一种顶部进液双向平行流电解槽及其使用方法
【专利说明】一种顶部进液双向平行流电解槽及其使用方法
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技术领域
[0002]本发明涉及金属电解技术领域，尤其涉及一种顶部进液双向平行流电解槽及其使用方法。
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【背景技术】
[0004]目前，传统的电解技术是将阴阳极放置在电解液缓慢流动的槽体内，在电场的作用下，阴离子向阳极定向移动，阳离子向阴极定向移动，通过控制一定的技术条件，目标金属阳离子在阴极得到电解沉积析出，从而得到高纯的电解产品。由于电极反应速度往往要快于离子的扩散速度，从而形成了浓差极化。在传统的电解槽中，正是由于阴极的浓差极化，造成少量杂质离子或者氢离子与目标金属离子一起在阴极上析出，一方面导致阴极产品质量下降，另一方面造成阴极电流效率大幅度降低，从而增加单位产品能耗。因此，采用传统的电解技术进行金属的提纯或电解沉积，为了保证较高的阴极电流效率以及阴极产品质量，其电流密度必须控制在较低的范围内，从而造成电解体系庞大、设备投资费用高、生产效率低。
[0005]随着金属精炼技术的不断进步，人们追求在保证阴极金属质量的前提下，提高金属电解电流密度，强化电解生产，提高电解槽的生产效率。其中一个突破方向就是强化电解液的循环，提高金属离子的迀移速度，降低电解生产过程中的浓差极化，从而实现高电流密度电解生产，其手段就是加大电解液的循环量。由于循环量的加大，往往会导致阳极泥的搅动，不利于阳极泥的沉降，导致阴极金属阳极泥粒子增多，使阴极金属质量恶化，并造成阴极金属，比如阴极铜中含银量上升，降低了贵金属的回收率。
[0006]目前，传统的电解槽中，电解液的循环方式为上进下出或下进上出，进液模式为电解槽一端集中进液，致使电解液分散不均，一方面不利于电流密度的大幅度提升，另一方面，不利于阳极泥的沉降，其阴极电流密度一般控制在250-300A/m2;而近年来开发应用的单向平行流电解技术(中国专利CN2068512U、平流式电解槽)，则从电解槽侧面底部进液，电解液循环量的加大对阳极泥的沉降影响较大，虽然阴极电流密度得到大幅提升，达到420A/m2，但是由于进液方式为下进上出，与阳极泥沉降方向相反，致使阳极泥漂浮，并在阴极金属中夹杂析出，造成阳极泥中贵金属损失较大。同时，该专利采用单向进液方式，液流分布不均匀，动力消耗大。
[0007]
【发明内容】
[0008]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能够有效消除浓差极化现象、能够实现电流密度的大幅提升、能够有效降低电解液的循环量、利于阳极泥的沉降、能够提高阴极产品质量且有助于提高对贵金属的回收率的顶部进液双向平行流电解槽及其使用方法。
[0009]本发明为解决上述技术问题，其所采用的技术方案如下:
一种顶部进液双向平行流电解槽，包括电解槽槽体、多个阴极板和多个阳极板，且阴极板和阳极板间隔设置在电解槽槽体内部；
电解槽槽体顶部两侧的内壁上均集成设有内部供液机构；该内部供液机构包括置于电解槽槽体的顶部内壁中的预设通道、面板和设置在电解槽槽体的内侧壁顶部上的凹槽，该面板与凹槽之间形成封闭空腔，且该封闭空腔与预设通道连通，而该面板上设有多个与封闭空腔连通的电解液喷嘴。
[0010]在本发明所述顶部进液双向平行流电解槽中，电解槽槽体顶部两侧的内壁上均集成设有内部供液机构，即在本发明所述技术方案中，电解液从电解槽槽体顶部两侧同时进液，且采取上进下出的循环进液方式；
当电解液从预设通道进入到封闭空腔中时，电解液在封闭空腔中均匀分配并从电解液喷嘴中从上而下喷入电解槽槽体内部，然后均匀分布在阴极板和阳极板之间，一方面大幅度提高了电解液中金属离子的迀移速度，有效消除了浓差极化现象和降低了电解液的循环量，可实现电流密度的大幅提升，强化了电解生产，另一方面，因为电解液采取上进下出的进液方式，在很大程度上利于阳极泥的沉降，有效降低了阳极泥的漂浮量，使得阴极金属中杂质的含量得到有效降低，有助于提高阴极产品质量和对贵金属的回收率。
[0011 ] 在本发明所述顶部进液双向平行流电解槽中，上述内部供液机构集成在电解槽槽体顶部两侧的内壁上，无需设置单独的槽内供液装置，有助于降低生产成本，且便于生产操作；另外，该内部供液机构集成在电解槽槽体顶部两侧的内壁上，能够使得该内部供液机构与电解槽槽体内壁之间不会发生相对移动，且该内部供液机构集成了供液、分配、喷射等功能，保证了电解液的喷射始终保持在精确的位置和方向，无需调整和维护。
[0012]另外，上述面板上还设有喷嘴保护装置，该喷嘴保护装置位于电解液喷嘴的上方位置，防止极板下落过程不慎将电解液喷嘴撞坏。
