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_4

文档序号:9541645阅读:来源:国知局
重变的越来越小,由此,在靠近阴极板4长宽侧面附近出现电解液的上升运动,在靠近阳极板3长宽侧面附近出现电解液的下降运动,从而在相邻的两块阳极板3与阴极板4之间的间隙内产生电解液的对流运动,且经过测量,阴极板4长宽侧面附近的作上升运动的电解液液流的最大有效厚度为9mm。沉降阳极泥是阳极板3在电解溶解过程中产生的,其从阳极板3表面析出,开始时富集于阳极板3表面附近的电解液中,而后随着电解液流动而在电解槽中扩散。鉴于经过研究发现的上述电解液的对流运动,本实施例充分利用该电解液的对流运动,将相应的喷嘴的喷口限制在阴极板4的金属沉积面附近的9mm范围内,使得喷嘴喷出的液流与阴极板4的金属沉积面紧贴,喷嘴喷出的液流从下往上运动,与阴极板4表面附近的电解液的上升运动,方向一致,喷嘴喷出的液流远离阳极板3表面以及阳极板3表面附近的电解液的下降运动,富集于阳极板3表面的阳极泥被该下降运动的电解液裹挟着向下运动,顺利实现沉降,喷嘴喷出的液流不会对阳极泥的沉降造成对消极影响,从而彻底解决了电解液下进上出的循环方式不利于沉降阳极泥沉降的问题,显著改善了对高杂质阳极板的电解精炼。
[0072]本实施例中,显而易见地,上述假设的平面在实际生产中并不存在,此处假设存在该平面,只是为了便于描述,便于理解,不应成为对本实施例保护范围的限制。
[0073]本发明中,当第一喷液管202固定设置于槽体1长度方向上的内侧面槽壁的下部时,上述出液装置5可以与第一喷液管202设置在同一侧面槽壁上,也可以设置在第一喷液管202所在的侧面槽壁的对面侧面槽壁上,还可以是两个出液装置5,一个与第一喷液管202设置在同一侧面槽壁上,另一个设置在第一喷液管202所在的侧面槽壁的对面侧面槽壁上,优选的,在本发明的一个实施例中,当第一喷液管202固定设置于槽体1长度方向上的内侧面槽壁的下部时,出液箱503与第一喷液管202固定设置于槽体1长度方向上同一内侧面槽壁上。如图5所示,以第一喷液管202和出液装置5,例如出液箱503,同时设置在槽体1内的左侧侧面槽壁上为例,电解液从第一喷液管202上的喷嘴喷出,从左向右运动,沿槽体1的宽度方向运动,随着电解液的持续喷射,电解液逐渐偏向上方运动,然后流向出液箱503,形成一个逆时针的电解液液流,实现了电解液的平行进入和平行流出。当第一喷液管202固定设置于槽体1的内底面槽壁上,如图6所示,上述出液装置5可以设置在位于第一喷液管202左侧的侧面槽壁上,也可以设置在位于第一喷液管202右侧的侧面槽壁上,还可以是两个出液装置5,一个设置在位于第一喷液管202左侧的侧面槽壁上,也可以设置在位于第一喷液管202右侧的侧面槽壁上,具有与上述的电解液液流不同的流动路径,实现了电解液的平行进入和平行流出。
[0074]在本发明的一个实施例中,第一进液装置2还包括若干个支撑件以及锁紧装置;第一喷液管202通过若干个支撑件固定设置于槽体1长度方向上的内侧面槽壁上或槽体1的内底面槽壁上,且第一喷液管202与支撑件活动连接以用于当第一喷液管202受到外力转矩时,第一喷液管202可以绕其轴向中心线自转,且第一喷液管202的进液口与第一进液管201的出液口 501旋转密封连接以用于当第一喷液管202受到外力转矩时,第一喷液管202可以绕其轴向中心线自转而第一进液管201固定不动;第一喷液管202与锁紧装置连接以用于当外力转矩消失时,锁紧第一喷液管202停止其自转。目前,实际生产中,平行进液的进液装置上的喷嘴的喷口朝向角度多是固定的,通常是水平朝向。电解精炼处理的高杂阳极板虽然杂质含量都不低,但是杂质含量也有差别,有的多,有的少,多个批次并不相同。