专利名称：超高电流密度电解或电积槽的制作方法
技术领域：
本发明涉及有色金属电解或电积技术领域，特别涉及一种超高电流密度电解或电积槽。
背景技术：
电解精炼是有色金属冶炼过程中金属精炼的主要手段，也是有色金属冶炼的一个最终环节，其技术及设备的先进与否直接影响到金属的质量好坏和产能高低。在有色金属中，铜、铅、锌和镍的电解或电积过程均基于电化学原理，将阴极和阳极置于盛有含金属离子的溶液的槽中，通电后在电极上发生电化学反应，阴极上有金属不断析出、沉积。由于溶液中各种金属离子的电极电位决定了它们在阴极和阳极上反应的顺序，在阴极上优先析出的是电极电位较高的金属，而各金属的电极电位是由标准电极电位和该金属离子的浓度确定的。目前，为提高产能同时考虑建设成本，唯一的途径就是提高电流密度。但在生产实践中，当电流密度升高时，在阴极上析出金属的速度加快，这往往会造成阴极附近的金属离子浓度降低而引起电极电位的降低，即产生了浓差极化，使主要的金属不能在阴极上优先析出，导致杂质金属的析出，影响产品质量。因此，浓差极化是导致铜、铅、锌和镍在电解或电积过程中电流密度提高受到限制的主要原因。在保证阴极金属质量的前提下，如何提高电流密度、强化电解生产、提高电解槽的生产效率，这一直是金属电解生产领域研究的课题。比如，授权公告号为CN101376990B的中国专利文献公开了一种铜电解槽及其运行方法，该铜电解槽包括多个的竖直且彼此平行设置的阳极板和阴极板、纵侧的电解液进口以及电解液出口，其中，电解液进口包括在槽的一个纵向壁上一直延伸到电极下边缘的区域中的封闭的进口箱，进口箱可挂在槽的端面上，并且可和电解液源连接，并且设置了用于固定地设置每个阴极板的装置，以及在电极高度的下面的三分之一处延伸的、且分布和电极中间腔室相对应的区域中设置至少一个孔，用于定向地输送电解液。上述专利文献报道了一种强化电解循环的方法和相应的电解装置，通过电解液供液装置改变电解液流动方式强化电解液的循环，提高金属离子的迁移速度，降低电解生产过程中的浓差极化，可实现电流密度最高达540A/m2的电解。但是，由于该装置的电解液进液箱挂在电解槽壁上，阴极或阳极在实际生产中极易触及进液箱体而造成对箱体的损坏，严重时还会损坏电解槽内壁的防腐层而造成电解槽渗漏，不利于生产顺利、安全运行。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种超高电流密度电解或电积槽，该电解或电积槽能保证安全运行，利于生产。本发明提供一种超高电流密度电解或电积槽，包括槽体，所述槽体上设置有进液口，所述进液口的外部设置有法兰；
所述槽体内侧壁上设置有面板，所述面板与槽体内侧壁形成封闭空腔，所述封闭空腔与所述槽体上的进液口相通，所述面板上设置有电解液喷射装置和极板限位装置；所述槽体内放置有阳极板和阴极板；所述槽体上设置有出液装置。优选的，所述槽体内侧壁具有凹槽，所述面板平直且与所述槽体内侧壁的凹槽形成封闭空腔。优选的，所述凹槽的四周预埋有螺栓，通过螺母将所述面板固定在所述槽体内侧壁上。优选的，所述封闭空腔的下边沿与所述槽体底部较高的一端的距离为150mm 500mmo优选的，所述电解液喷射装置与水平的夹角为O 30°。优选的，所述极板限位装置为三个三角型限位块连体式装置。优选的，所述电解液喷射装置和极板限位装置通过螺丝或子口固定在所述面板上。优选的，所述出液装置为设置在所述槽体两端上部的溢流口。优选的，所述槽体为耐腐蚀材料一次整体浇铸成型。优选的，所述面板的数量为一个，所述面板与槽体一侧内侧壁形成封闭空腔。
