一种超高电流密度平行流电解槽及其出液装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及有色金属电解精炼技术领域，尤其是涉及一种超高电流密度平行流电解槽及其出液装置。
【背景技术】
[0002]在有色金属冶炼行业内，尤其是铜冶炼行业，其主工艺路线为:熔炼一吹炼一阳极精炼一电解精炼。其中电解精炼的原理是:将铜阳极板和阴极板交替地放置在电解槽中，给阳极板和阴极板通电，向电解槽供给循环流动的电解液，阳极板内的铜原子失去电子变成铜离子进入电解液，电解液中的铜离子在阴极板上得到电子变成铜原子，随着电解过程的进行，阳极板逐渐溶解变薄，阴极板上逐渐沉积阴极铜，最终得到纯度很高、表面光亮、无粒子的阴极铜板。
[0003]随着时间推移和行业发展，铜冶炼行业内，优质铜精矿越来越少，杂质含量较高的高杂质铜精矿越来越多，铜冶炼企业都面临处理高杂质铜精矿的难题。高杂质铜精矿，主要是指铜精矿中的铅、锌、砷、锑、铋和/或锡等杂质元素的含量较高。
[0004]以高杂质铜精矿作为冶炼原料，使得工艺路线上的各个工序都面临处理高杂非正常物料的问题。虽然行业技术人员采取了各种改进措施以期在熔炼工序、吹炼工序和/或阳极精炼工序将原料铜精矿中的杂质元素去除，以得到含杂较低的阳极板，以使得电解精炼工序能够正常生产，以使得能够得到质量合格的阴极铜，但是，熔炼工序、吹炼工序和/或阳极精炼工序的除杂能力有限，使得电解精炼工序不可避免地还需处理高杂质阳极板。
[0005]电解精炼工序处理高杂质阳极板，会产生一系列问题:1.降低了产品质量，高杂质阳极板意味着电解过程中会产生更多的沉降阳极泥和漂浮阳极泥，未合理沉降的沉降阳极泥会通过多种方式影响产品质量，例如机械夹杂影响阴极铜纯度，表面粘附使得阴极铜表面生长大量粒子等等，大量漂浮阳极泥随着电解液的紊流流动，在电解槽内到处乱窜，相互污染，不能快速及时地排出电解槽，在电解液内积聚，严重影响了产品质量，例如机械夹杂影响阴极铜纯度，表面粘附使得阴极铜表面生长大量粒子等等；2.降低了电流密度，降低了产能，对于行业从业人员来说，常识性的操作技术是:电解精炼高杂阳极板第一要务是采用比正常生产时更低的电流密度，如此操作，会显著降低电解精炼工序的产能；3.提高了能耗和生产成本，电解精炼高杂阳极板，容易产生阳极钝化，容易产生浓差极化，阳极钝化和浓差极化相互促进，形成恶性循环，进一步加剧阳极钝化和浓差极化的程度，使得槽电压显著升高和电效显著降低，提高了能耗和生产成本，使得阴极板上析出不该析出的金属，降低了阴极铜的纯度，严重的浓差极化使得需要进一步地降低电流密度。
[0006]因此，如何改善对高杂质阳极板的电解精炼是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
【发明内容】
[0007]基于上述说明，本发明的目的在于提供一种超高电流密度平行流电解槽的出液装置，在现有电解槽结构的基础上，利用该出液装置能够改善对高杂质阳极板的电解精炼。本发明的另外一个目的是提供一种包括上述出液装置的超高电流密度平行流电解槽。
[0008]为解决上述的技术问题，本发明采用如下技术方案:
[0009]—种超高电流密度平行流电解槽的出液装置，所述电解槽包括槽体、第一进液装置、出液装置、若干块阳极板以及若干块阴极板；
[0010]若干块所述阳极板和若干块所述阴极板均搭接在所述槽体长度方向上的两侧面槽壁的上边沿上，若干块所述阳极板和若干块所述阴极板在所述槽体内交替布置且所述阳极板的数量比所述阴极板的数量多一块且控制所述槽体内最外侧的极板均为所述阳极板，所述阳极板包括阳极板主体和吊耳；