而本发明经过研究发现,喷嘴喷口的固定的朝向不利于电解精炼上述杂质含量不相同的高杂阳极板的正常进行。采用本实施中的技术方案,有效地解决了上述技术问题:第一喷液管202与支撑件活动连接,且第一喷液管202的进液口与第一进液管201的出液口 501旋转密封连接,使得当第一喷液管202受到外力转矩时,第一喷液管202可以绕其轴向中心线自转而第一进液管201固定不动,且第一喷液管202还与锁紧装置连接,使得当外力转矩消失时,锁紧第一喷液管202停止其自转,如此设置,使得第一喷液管202可以绕其轴向中心线固定在任何角度,进而使得第一喷液管202上的喷嘴的朝向可以固定在任何角度,从而使得上述进液装置可以适用于杂质含量不相同的高杂阳极板,不同的电解槽采用不同朝向的喷嘴,改善了对高杂阳极板的电解精炼。
[0075]本发明对上述锁紧装置的具体结构和类型没有特殊限制,采用本领域技术人员熟知的、能够实现锁紧功能的锁紧装置即可。可以在电解精炼开始之前,手动提供转矩,将第一喷液管202上的喷嘴的朝向转动至任何角度。
[0076]在本发明的一个实施例中,当第一喷液管202固定设置于槽体1长度方向上的内侧面槽壁的下部时,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;第一喷液管202通过轴承与支撑件连接,每个支撑件对应一个轴承,第一喷液管202与轴承的内圈固定连接,支撑件与轴承的外圈固定连接;齿轮设置于第一喷液管202上且靠近第一喷液管202与第一进液管201连接处的部位,齿轮与动力机构连接以用于当动力机构输出转矩时,第一喷液管202可以绕其轴向中心线自转而第一进液管201固定不动;自转角度检测器设置于第一喷液管202上、用于监测喷嘴的喷口朝向在第一喷液管202自转的过程中的变化,自转角度检测器与控制系统电连接以用于向控制系统提供喷嘴的喷口朝向的变化信号;程控切断阀设置于第一进液管201的进液口处,且程控切断阀与控制系统电连接;在垂直于第一喷液管202的长度方向且重合于喷嘴的长度方向的竖直平面内,定义喷嘴的转动的中心点为A点204,定义穿过A点204竖直向上与电解液液面的交点为B点205,定义穿过A点204斜向下与对面的槽体1长度方向上的侧面槽壁的下边沿的交点为C点206 ;当喷嘴的喷口朝向偏向阳极板3与阴极板4之间的间隙且位于A-B连线与A-C连线之间的夹角时,控制系统控制程控切断阀打开以使电解液流入第一喷液管202或控制程控切断阀闭合以截断电解液流向第一喷液管202,当喷嘴的喷口朝向在其余角度时,控制系统控制程控切断阀闭合以截断电解液流向第一喷液管202。
[0077]目前,实际生产中,在电解精炼的整个周期内喷嘴的喷口朝向都是固定不动的,喷嘴的喷口朝向角度是在电解周期开始时设定好,在后续的整个电解周期内都不再变动,使得从喷嘴喷出的电解液射流始终朝一个固定的方向喷射,喷射射流所流经的路径是条直线,而阳极板3和阴极板4的电解表面都是面积较大的长宽面,例如阴极板4的的尺寸为1015mmX 1030mm,在上述的喷射模式下,为方便理解,将电解液的连续喷射假想分解成脉冲式喷射,进行一次喷射,间隔一定时间后再进行下一次喷射,当完成一次喷射后,新鲜的电解液以其喷射的直线路径为源头,开始向整个面积较大的阳极板3和阴极板4表面附近的电解液中扩散,首先,鉴于电解槽内复杂多变的流体动力学条件,使得上述扩散运动是无序的、漫无目的的、随意的,技术人员不知道新鲜的电解液是否扩散运动到需要置换陈旧电解液的地方;再者,根据流体热力学,上述的扩散运动是缓慢的,对于离喷射路径较远的地方,陈旧的电解液始终得不到有效的置换更新;再者,根据流体热力学,上述的扩散运动是边扩散边运动的,其扩散运动的动力源是其大于或低于周围电解