专利名称：一种用于圆筒状射流态直接电沉积设备的阳极的制作方法
技术领域：
本发明涉及湿法冶金重金属高度精炼电积技术领域，尤其涉及一种用于圆筒状射流态直接电沉积设备的阳极，是能够环保、节能、低碳排放的圆筒状射流态电沉积新设备的核心部件之一。
背景技术：
金属从溶液中直接电沉积，属于湿法冶金的范围，从矿石到原料，从原料到材料，涉及十分广泛的电化学现象和应用，理论与应用互相促进，推动了冶金电化学科技的发展。在湿法冶金过程中，从金属的浸出、净化、提取、精炼的目前应用技术来看，周期表中的大部分金属均可由电解方法制备出来，但目前工业上大规模化电解生产的金属约有二、三十种。电解(Electrol ysis)是将电流通过电解质溶液或熔融态物质，(又称电解液)，在阴极和阳极上引起氧化还原反应的过程。电解广泛应用于冶金工业中，如从矿石或化合物提取金属(电解冶金)或提纯金属(电解提纯)，以及从溶液中沉积出金属(电镀)。电解是一种非常强有力的促进氧化还原反应的手段，许多很难进行的氧化还原反应，都可以通过电解来实现。例如可将熔融的氟化物在阳极上氧化成单质氟，熔融的锂盐在阴极上还原成金属锂。电解工业在国民经济中具有重要作用，许多有色金属(如钠、钾、镁、铝等)和稀有金属(如锆、铪等)的冶炼及金属(如铜、锌、铅等)的精炼，基本化工产品(如氢、氧、烧碱、氯酸钾、过氧化氯、乙二腈等)的制备，还有电镀、电抛光、阳极氧化等，都是通过电解实现的。目前，国内外业界为解决冶金电解过程中所带来的环境污染、能源消耗大等诸多弊端，正研究开发新的电解电积技术和设备。电沉积(electrodeposition)是金属或合金从其化合物水溶液、非水溶液或熔盐中电化学沉积的过程，是金属电解冶炼、电解精炼、电镀、电铸过程的基础。这些过程在一定的电解质和操作条件下进行。目前世界上成熟的直接电积技术是澳大利亚Electrometals公司直接生产的电沉积设备，在美国德克萨斯州、澳洲、澳洲布里斯班、悉尼、堪培拉、加拿大、智利圣地亚哥、比利时、巴西、英国等，广泛应用于金、银、铜、钴及镍矿的精炼提取，最大规模的是在智利的圣地亚哥，共计1320组电积电池。但我国至今未见到在冶金上的使用。在电积方面，我国大多米用电解工艺，要求浸出液金属要达到45g/l 50g/l的浓度，而采用圆筒状射流态直接电积工艺，从连续吸附交换床解吸下来的溶液含金属量只要求达到5g/L，便可直接生产高纯度金属材料
发明内容
本发明的目的在于设计一种新型的用于圆筒状射流态直接电沉积设备的阳极，解决上述问题。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下
一种用于圆筒状射流态直接电沉积设备的阳极，包括阳极管、上同轴定位柱和下同轴定位柱；所述阳极管为中空的圆筒，所述阳极管的外缘面上均布射流孔，所述下同轴定位柱为中空管；所述阳极管的一端连接所述上同轴定位柱，另一端连接所述下同轴定位柱；所述阳极管、所述上同轴定位柱和所述下同轴定位柱同轴设置，并且所述阳极管的筒内空腔与所述下同轴定位柱中的中空管连通。 所述下同轴定位柱的外圆面一端为光轴，另一端为外螺纹，光轴的一端连接到所述阳极管。所述光轴的外圆面能够与接触防水0型圈作为密封面，所述外螺纹与外界正极接头螺母上的内螺纹相配合。所述阳极管为钛合金管。所述射流孔的直径为lmm-4mm。最上排所述射流孔和最下排所述射流孔之间的长度为0. 8m-l. 2m。所述射流孔的尺寸、数量和位置都需要根据电沉积系统的规模、电沉积对象、原料溶液的浓度成分以及溶液流体压力经试验而确定。1，主体材料本发明阳极管的材料采用钛合金管为原料，钛是一种贵重的有色金属。