[0011]所述第一进液装置包括第一进液管、第一喷液管以及若干个设置在所述第一喷液管上且用于向所述槽体内喷射电解液的喷嘴，所述第一进液管的进液口与电解液供液装置连通以向所述第一进液管供给电解液，所述第一进液管的出液口与所述第一喷液管的进液口连通，所述第一喷液管固定设置于所述槽体长度方向上的内侧面槽壁的下部或所述槽体的内底面槽壁上，任一个所述喷嘴均对应于相邻的所述阳极板与所述阴极板之间的间隙以用于向相邻的两块所述阳极板与所述阴极板之间的间隙喷射电解液；
[0012]所述出液装置包括出液口，所述出液口设置于所述槽体长度方向上内侧面槽壁的上部，且与电解液液面平齐，且所述出液口的长度不小于最外侧两个所述喷嘴之间的距离且小于所述槽体长度方向上内侧面槽壁的长度，且所述出液口的长度方向上的两端分别位于相应的最外侧的所述阳极板与所述槽体宽度方向上内侧面槽壁之间，所述出液口与电解液储液装置连通以用于将所述槽体内的电解液回流。
[0013]优选的，所述出液口为制作所述槽体过程中在所述槽体长度方向侧面槽壁上预设的开口。
[0014]优选的，所述槽体还包括两个分别位于所述槽体宽度方向上两个侧面槽壁上的溢流口 ；
[0015]所述出液装置为出液箱，所述出液口设置在所述出液箱上，所述出液箱固定设置于所述槽体长度方向上内侧面槽壁的上部，且位于若干块所述阳极板和所述阴极板的侧面与固定设置所述出液箱的内侧面槽壁之间的间隙内，所述出液箱的两端各设置有用于与所述溢流口密封连接以使得电解液回流的连接管，所述出液箱上除所述出液口和所述连接管之外的部位均为防止电解液流入或流出的结构。
[0016]优选的，所述出液箱还包括设置于所述出液箱上、用于在电解周期内升高所述电解槽内电解液液面至与所述阳极板主体的上边沿齐平或降下所述电解槽内电解液液面至低于所述阳极板主体的上边沿的液面调节组件，所述液面调节组件的长度方向上的两端分别位于相应的最外侧的所述阳极板与所述槽体宽度方向上内侧面槽壁之间。
[0017]优选的，所述出液箱还包括设置于所述连接管内、用于平衡所述连接管内的电解液液流内外气压的呼吸管，所述呼吸管的顶端露出所述出液箱内的电解液液面，所述呼吸管的底端位于所述连接管与所述出液箱的连接处所在水平面的下方。
[0018]与现有技术相比，本发明提供了一种超高电流密度平行流电解槽的出液装置，所述出液装置包括出液口，所述出液口设置于所述槽体长度方向上侧面槽壁的上部，且与电解液液面平齐，且所述出液口的长度不小于最外侧两个所述喷嘴之间的距离且小于所述槽体长度方向上内侧面槽壁的长度，且所述出液口的长度方向上的两端分别位于相应的最外侧的所述阳极板与所述槽体宽度方向上侧面槽壁之间，所述出液口与电解液储液装置连通以用于将所述槽体内的电解液回流，配以通过第一进液装置上的喷嘴向相邻的阳极板和阴极板之间的间隙供给电解液，二者结合，一个平行式进液，一个平行式出液，使得第一喷液管中的电解液从喷嘴喷出后全部进入相邻阳极板和阴极板之间的间隙，然后只在上下方向和槽体宽度方向上流动，然后从出液装置上的出液口流出，使得从喷嘴喷出的电解液只在相邻阳极板和阴极板之间的间隙中流动，与阳极板或阴极板的长宽侧面平行地流动，只有上下方向和槽体宽度方向上的流动，没有沿槽体长度方向上的流动，不向其余地方流动，流向单一，不再产生紊流，相邻间隙内的电解液不互相对流掺混，形成一个个单独且紧邻的小电解槽，相邻小电解槽内的电解液不互相对流掺混干扰，从而使得电解槽内的电解液没有紊流，漂浮阳极泥可以快速随电解液流动排出电解槽，沉降阳极泥可以快速沉降，不会像原来一样随着电解液紊流在槽体宽度方向、长度方向和上下方向上到处流动，到处乱窜，影响电解精炼的正常进行；从而使得每个小电解槽相互独立，产生漂浮阳极泥和沉降阳极泥多的小电解槽和产生漂浮阳极泥和沉降阳极泥少的小电解槽不会相互掺混污染，提高了产品阴极铜板的质量。