一种平行射流电解工艺及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及有色金属冶炼技术领域，特别涉及一种平行射流电解工艺及装置。
【背景技术】
[0002]电解精炼工艺主要适用于铜、铅、镍等金属的电解精炼提纯，由粗金属作阳极，纯金属作阴极，含有该金属离子的溶液作电解液，金属从阳极溶解，在阴极沉淀。粗金属中的杂质，不活泼的杂质不溶解，成为阳极泥，活泼的杂质虽然在阳极溶解，但由于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，活泼杂质的离子浓度较小，故不能在阴极沉淀。
[0003]金属在电解过程中遵守法拉第定律，以铜为例，其电解析出量可以用下式表示:
[0004]mCu= ηX 1.1852 XiXAXt (I)
[0005]式中:1?为析出的金属的质量(g)，i为电流密度(A/m2)，t为时间(s)，A为阴极板面积(m2)，η为电解槽⑴个数。
[0006]由(I)式可以看出，在现有工艺设备和技术的前提下，若要提高产能，唯一的途径就是提高电流密度。但在生产实践中，若单纯的只提高电流密度，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Cu2+浓度降低，即产生了浓差极化，从而引起电极电位的降低，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。在阳极上电流密度的提高，促使阳极溶解过快，使阳极溶解产生的Cu2+不能迅速离开阳极-溶液界面向阴极区扩散，同样也导致浓差极化，若阳极区Cu2+浓度到达饱和或过饱和，将产生铜的氧化物或难溶性的盐沉积于阳极表面，就会阻滞阳极反应，阳极电位升高，造成大量杂质离子溶解进入电解液中污染电解液，严重时甚至造成阳极钝化，增大了能耗。
[0007]此外，含有大量Pb、As、Sb、B1、Ni等杂质的高杂阳极板在电解过程中阳极板表面会沉积较厚的阳极泥层，若不能够及时沉降，即影响Cu2+的迀移扩撒，严重时会造成阳极钝化。因此，浓差极化及阳极钝化是导致电解精炼过程中电流密度提高受到限制的主要因素
[0008]因此，如何提供一种电解工艺，使其能够消除浓差极化，避免阳极钝化现象的发生，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。
【发明内容】
[0009]有鉴于此，本发明提供了一种平行射流电解工艺及装置，以达到使其能够消除浓差极化，避免阳极钝化现象的发生的目的。
[0010]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0011]—种平行射流电解工艺，电解液经加压后，从阴极底部且靠近阴极表面的位置以0.5m/S?2.5m/S的速度平行射入阴极与阳极间隙。
[0012]优选的，电解液由输送栗输送至增压装置加压，电解液的压力为0.5-lMpa。
[0013]优选的，电解液分两股射入阴极与阳极间隙，第一股呈扁平状平行于阴极表面射入，贴近阴极表面形成扇形液幕墙；第二股自第一股远离阴极的一侧射入，在阴极侧电解液自下而上沿阴极表面流动，同时在阳极侧沿阳极表面自上而下运动，形成内循环。
[0014]优选的，电解液自阴极底部一侧水平射入，或者，电解液自阴极底部两侧同时水平射入。
[0015]优选的，电解液自阴极底部呈扁平状平行于阴极表面垂直向上射入，贴近阴极表面形成扇形夜幕墙。
[0016]优选的，电流密度为400?600A/Hl2。
[0017]优选的，所述输送栗与所述增压装置之间设置有换热器。
[0018]—种平行射流电解装置，包括:
[0019]设置于电解槽内的平行射流装置，其上设置有多组喷嘴，每组喷嘴均指向阴极与阳极间隙，每组喷嘴的位置平行并靠近阴极的侧面，用于将电解液从底部靠近阴极表面平行射入阴极与阳极间隙；
[0020]用于将电解装置循环槽内的电解液输送至所述平行射流装置的栗送装置，包括沿所述循环槽至所述平行射流装置方向依次连接的输送栗及增压装置。
[0021]优选的，所述喷嘴上并排设置有第一出液通道以及第二出液通道，所述第一出液通道呈扁平形状，其长度方向与阴极表面平行且相对于所述第二出液通道更加靠近阴极。
[0022]优选的，所述平行射流装置设置于所述电解槽的内侧壁的一侧或两侧上，所述喷嘴水平指向阴极与阳极间隙。
[0023]优选的，所述喷嘴上设置扁平的出液通道。
[0024]优选的，所述平行射流装置设置在所述电解槽的底部，所述喷嘴向上指向阴极与阳极间隙。
