本发明涉及铜的电解冶炼技术，更具体的说，涉及一种电解酸性氯化铜的装置。
背景技术：
酸性氯化铜是铜矿石冶炼、废金属中回收铜过程中的常用蚀刻介质，通过电化学反应的方式将铜矿石、废金属等含铜物质中的铜人溶解在蚀刻介质，得到铜离子浓度很高的酸性氯化铜水溶液，也被称为蚀刻液。现有技术中从酸性氯化铜蚀刻液中电解回收铜，都是用离子膜把蚀刻液分隔为两半。一边为正极室，用于放入正极，另一边为负极室，用于放入负极。在正极室的蚀刻液因为正极的氧化作用，使到正极室中蚀刻液的氧化还原电位(简称ORP)愈来愈高，到最后就析出氯气。在负极室的蚀刻液因为负极的还原作用，使到负极室的蚀刻液ORP愈来愈低，最后负极电解出金属铜；但电解出来的金属铜十分粗糙，通常成铜粉状态，也被称为铜泥，沉积在负极下方的电镀池底部，需要进一步的精炼才能予以回收并使用。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电解酸性氯化铜的装置，解决现有技术中需要使用离子膜分隔电镀池、电解得到的金属铜为粉状、回收价值不高等问题。
本发明解决上述技术问题的方案为，提供一种电解酸性氯化铜的装置，包括电化池和电镀池；在所述电化池中，离子膜将所述电化池分隔为正极室和负极室，正极室中设置有正极片，负极室中设置有负极片；所述电镀池与所述负极室通过管道连通，所述电镀池中的电解液被泵入所述负极室，降低 氧化还原电位后被泵回所述电镀池。
在本发明提供的电解酸性氯化铜的装置中，所述电镀池中设置有交错排列的正极片和负极片，铜在负极片表面析出。
在本发明提供的电解酸性氯化铜的装置中，所述电化池中的电解液，电解过程中氧化还原电位会上升，当电解液的氧化还原电位高于阈值时被泵入所述负极室，所述负极室降低电解液的氧化还原电位后被泵回所述电镀池。
在本发明提供的电解酸性氯化铜的装置中，所述电化池和电镀池中的电解液循环流动，籍以控制电解液中的氧化还原电位。
在本发明提供的电解酸性氯化铜的装置中，所述电化池中，负极片电流密度小于1A/dm2，正极室中为硫酸水溶液。
实施本发明，具有如下有益效果：将电解液在电化池的负极室和电镀池中循环，使得电解液的参数控制始终控制在合适范围内，不需用离子膜就可以电解出铜，而且电解出来的铜附着在负极外表面并平整成块状，有较高的回收价值。
附图说明
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。
图1为本发明电解酸性氯化铜装置较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
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的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。
现有的从酸性氯化铜蚀刻液中电解回收铜的技术中，需要使用离子膜把 蚀刻液分隔为两半，蚀刻液中的各种离子无法通过离子膜但是电子不受阻挡，电解过程中二价铜离子在负极被还原，从而电解出金属铜。本发明的主要创新点在于，无需使用离子膜分隔电解液，正极片和负极片共处于电镀池中，将电解液在电化池的负极室和电镀池中循环，使得电解液的氧化还原电位参数控制始终控制在合适范围内，配合其他方面参数的控制,准确控制电镀池的侵蚀能力和电镀能力，使金属铜慢慢从负极片析出并可平整成块状。
图1示出了本发明电解酸性氯化铜装置较佳实施例的结构，如图1所示，电解酸性氯化铜的装置包括电镀池100和电化池400。
电镀池100中无需设置离子膜，交错排列的正极片301、303、305和负极片302、304浸没于电解液200中，铜离子随着负极片的还原作用在负极片表面析出，例如正极303的两侧为负极片302、304，负极片302的两侧为正极片301、303，正极片和负极片的数量可以电镀池100大小、铜回收速度做适当调整，正极片和负极片的数量越多，铜回收速度越快。当然，在电镀池100较小时，一个正极片和一个负极片也可以实现本发明的电镀过程。通过控制电解过程中的参数，准确控制电镀池100的侵蚀能力和电镀能力，金属铜慢慢从负极片表面析出并可平整成块状