与现有技术相比，本发明提供的电解或电积槽包括槽体，所述槽体上设置有进液口，所述进液口的外部设置有法兰；所述槽体内侧壁上设置有面板，所述面板与槽体内侧壁形成封闭空腔，所述封闭空腔与所述槽体上的进液口相通，所述面板上设置有电解液喷射装置和极板限位装置；所述槽体内放置有阳极板和阴极板；所述槽体上设置有出液装置。生产时，外部供液系统通过法兰连接槽体，向其供给电解液，外部供给的电解液通过进液口进入封闭空腔内，沿其均匀分配，通过电解液喷射装置沿平行于极板方向喷出，然后，喷出的电解液通过极板与槽体侧壁之间的空腔、极板与槽体底部之间的空腔向槽体两端运动，最后从槽体两端返回电解液循环系统。在本发明中，面板、槽体内侧壁及两者形成的封闭空腔构成一个供液装置。本发明将所述供液装置镶嵌在槽体内侧壁上，利用底部平行于极板的供液方式，保证超高电流密度下电解或电积生产所需要的电解液循环要求，同时，极板不会触及镶嵌在槽体内侧壁上的供液装置，从而保证了供液装置的安全性，使生产顺利、安全运行。进一步的，所述槽体内侧壁具有凹槽,所述面板平直且与所述槽体内侧壁的凹槽形成封闭空腔，使槽体内侧壁基本没有凸出的部分，供液装置的安全性更高。进一步的，本发明所述凹槽的四周预埋有螺栓，通过螺母将所述面板固定在所述槽体内侧壁上，这种分体式结构方便清洗和设备维护，降低生产运行成本。进一步的，本发明所述出液装置为设置在所述槽体两端上部的溢流口，使漂浮阳极泥能及时排出，减少漂浮阳极泥造成的阴极板长粒子而引起的阴极板短路问题，利于提高电流效率和产品质量。
图1为本发明实施例提供的超高电流密度电解或电积槽的主视图；图2为本发明实施例提供的超高电流密度电解或电积槽的侧视图3为本发明实施例提供的超高电流密度电解或电积槽的俯视图；图4为本发明实施例提供的电解或电积槽的面板的结构示意图；图5为本发明实施例提供的电解或电积槽的极板限位装置的结构示意图；图6为本发明实施例电解液在极板之间的运行示意图。
具体实施例方式为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。本发明提供了一种超高电流密度电解或电积槽，包括槽体，所述槽体上设置有进液口，所述进液口的外部设置有法兰；所述槽体内侧壁上设置有面板，所述面板与槽体内侧壁形成封闭空腔，所述封闭空腔与所述槽体上的进液口相通，所述面板上设置有电解液喷射装置和极板限位装置；所述槽体内放置有阳极板和阴极板；所述槽体上设置有出液装置。本发明提供的电解或电积槽是一个高效、清洁、环保的先进设备，能应用于超高电流密度条件下铜、铅、 锌和镍等有色金属的电解或电积。本发明将电解液的供给、分配和平行喷射单元集成于槽上，形成一个电解或电积槽整体，运行高效、安全，不但能获得高品质的阴极产品，而且能大幅度降低电解精炼系统投资，有效降低生产运行费用。本发明实施例提供的超高电流密度电解或电积槽的结构参见图1、图2和图3，图1为本发明实施例提供的超高电流密度电解或电积槽的主视图，图2为本发明实施例提供的超高电流密度电解或电积槽的侧视图，图3为本发明实施例提供的超高电流密度电解或电积槽的俯视图。在图1中，I为槽体,2为进液口，3为封闭空腔,4为螺栓,6为面板,9为溢流口，10为第一排液口，11为第二排液口。在图2中，2为进液口，5为法兰。在图3中，I为槽体,9为溢流口，10为第一排液口，11为第二排液口，12为阴极板，13为阳极板。在本发明中，槽体I内为进行有色金属电解或电积的场所，其由侧壁、端壁和底部组成，优选采用耐腐蚀材料一次整体浇铸成型。