[0025]从上述技术方案可以看出，本发明提供的平行射流电解工艺，电解液经加压后，从阴极底部且靠近阴极表面的位置以0.5m/s?2.5m/s的速度平行射入阴极与阳极间隙；本发明还提供了一种平行射流电解装置，包括平行射流装置以及栗送装置，其中，平行射流装置设置于电解槽内，其上设置有多组喷嘴，每组喷嘴均指向阴极与阳极间隙，每组喷嘴的位置平行并靠近阴极的侧面，用于将电解液从底部靠近阴极表面平行射入阴极与阳极间隙；栗送装置用于将电解装置循环槽内的电解液输送至平行射流装置，包括沿循环槽至平行射流装置方向依次连接的输送栗及增压装置；通过上述平行射流电解工艺及装置，在生产过程中，加压后的电解液从底部靠近阴极表面的位置平行射入，因此在阴极一侧电解液自下而上沿阴极表面流动，同时在阳极一侧，由于金属离子浓度较高，比重较大，旧的电解液会有向下运动的趋势，因此在补充进来的比重较小的新的电解液的推动下，电解液沿阳极表面自上而下运动，从而达到对阴、阳极的侧切功能，在阴、阳极之间形成强制内循环，补充阴极处的Cu'加快阳极处的Cu2+扩散速度，消除浓差极化；同时电解液在阳极处的自上而下的侧切流动，能够大大提高阳极泥的沉降速度，避免其粘附在阳极上形成阳极泥层，从而避免阳极钝化。
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本发明实施例提供的平行射流电解工艺的流程图；
[0028]图2为本发明实施例提供的平行射流电解装置的结构示意图；
[0029]图3为本发明实施例提供的平行射流电解装置阴、阳极间电解液运动轨迹示意图；
[0030]图4为本发明一种实施例提供的平行射流电解装置喷嘴的结构示意图；
[0031]图5为本发明一种实施例提供的平行射流电解装置电解槽的俯视图；
[0032]图6为本发明一种实施例提供的平行射流电解装置电解槽的主视图；
[0033]图7为本发明一种实施例提供的平行射流电解装置电解槽的侧视图；
[0034]图8为本发明另一种实施例提供的平行射流电解装置喷嘴的结构示意图；
[0035]图9为本发明另一种实施例提供的平行射流电解装置电解槽的主视图；
[0036]图10为本发明另一种实施例提供的平行射流电解装置电解槽的侧视图。
【具体实施方式】
[0037]本发明提供了一种平行射流电解工艺及装置，以达到使其能够消除浓差极化，避免阳极钝化现象的发生的目的。
[0038]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0039]请参阅图1，图1为本发明实施例提供的平行射流电解工艺的流程图。
[0040]本发明提供了一种平行射流电解工艺，电解液经加压后，从阴极底部且靠近阴极表面的位置以0.5m/s?2.5m/s的速度平行射入阴极与阳极间隙。
[0041]与现有技术相比，本发明提供的平行射流电解工艺，由于加压后的电解液从底部沿阴极板面平行射入，因此在阴极一侧电解液自下而上沿阴极表面流动，同时在阳极一侧，由于金属离子浓度较高，比重较大，旧的电解液会有向下运动的趋势，因此在补充进来的比重较小的新的电解液的推动下，电解液沿阳极表面自上而下运动，从而达到对阴、阳极的侧切功能，在阴、阳极之间形成强制内循环，补充阴极处的Cu'加快阳极处的Cu2+扩散速度，消除浓差极化，从而能够以提高电流密度的方式提高产能；同时电解液在阳极处的自上而下的侧切流动，能够大大提高阳极泥的沉降速度，避免其粘附在阳极上形成阳极泥层，从而避免阳极钝化。
[0042]进一步的，电解液自循环槽中被输送栗输送至增压装置加压，电解液的压力为0.5-lMpa。
[0043]输送栗可以采用多种结构，在本发明实施例中，输送栗为变频栗，通过使用变频栗，在生产过程中可根据生产需要对变频栗的运行参数进行调整，以达到控制电解液流速使其满足生产需要的目的。
[0044]电解液中漂浮的阳极泥容易机械附着在阴极表面，影响电解铜质量，为了避免这一现象的发生，在本发明一种实施例中，电解液分两股射入阴极与阳极间隙，第一股呈扁平状平行于阴极表面射入，贴近阴极表面形成扇形液幕墙；第二股自第一股远离阴极的一侧射入，在阴极侧电解液自下而上沿阴极表面流动，同时在阳极侧沿阳极表面自上而下运动，形成内循环。由此可见，通过将射入的电解液分成两股，第一股通过新的电解液在阴极表面形成扇形液幕墙，保护阴极免受阳极泥的污染，同时第二股驱动阴阳极之间的电解液形成内循环，消除浓差极化。
[0045]当采用上述射流方式时，电解液可以自阴极底部一侧水平射入，或者，电解液自阴极底部两侧同时水平射入。
[0046]当然，平行射流电解工艺也可以采用其他的射流方式，在本发明另一种实施例中，电解液成一股射入阴极与阳极间隙，电解液呈扁平状平行于阴极表面射入，贴近阴极表面形成扇形夜幕墙，进一步的，当采用上述射流方式时，电解液需要自阴极底部垂直向上射入。
[0047]电流密度低是限制现有技术中电解工艺产能的主要因素，但是本发明提供的平行射流电解工艺能够在阴阳极之间形成强制内循环，促进阴阳极之间Cu2+的