[0013]作为对本发明所述技术方案的一种改进，上述电解液喷嘴位于阴极板左右两侧。这样的设计不仅能使得电解液在快速均匀地流过阴极板的板面的同时不与阳极板的板面接触，避免阳极泥漂浮，从而避免阴极金属中有杂质析出，保证了阴极板产品的质量，进一步提高了对贵金属的回收率。
[0014]在本发明所述技术方案中，电解槽槽体的底端倾斜设置，方便了阳极泥的沉降，可在一定程度上起到抑制阳极泥漂浮的作用。
[0015]上述电解槽槽体顶部还设有活动式浮泥排出口，以便将浮在液面上的泥通过该活动式浮泥排出口排出；该活动式浮泥排出口为一端铰接在电解槽槽体顶部的挡板。
[0016]上述电解液喷嘴与面板之间设有夹角α，且该夹角α的取值范围为(30°，120°)，这样的设计能使得电解液均匀分布在阴极板表面，如若该夹角α小于30°或大于120°，则电解液喷出时不能均匀分布于阴极板表面，无法起到提高金属离子迀移速度的作用，更不可能达到消除浓差极化的效果，无助于电流密度的提升。
[0017]另外，该电解液喷嘴的孔径为(2，10) mm，这样的设计可以实现在一定流量条件下将电解液的流速调控在最佳状态，如若电解液喷嘴的孔径小于2_，则会造成电解液流速过大，不利于阳极泥的沉积，如若孔径大于10mm，则会造成流速过小，无法达到消除浓差极化的目的。
[0018]作为对本发明所述技术方案的一种改进，上述电解槽槽体上设有多个阴极绝缘隔块，且该阴极绝缘隔块位于上述阴极板底部和阳极板底部之间。
[0019]上述阴极板底部和阳极板底部之间设置的阴极绝缘隔块可以防止阴极板和阳极板之间因悬垂度差而导致的短路，安全系数高。
[0020]作为对本发明所述技术方案的一种改进，上述阴极绝缘隔块的截面呈梯形。相比传统的绝缘隔块，将该阴极绝缘隔块的截面设计为梯形，不仅有助于增强该阴极绝缘隔块的绝缘、隔离效果，而且减小了该阴极绝缘隔块所占的安装空间。
[0021]作为对本发明所述技术方案的一种改进，上述电解槽槽体顶部外侧通过连接法兰连接有外部供液机构，且该外部供液机构与预设通道连通。外部供液机构的设置方便了对电解槽槽体输送电解液，而采用连接法兰，有助于简化外部供液机构与电解槽槽体的安装。
[0022]作为对本发明所述技术方案的一种改进，上述电解槽槽体底部设有电解液汇流管。电解槽槽体底部设置的电解液汇流管方便了电解过程中电解液溢流出电解槽槽体，有助于实现电解液上进下出的循环模式，且电解液汇流管的设置会造成电解槽槽体底部形成导流作用，该导流作用使得电解液在电解槽槽体中形成双向平行旋转流动的轨迹。
[0023]作为对本发明所述技术方案的一种改进，上述面板通过预埋螺栓与凹槽之间形成封闭空腔。该预埋螺栓的耐电解液腐蚀能力强，通过该预埋螺栓将面板与凹槽配合在一起形成封闭空腔，可以防止面板与凹槽之间因电解液的腐蚀而脱离。
[0024]本发明还提供了上述结构的顶部进液双向平行流电解槽的使用方法，包括如下步骤:
步骤(a):将上述面板通过预埋螺栓与设置在电解槽槽体内侧壁顶部的凹槽之间配合并形成封闭空腔；
步骤(b):将上述阴极板和阳极板间隔设置在电解槽槽体内部，并通过螺栓将上述阴极绝缘隔块安装在电解槽槽体内侧壁上，且保证该阴极绝缘隔块位于阴极板底部和阳极板底部之间；
步骤(C):将上述电解液喷嘴设置在面板上，且保证该电解液喷嘴位于阴极板左右两侧；
步骤(d):通过连接法兰将上述外部供液机构设置在电解槽槽体顶部外侧，并使得该外部供液机构与预设通道连通；
步骤(e):利用上述外部供液机构将电解液从预设通道输送至封闭空腔内部后，电解液在封闭空腔中均匀分配并从电解液喷嘴中从上而下喷入电解槽槽体内部，电解液快速均匀流过阴极板板面时，电解沉积过程开始；
步骤(f):同时，电解液出液通过上述电解液汇流管溢流出电解槽槽体。
[0025]在上述步骤(e)中，电解液在封闭空腔中均匀分配并从电解液喷嘴中从上而下喷入电解槽槽体内部，即采取顶部双向从上而下平行进液的方式向电解槽槽体内输送电解液，如上所述，不仅能够有效消除浓差极化现象，而且能够实现电流密度的大幅提升和有效降低电解液的循环量，还具有利于阳极泥的沉降、阴极产品质量高和贵金属回收率高的优点。
[0026]优选地，在所述步骤(e)中，电解液从上述电解液喷嘴中从上而下喷入电解槽槽体内部的流速为0.1-1.5m/s?将电解液喷入电解槽槽体内部的流速选择为0.1-1.5m/s，不仅能保证电解液中金属离子具有比较高的迀移速度，从而消除浓差极化现象，实现电流密度的大幅提升，而且还可避免阳极泥漂浮；如若流速大于1.5 m/s，则会造成电解液的流速过大，不利于阳极泥的沉积，如若流速小于0.1 m/s，则会造成流速过小，无法达到消除浓差极化的目的。
[0027]优选地，在上述步骤(e )中，多个电解液喷嘴从上而下喷入电解槽槽体内部的电解液的流量为l-10m3/s。同上所述，将喷入电解槽槽体内部的电解液的流量选择为l-10m3/S，一方面，能保证电解液中金属离子具有比较高的迀移速度，从而消除浓差极化现象，实现电流密度的大幅提升，另一方面，则可避免阳极泥发生漂浮；如若流量大于10 m3/s，则会造成电解液流速过大，不利于阳极泥的