综上，在上述第一进液装置的基础上，配以本发明提供的出液装置，实现了电解液以平行于阳极板和阴极板长宽侧面的方式进入，然后以平行于阳极板和阴极板长宽侧面的方式流出，从而改善了对高杂质阳极板的电解精炼。
[0019]本发明还提供一种超高电流密度平行流电解槽，包括槽体、第一进液装置、出液装置、若干块阳极板以及若干块阴极板；
[0020]若干块所述阳极板和若干块所述阴极板均搭接在所述槽体长度方向上的两侧面槽壁的上边沿上，若干块所述阳极板和若干块所述阴极板在所述槽体内交替布置且所述阳极板的数量比所述阴极板的数量多一块且控制所述槽体内最外侧的极板均为所述阳极板，所述阳极板包括阳极板主体和吊耳；
[0021]所述第一进液装置包括第一进液管、第一喷液管以及若干个设置在所述第一喷液管上且用于向所述槽体内喷射电解液的喷嘴，所述第一进液管的进液口与电解液供液装置连通以向所述第一进液管供给电解液，所述第一进液管的出液口与所述第一喷液管的进液口连通，所述第一喷液管固定设置于所述槽体长度方向上的内侧面槽壁的下部或所述槽体的内底面槽壁上，任一个所述喷嘴均对应于相邻的所述阳极板与所述阴极板之间的间隙以用于向相邻的两块所述阳极板与所述阴极板之间的间隙喷射电解液；
[0022]所述出液装置为上述任意一项所述的出液装置。
[0023]优选的，对应于相邻所述阳极板与所述阴极板之间的间隙的所述喷嘴的喷口位于所述阴极板的金属沉积面所在的竖直面垂直距离9mm之内。
[0024]优选的，所述第一进液装置还包括若干个支撑件以及锁紧装置；
[0025]所述第一喷液管通过若干个所述支撑件固定设置于所述槽体长度方向上的内侧面槽壁上或所述槽体的内底面槽壁上，且所述第一喷液管与所述支撑件活动连接以用于当所述第一喷液管受到外力转矩时，所述第一喷液管可以绕其轴向中心线自转，且所述第一喷液管的进液口与所述第一进液管的出液口旋转密封连接以用于当所述第一喷液管受到外力转矩时，所述第一喷液管可以绕其轴向中心线自转而所述第一进液管固定不动；
[0026]所述第一喷液管与所述锁紧装置连接以用于当外力转矩消失时，锁紧所述第一喷液管停止其自转。
[0027]优选的，当所述第一喷液管固定设置于所述槽体长度方向上的内侧面槽壁的下部时，所述第一进液装置还包括若干个轴承、齿轮、动力机构、程控切断阀以及自转角度检测器;
[0028]所述第一喷液管通过所述轴承与所述支撑件连接，每个所述支撑件对应一个所述轴承，所述第一喷液管与所述轴承的内圈固定连接，所述支撑件与所述轴承的外圈固定连接;
[0029]所述齿轮设置于所述第一喷液管上且靠近所述第一喷液管与所述第一进液管连接处的部位，所述齿轮与所述动力机构连接以用于当所述动力机构输出转矩时，所述第一喷液管可以绕其轴向中心线自转而所述第一进液管固定不动；
[0030]所述自转角度检测器设置于所述第一喷液管上、用于监测所述喷嘴的喷口朝向在所述第一喷液管自转的过程中的变化，所述自转角度检测器与控制系统电连接以用于向所述控制系统提供所述喷嘴的喷口朝向的变化信号；
[0031 ] 所述程控切断阀设置于所述第一进液管的进液口处，且所述程控切断阀与所述控制系统电连接；
[0032]在垂直于所述第一喷液管的长度方向且重合于所述喷嘴的长度方向的竖直平面内，定义所述喷