在本实施例的电化池400中，离子膜将电化池400分隔为正极室410和负极室420，正极室410中设置有正极片430，负极室420中设置有负极片440，负极室420和电镀池100中为同一种电解液200，只是随着电镀池100中电解过程的进行，氧化还原电位会上升，当ORP过大时，电解液200的侵蚀能力比电镀能力还大，所以电镀池100中无法电解析出铜。将电镀池100与负极室420通过管道连通，电镀池100中的电解液200的ORP升高后被泵入负极室420，通过负极室420的还原作用将氧化还原电位降低后，被泵回电镀池100。通过电解液200在电化池400的负极室420和电镀池100中循环，使得电解液200的参数始终在合适范围内，电镀池100中可以持续的电解析出铜。优选的，电化池400中负极片430电流密度小于1A/dm2，使得负极室420中电解液200中的二价铜离子Cu2+被还原为一价铜离子Cu+的，而不会被还原为金属铜从负极片析出，减少了电解液200中二价铜离子Cu2+数量，ORP被降 低；电化池400中正极室410中为硫酸水溶液作为导电介质，例如体积分数为10％的硫酸水溶液。
在电化池400的负极室420和电镀池100中循环的电解液200为酸性氯化铜水溶液，使用酸性氯化铜蚀刻液为母液配制而成，通常酸性氯化铜蚀刻液中的铜离子浓度、氯离子浓度、氧化还原电位(简称ORP)都比较高，不能直接作为电解液200完成铜回收过程。现列出普通酸性氯化铜蚀刻液的几项常规参数如下：
铜含量：100g/l～160g/l
酸度：1.0N～3.0N
ORP：430mv～550mv
氯离子：200g/l～280g/l。
在本发明的电镀池100中，控制电解液200参数为：
铜离子浓度：15g/l～55g/l
氧化还原电位：250mv～380mv
负极电流密度：3.0A/dm2～6.0A/dm2
酸度0.5N～3.0N
氯离子浓度为100g/l～280g/l
正极电流密度2.0A/dm2～12.0A/dm2。
为了更清楚的说明本发明的工作过程，现就电镀池100中改变及控制参数的过程逐一讲解如下：
(1)铜离子浓度：开始时，可将氯化铜酸性蚀刻液用水稀释，使铜含量下降至上述参数范围。之后铜离子会被负极还原成铜块，附贴在负极片上，铜离子浓度不断下降，需要补充入酸性蚀刻液以维持铜离子浓度在上述参数范围。
(2)氧化还原电位：ORP为电解液200中二价铜离子Cu2+与一价铜离子Cu+的比例，即电解液200中二价铜离子Cu2+越多，ORP就较高。在本发明使用的上述电镀池100中，在ORP过高时，电解液200的侵蚀能力比电镀能力还大，负极就无法析出铜，所以用电化池400降低ORP。
(3)负极电流密度：电解过程中负极电流密度维持在上述参数范围内。
(4)酸度：在电解过程中，铜离子变为铜，释放了络合的盐酸，所以酸度会渐渐上升，到3.0N时饱和。但酸度的改变对电铜的效率及铜的质量影响不大。
(5)氯离子浓度：氯离子对电解效率及铜的质量影响不大，只要保持氯离子不超于280g/l就可以。在不断补充蚀刻液入电镀池100的情况下，氯离子会渐渐升至与蚀刻液中氯离子浓度相同。
(6)正极电流密度：正极电流密度对电解效率及铜的质量影响不大，只要电流密度不大于12A/dm2就可以。
(7)搅拌：电解过程中电解液200没有搅拌，蚀刻液的添加过程以平稳缓慢为宜，不起到搅拌的作用，这样负极片外表面包覆了一价铜离子层，一价铜离子层外包覆了二价铜离子层。一价铜离子层和二价铜离子层的符合夹层状态可以使得负极片上析出的金属铜成色更均一、成型更完整、表面更光滑。
本发明中，将电解液200在电化池400的负极室420和电镀池100中循环，使得电解液200的氧化还原电位始终控制在合适范围内，为了更清楚的说明电解液200的氧化还原电位的控制过程，可以采用多种电解液200的循环方式，大体可以分为间断式循环和连续式循环，例如，间断式循环通常是将电镀池100中电解液200的ORP设置最高阈值，随着电解液200电解过程的进行，ORP会上升，当电解液200的氧化还原电位高于最高阈值时，电镀池100停止工作，将电解液200泵入负极室420，负极室420降低电解液200的ORP至合适范围时，即被泵回电镀池100，开启电镀池100继续铜回收过程。连续式循环则可不停止电镀池100，而是将电化池400和电镀池100中的电解液200循环流动，将电镀池100中的电解液200以一定的速率泵入电化池400，同时电化池400中的电解液200以一定的速率泵入电镀池100，只需要维持电镀池100中的电解液200氧化还原电位在合适参数范围内。