所述耐腐蚀材料可为树脂砂浆，优选为树脂石英砂砂浆，其中，所述树脂优选为呋喃树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂和环氧树脂中的任意一种，使所述槽体具有较好的整体防腐性能，抗渗、防漏和绝缘性能远远优于传统电解槽，安全环保，且使用寿命可达传统电解槽的2.5倍。同时，模具浇铸精度高，误差可控制在5mm，便于安装调平与配套定位系统。本发明对所述槽体的容积等没有特殊限制，在本发明的一个实施例中，槽体I侧壁的厚度为70mm 80mm,优选为70mm 75mm。相比壁厚为IlOmm 130mm的传统电解槽，本发明实施例提供的电解槽槽壁薄，可节约大量厂房面积及管线布置，降低装配等成本。在本发明中，槽体I内侧壁上设置有面板6，面板6与槽体I内侧壁形成封闭空腔3，面板6上设置有电解液喷射装置。即，槽体I内侧壁、面板6和两者之间的封闭空腔3构成一个供液装置。电解液在封闭空腔3内，沿其均匀分配，通过面板6上的电解液喷射装置沿平行于极板方向喷出，然后，喷出的电解液通过极板与槽体侧壁之间的空腔、极板与槽体底部之间的空腔向槽体两端运动，最后从槽体两端返回电解液循环系统。本发明将所述供液装置镶嵌在槽体内侧壁上，利用底部平行于极板的供液方式，保证超高电流密度下电解或电积生产所需要的电解液循环要求，同时，极板不会触及镶嵌在槽体内侧壁上的供液装置，从而保证了供液装置的安全性。在本发明中，槽体I上设置有进液口 2，封闭空腔3与进液口 2相通；进液口 2的外部设置有法兰5。外部供液系统通过法兰5连接槽体1，向其供给电解液，而外部供给的电解液通过进液口 2进入封闭空腔3内。其中，所述法兰为本领域常用的连接零件，优选为方形法兰。所述进液口可根据所述供液装置等因素而具体设置，能使电解液通入即可。所述面板可设置在槽体一侧或两侧内侧壁的下部，在本发明的一个实施例中，面板6的数量为一个，其与槽体I 一侧内侧壁形成封闭空腔，即，所述供液装置镶嵌在所述槽体一侧内侧壁上，利于提高设备安全性，降低设备生产成本和生产运行成本。作为优选，所述面板优选设置在槽体纵向内侧壁上，以使供液量充足。本发明对所述面板与槽体内侧壁形成封闭空腔的情况没有特殊限制，可以为槽体内侧壁平直，面板相对于内侧壁凸起而形成封闭空腔；也可以为槽体内侧壁具有凹槽，面板平直且与凹槽形成封闭空腔；还可以为槽体内侧壁具有凹槽，面板相对于内侧壁平直的部分凸起而形成封闭空腔。在本发明的一个实施例中，所述槽体内侧壁具有凹槽，所述面板平直且与所述槽体内侧壁的凹槽形成封闭空腔，使槽体内侧壁基本没有凸出的部分，供液装置的安全性更高。在本发明的一个实施例中，封闭空腔3的四周预埋有螺栓4，通过螺母将面板6固定在槽体I内侧壁上，使之与槽体I上的凹槽形成一个封闭体。通过采用这种螺丝连接方式的分体式结构，可使所述面板很轻松地被拆除，以清除所述腔体和通道内的结晶和结垢，清洗方便；同时，这种分体式结构比较简单，容易维护和更换，制造和维护的费用较低，从而能降低生产运行成本。·在本发明中，槽体I底部相对于水平为斜坡状，在其底部较高的一端设有第一排液口 10，在另一端设有第二排液口 11，用于排泥、排液，本发明没有特殊限制。在本发明的一个实施例中，封闭空腔3的下边沿与槽体I底部较高的一端的距离为 150mm 500mm,优选为 300mm 500mm。在本发明中，面板6上设有电解液喷射装置和极板限位装置。本发明对所述面板的材质没有特殊限制，可以采用工程塑料、不锈钢、钛合金或碳纤维制成面板。在本发明的一个实施例中，面板6的结构参见图4，图4为本发明实施例提供的电解或电积槽的面板的结构示意图。在图4中，6为面板，7为极板限位装置，8为电解液喷射