钛及钛合金管是一种新型管材，它具有质量轻，纯度高，耐腐蚀性好，耐低温性能好等特点，因而在石油，化工，仪表，航空等工业得到广泛的应用。钛能耐各种浓度的硝酸，鉻酸，醋酸，王水，氢氧化钠，氨水，碳酸钠，硫酸钠，硫酸铵以及常温下的稀硫酸，稀盐酸等介质的腐蚀。钛和钛合金管可用于石油，化工，航空，核能等行业输送腐蚀性介质，一般用于工作温度为-60-250°C，工作压力不超过IOMPa的管路上。特别适合本设备的工作环境。2，主要特征(I)同轴定位柱电沉积设备中，阳极和阴极的同轴度关系到射流的距离是否均一，进而影响到电沉积后产品质量。由于电沉积筒长度直径比大，故同轴度保证要求阳极零件的上下端面都需要有两定位柱以控制阳极外壁到阴极的径向距离误差。(2)阳极底端需要接电源正极，且需要完全防水。故底端定位轴实际结构为一段光轴(接触防水0圈作为密封面)+ —段螺纹(外界正极接头螺母用)。另外，溶液进入电沉积系统也是通过阳极底端进入，因此，阳极底端为一段中空管。(3)外圈均布密集的“射流孔”，射流孔作为阳极的最关键零件特征，关系到电沉积工艺的质量。其尺寸，数量，位置，都需要根据电沉积系统的规模和电沉积对象原料溶液的浓度成分，溶液流体压力，并进行多次试验记录而最终确定。本发明的有益效果可以总结如下1，本发明涉及一种高效节能的新型圆筒状射流态电沉积装置，能有效克服阴极表面的浓差极化，从而使金属离子在阴极上顺利地还原沉积在阴极表面。2,在电积方面,现有技术大多米用电解工艺,要求浸出液金属要达到35 50g/l的浓度，而采用本发明的圆筒状射流态直接电积工艺，从连续吸附交换床解吸下来的溶液含金属量只要求达到5g/L，便可直接生产高纯度金属材料。故此设备不仅节能环岛，且可以节约大量提纯的工艺和能源。
3，本发明涉及的射流态圆筒状电沉积装置，能有效克服阴极表面的浓差极化，从而使金属离子在阴极上顺利地还原沉积在阴极表面。放用此阳极生产的金属原料，较以往方式生产的金属原料纯度更为均匀，表面效果更好。
图I为本发明的结构示意图。图2为利用本发明的圆筒状射流态电沉积装置的工作示意图。
具体实施例方式为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图I和图2所示的一种用于圆筒状射流态直接电沉积设备的阳极，包括阳极管I、上同轴定位柱2和下同轴定位柱3 ;所述阳极管I为中空的圆筒，所述阳极管I的外缘面上均布射流孔4，所述下同轴定位柱3为中空管；所述阳极管I的一端连接所述上同轴定位柱2，另一端连接所述下同轴定位柱3 ;所述阳极管I、所述上同轴定位柱2和所述下同轴定位柱3同轴设置，并且所述阳极管I的筒内空腔与所述下同轴定位柱3中的中空管连通；所述下同轴定位柱3的外圆面一端为光轴，另一端为外螺纹，光轴的一端连接到所述阳极管I ;所述光轴的外圆面能够与接触防水0型圈作为密封面，所述外螺纹与外界正极接头螺母上的内螺纹相配合；所述射流孔4的尺寸、数量和位置都需要根据电沉积系统的规模、电沉积对象、原料溶液的浓度成分以及溶液流体压力经试验而确定。在更加优选的实施例中，所述阳极管I为钛合金管；所述射流孔4的直径为;最上排所述射流孔4和最下排所述射流孔4之间的长度为0. 8m-1. 2m。本发明的圆筒状射流态电沉积新设备，是将每个电沉积筒由外层阴极管和筒内同心管即阳极管I组成。阳极管I的材质为钛管镀铑，阴极管为不锈钢，电沉积筒有效长0. 