液的浓度,当其浓度变的跟周围电解液相同时,其就失去了继续扩散运动的动力,对于离喷射路径较远的地方,所需的扩散运动路程较远,陈旧的电解液始终得不到有效的置换更新;再者,除了喷射射流路径上的电解液始终能够被主动置换更新外,其余的较大面积的电解液始终处于被动地、等待被置换更新的处境,始终是一种“等、靠、要”的被动状态,被置换更新了也就被置换更新了,没有被置换更新也就依然是陈旧的电解液,上述几个问题,显然不利于对高杂阳极板的电解精炼,显然不利于实现高电流密度或超高电流密度对阳极板3的电解精炼。采用本实施例中的技术方案,有效地解决了上述技术问题:通过本实施例的结构设置,使得当喷嘴的喷口朝向偏向阳极板3与阴极板4之间的间隙且位于A-B连线与A-C连线之间的夹角时,控制系统控制程控切断阀打开以使电解液流入第一喷液管202,动力机构带动第一喷液管202转动,进而带动其上的喷嘴在上述角度范围内作上下方向上扫描式连续式喷射,当喷嘴的喷口朝向在其余角度时,控制系统控制程控切断阀闭合以截断电解液流向第一喷液管202,转动的喷嘴不喷液,从而使得阳极板3和阴极板4长宽侧面附近的电解液都能得到快速地、主动地、及时地、全面地、目标明确地置换更新,彻底解决了原有的缓慢地、被动地、等待地、部分地以及无序地置换更新,将原来电解液的“等、靠、要”的被动式被置换更新的状态改变成主动式被置换更新的状态,从而显著改善了对高杂阳极板的电解精炼,实现了超高电流密度对阳极板3的电解精炼,基本实现了超高电流密度对高杂阳极板的电解精炼。采用本实施例的技术方案,克服了行业技术人员的技术偏见一电解精炼高杂阳极板,首先要采用较低的电流密度,杂质含量越高,电流密度越小;也解决了行业内长久以来存在的技术难题一无法实现超高电流密度对高杂阳极板的电解精炼。
[0078]本实施例中,优选的,第一喷液管202的转动方向满足使得喷嘴的喷口朝向从下往上转动,与阴极板侧面附近电解液从下往上的上升运动方向一致。进一步的,为了减小第一喷液管202带动喷嘴转动所占用的空间,提高电解槽内的空间利用率,优选的,动力机构为正反转式动力机构,且与控制系统连接,控制系统控制动力机构正反转以使得喷嘴的喷口朝向只在上述的A-B连线与A-C连线之间的夹角中转动。当喷嘴的喷口朝向从下往上转至最高位的B点205时,动力机构停止转动,开始向相反的方向转动,在从上往下转动的过程中控制系统控制程控切断阀闭合以截断电解液流向第一喷液管202,喷嘴不喷液;当喷嘴的喷口朝向从上往下转至最低位的C点206时,动力机构开始带动第一喷液管202从下往上运动,在从下往上运动的过程中控制系统控制程控切断阀打开以使电解液流入第一喷液管202,喷嘴按照上述方案正常喷射电解液;如此循环。优选的,上述控制系统为PLC控制系统或DCS控制系统。
[0079]在本发明的另一个实施例中,当第一喷液管202固定设置于槽体1的内底面槽壁上时,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;第一喷液管202通过轴承与支撑件连接,每个支撑件对应一个轴承,第一喷液管202与轴承的内圈固定连接,支撑件与轴承的外圈固定连接;齿轮设置于第一喷液管202上且靠近第一喷液管202与第一进液管201连接处的部位,齿轮与动力机构连接以用于当动力机构输出转矩时,第一喷液管202可以绕其轴向中心线自转而第一进液管201固定不动;自转角度检测器设置于第一喷液管202上、用于监测喷嘴的喷口朝向在第一喷液管202自转的过程中的变化,自转角度检测器与控制系统电连接以用于向控制系统提供喷嘴的喷口朝向的变化信号;程控切断阀设置于第一进液管201的
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