>j-U ρ α装直。极板限位装置7能避免极板触及而损伤电解液喷射装置8，同时对阴、阳极起到定位作用，防止阴、阳极短路。在本发明的一个实施例中，极板限位装置7为三个三角型限位块连体式装置，其结构如图5所示，图5为本发明实施例提供的电解或电积槽的极板限位装置的结构示意图。本发明优选采用三个三角型限位块一体式结构，增加了限位块的固定强度，能确保限位块处于良好的工作状态，较好地发挥作用。
另外，极板限位装置7优选通过螺丝或子口固定在面板6上，方便更换。电解液喷射装置8起到喷射电解液的作用，其与水平的夹角优选为O 30°。在本发明的一个实施例中，电解液喷射装置8设置在距槽体底部较高的一端300mm 500mm处，并采用与水平呈O 30°夹角的方式，使电解液在每块阴极板两侧形成平行且靠近于阴极板的喷射流，如图6所示，图6为本发明实施例电解液在极板之间的运行示意图。从图6可以看出，这种电解液喷射装置的设置方式可实现电解液靠近阴极板向上流动，在阳极板附近向下运动，在确保整个阴极板表面始终处于电解液循环状态的同时，有利于阳极泥的沉降。另外，电解液喷射装置8优选通过螺丝或子口固定在面板6上。在本发明的一个实施例中，极板限位装置7和电解液喷射装置8采用螺丝或子口固定在面板6上，均方便更换。在本发明中，槽体I上设置有出液装置，所述出液装置优选为设置在所述槽体两端上部的溢流口 9，使漂浮阳极泥能及时排出，减少漂浮阳极泥造成的阴极板长粒子而引起的阴极板短路问题，利于提高电流效率和产品质量。在本发明中，槽体I内放置有阴极板12和阳极板13。阴极板12和阳极板13为本领域常用的极板，本发明对其数量和设置等没有特殊限制。将本发明实施例提供的电解或电积槽应用于电解时，外部供液系统通过法兰连接供液装置，向其供给电解液，通电后，所述供给的电解液通过进液口进入供液装置的腔体内，沿腔体均匀分配，通过电解液喷射装置沿平行且靠近于阴极板方向喷出，然后，喷出的电解液通过极板与槽体侧壁之间的空腔、极板与槽体底部之间的空腔向槽体两端运动，最后从槽体两端返回电解液循环系统。在此过程中，阴极板和阳极板在通电的条件下发生电化学反应，在阴极板上不断析出金属。所述电解为本领域技术人员熟知的技术手段，本发明对所述电解的工艺没有特殊限制，所述电解液喷射装置喷射电解液，电解液的流量可为0.9L/min 1.5L/min，优选为
1.0L/min 1.2L/min ；电解液的压力可为0.2MPa 0.3MPa。通电电解时，电流密度可为420A/m2 580A/m2，电流效率可为96% 99%，电解的温度可为45°C 65 °C。本发明所述电解或电积槽的电解液循环供液方式使阴极周围电解液快速流动，有效提高电解过程中的金属离子迁移速度，减少浓差极化，降低阴、阳极之间的短路，从而实现在高电流密度下生产出高品质的阴极产品，如能得到符合国家标准的高纯阴极铜。并且，本发明将所述电解或电积槽的供液装置镶嵌于槽内，能保证供液装置的安全性，使生产顺利、安全运行。为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的超高电流密度电解或电积槽进行具体描述。实施例1在电解槽中间隔放置54块粗铜阳极板13和53块纯铜阴极板12，以硫酸和硫酸铜的混合液为电解液，外部供液系统通过法兰5连接供液装置，向其供给所述电解液，通电后，所述供给的电解液通过进液口 2进入供液装置的封闭腔体3内，沿其均匀分配，通过面板6上的电解液喷射装置8沿平行 且靠近于阴极板方向喷出，然后，喷出的电解液通过极板与槽体侧壁之间的空腔、极板与槽体底部之间的空腔向槽体两端运动，最后从槽体两端的溢流口 9返回电解液循环系统。