泥：将经过预设生产周期的目标铅基阳极板吊出电解槽，并转移至智能无损除泥装置中，对所述目标铅基阳极板表面的阳极泥进行智能干除，以及对保护膜层受损的目标铅基阳极板进行分拣，正常无破膜目标铅基阳极板则返回至电解槽中进行生产电解，保护膜层受损的目标铅基阳极板则转移至制膜槽中；5)重复1)-4)步骤，对保护膜层受损的目标铅基阳极板进行修膜和生产。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将目标铅基阳极板置于制膜槽中进行制膜的具体过程包括：将目标铅基阳极板置于制膜槽中，制膜槽中有制膜液，所述制膜液为硫酸锰和硫酸的混合溶液，其中，锰离子初始浓度为4g/L-20g/L某一浓度，初始硫酸浓度为20g/L-100g/L；将所述制膜液的温度设定为70℃至100℃中某一温度，并利用电流密度为20A/m2至200A/m2的直流电对目标铅基阳极板进行电解。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在将目标铅基阳极板置于制膜液中进行电解，在所述目标铅基阳极板的表面形成保护膜层的同时，对所述制膜液的成分和/或杂质元素的浓度进行分析，并控制所述制膜液的成分和/或杂质元素的浓度保持在预设要求范围内；电解制膜过程中锰离子浓度波动不超过±2g/L，控制温度波动不超过±2℃，制膜液体积变化<10％。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对经过预设生产周期的目标铅基阳极板表面的阳极泥进行干除的具体过程包括：对目标铅基阳极板表面阳极泥进行智能识别获取表面阳极泥的物理信息及化学信息；根据所述表面阳极泥的物理信息和化学信息调控阳极泥清除深度进行第一次清除；对第一次清除完毕后的目标铅基阳极板再次进行智能识别获取定位清除点；对位于所述定位清除点上的阳极泥进行第二次清除。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对目标铅基阳极板表面阳极泥进行智能识别获取表面阳极泥的物理信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：段宁，降林华，徐夫元，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11