8 I. 2米，上下用PVC材质密封，阳极与阴极同心且相对固定在阴极管中间，阳极和阴极间距为20毫米左右；阳极为空心管，与进料液从底部相连，阳极空心管上钻有I 4毫米的若干小孔，当含金属离子溶液在泵的作用下，从阳极管I中间自下而上以一定的压力和流量进入阳极空心管内，液体就会从I 4毫米的小孔中喷射到阴极表面，这样，首先破坏了阴极表面的浓差极化，使金属离子能顺利地沉积在阴极表面，同时它还起到使液体搅拌混合的作用。电解液从底部通过蠕动泵抽提流过电积池。在电积池的阳极和阴极之间通电，金属在阴极上开始形成金属板。本发明是一种圆筒状射流态电沉积新设备，可在大规模电沉积生产中的应用，它同GX系列重金属吸附材料和浅床逆流装有重金属吸附材料的连续吸附交换设备的结合，使湿法冶金，从矿石到精炼电积，其主体工艺成为只要溶浸、纯化富集一直接电沉积这三个工序，同时可实现自动化、连续化、大规模化工业生产，又可实现矿石低品位，产出高品质(以铜为例可达到99. 99%以上)，低投资成本、高产出、低能耗、低碳排放、低污染环境友好型新技术。以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等 ，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于圆筒状射流态直接电沉积设备的阳极，其特征在于包括阳极管、上同轴定位柱和下同轴定位柱；所述阳极管为中空的圆筒，所述阳极管的外缘面上均布射流孔，所述下同轴定位柱为中空管；所述阳极管的一端连接所述上同轴定位柱，另一端连接所述下同轴定位柱；所述阳极管、所述上同轴定位柱和所述下同轴定位柱同轴设置，并且所述阳极管的筒内空腔与所述下同轴定位柱中的中空管连通。
2.根据权利要求I所述的用于圆筒状射流态直接电沉积设备的阳极，其特征在于所述下同轴定位柱的外圆面一端为光轴，另一端为外螺纹，光轴的一端连接到所述阳极管。
3.根据权利要求2所述的用于圆筒状射流态直接电沉积设备的阳极，其特征在于所述光轴的外圆面能够与接触防水O型圈作为密封面，所述外螺纹与外界正极接头螺母上的内螺纹相配合。
4.根据权利要求I所述的用于圆筒状射流态直接电沉积设备的阳极，其特征在于所述阳极管为钛合金管。
5.根据权利要求I所述的用于圆筒状射流态直接电沉积设备的阳极，其特征在于所述射流孔的直径为lmm-4mm。
6.根据权利要求I所述的用于圆筒状射流态直接电沉积设备的阳极，其特征在于最上排所述射流孔和最下排所述射流孔之间的长度为O. 8m-l. 2m。
7.根据权利要求I所述的用于圆筒状射流态直接电沉积设备的阳极，其特征在于所述射流孔的尺寸、数量和位置都需要根据电沉积系统的规模、电沉积对象、原料溶液的浓度成分以及溶液流体压力经试验而确定。
全文摘要
一种用于圆筒状射流态直接电沉积设备的阳极，包括阳极管、上同轴定位柱和下同轴定位柱；所述阳极管为中空的圆筒，所述阳极管的外缘面上均布射流孔，所述下同轴定位柱为中空管；所述阳极管的一端连接所述上同轴定位柱，另一端连接所述下同轴定位柱；所述阳极管、所述上同轴定位柱和所述下同轴定位柱同轴设置，并且所述阳极管的筒内空腔与所述下同轴定位柱中的中空管连通。本发明涉及的射流态圆筒状电沉积装置的核心部件之一，本发明涉及的射流态圆筒状电沉积装置能有效克服阴极表面的浓差极化，从而使金属离子在阴极上顺利地还原沉积在阴极表面。故用此阳极生产的金属原料，较以往方式生产的金属原料纯度更为均匀，表面效果更好。
文档编号C25C7/02GK102634822SQ20121012909
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月27日 优先权日2012年4月27日
发明者徐纯理, 李新华, 杨斗, 赵路, 邱建宁 申请人:工信华鑫科技有限公司