电解的工艺参数如下:电解液的流量为1.0L/min,电解液的压力为0.2MPa，电流密度为580A/m2，电流效率为98%，电解的温度为50°C。在上述电解过程中，阴极板和阳极板在通电的条件下发生电化学反应，在阴极板上析出合格的铜产品。由以上实施例可知，本发明实施例提供的电解或电积槽在使用时，可实现电解液在每块阴极板两侧形成平行于阴极板、且靠近阴极板而远离阳极板的喷流，使阴极周围溶液快速流动，大大提高金属阳离子的对流迁移速率，还可防止极板之间的短路，从而达到通过大幅度提高电流密度而显著增加单位电解装置生产能力的目的，获得高品质的阴极产品。同时，本发明实施例提供的电解或电积槽的供液装置镶嵌在槽内，能保证生产顺利、安全运行。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些·改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种超高电流密度电解或电积槽，包括槽体，所述槽体上设置有进液口，所述进液口的外部设置有法兰； 所述槽体内侧壁上设置有面板，所述面板与槽体内侧壁形成封闭空腔，所述封闭空腔与所述槽体上的进液口相通，所述面板上设置有电解液喷射装置和极板限位装置； 所述槽体内放置有阳极板和阴极板； 所述槽体上设置有出液装置。
2.根据权利要求I所述的电解或电积槽，其特征在于，所述槽体内侧壁具有凹槽，所述面板平直且与所述槽体内侧壁的凹槽形成封闭空腔。
3.根据权利要求2所述的电解或电积槽，其特征在于，所述凹槽的四周预埋有螺栓，通过螺母将所述面板固定在所述槽体内侧壁上。
4.根据权利要求I所述的电解或电积槽，其特征在于，所述封闭空腔的下边沿与所述槽体底部较高的一端的距离为150mm 500mm。
5.根据权利要求4所述的电解或电积槽，其特征在于，所述电解液喷射装置与水平的夹角为O 30°。
6.根据权利要求5所述的电解或电积槽，其特征在于，所述极板限位装置为三个三角型限位块连体式装置。
7.根据权利要求6所述的电解或电积槽，其特征在于，所述电解液喷射装置和极板限位装置通过螺丝或子口固定在所述面板上。
8.根据权利要求I 7任一项所述的电解或电积槽，其特征在于，所述出液装置为设置在所述槽体两端上部的溢流口。
9.根据权利要求I 7任一项所述的电解或电积槽，其特征在于，所述槽体为耐腐蚀材料一次整体浇铸成型。
10.根据权利要求I 7任一项所述的电解或电积槽，其特征在于，所述面板的数量为一个，所述面板与槽体一侧内侧壁形成封闭空腔。
全文摘要
本发明提供了一种超高电流密度电解或电积槽，包括槽体，所述槽体上设置有进液口，所述进液口的外部设置有法兰；所述槽体内侧壁上设置有面板，所述面板与槽体内侧壁形成封闭空腔，所述封闭空腔与所述槽体上的进液口相通，所述面板上设置有电解液喷射装置和极板限位装置；所述槽体内放置有阳极板和阴极板；所述槽体上设置有出液装置。在本发明中，面板、槽体内侧壁及两者形成的封闭空腔构成一个供液装置。本发明将所述供液装置镶嵌在槽体内侧壁上，利用底部平行于极板的供液方式，保证超高电流密度下电解或电积生产所需要的电解液循环要求，同时，极板不会触及镶嵌在槽体内侧壁上的供液装置，从而保证了供液装置的安全性，使生产顺利、安全运行。
文档编号C25C7/00GK103255443SQ20131016325
公开日2013年8月21日 申请日期2013年5月6日 优先权日2013年5月6日
发明者周松林, 林建平, A.菲尔兹维泽, 王亚民, 柳彦, 宁万涛, 潘霞, 杨家庭, 王志普 申请人:阳谷祥光铜业有限公司, 杭州三耐环保科技有限公司, 奥超冶金优化有限公司