平流式電解槽的製作方法

2023-04-27 09:17:01 1

專利名稱：平流式電解槽的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及到金屬的水溶液電解法生產設備，尤其是電解槽的結構設計。
金屬、如銅的電解精煉，是將經過火法提煉的銅鑄成陽極板，用純銅薄片作為陰極板，二者相間地裝入電解槽中，用硫酸銅和硫酸水溶液作電解液，在直流電的作用下，分別在陽極和陰極發生電化學反應，達到使銅純化的效果。陽極上的銅和電位較負的賤金屬溶解進入溶液，而貴金屬和硒、碲等不溶，成為陽極泥沉積於電解槽底(可收集作為提煉貴金屬等的原料)。溶液中的銅在陰極優先析出，而其它電位較負的賤金屬不能在陰極上析出，留於電解液中，待電解液定期淨化時除去。這樣，陰極上析出的金屬銅純度很高(可達99.95％)以上，稱為電解銅或簡稱電銅。
電解槽是電銅生產的基本設備，銅電解精煉過程中的上述電化學反應都是在電解槽內完成的。
電解過程中，電極表面的離子濃度，常常和溶液中的濃度有所差別陽極上發生銅的溶解(其電極反應為cu－2e－→cu2＋)，假如陽極附近溶液中的銅離子cu2＋不能及時擴散出去，則該處溶液中的cu2＋濃度將高於本體溶液中的濃度，使陽極的電極電位更正於按本體溶液的濃度所計算的電極電位；同時，在陰極上發生金屬銅的析出(cu2＋＋2e－→cu)，如果溶液中的cu2＋來不及補充上去，則陰極附近的cu2＋將小於本體溶液的濃度所計算的電極電位，這種由於電極附近離子濃度的變化而引起的電極電位發生變化的現象，稱為濃差極化。濃差極化對電解精煉具有重大影響，如不及時採取一定的技術措施來減小濃差極化現象，就將發生陽極附近的cu2＋濃度達到飽和甚至過飽和狀態，使陽極的繼續溶解發生困難，造成「陽極鈍化」，使槽電壓明顯升高，引起不需要的其它陽極反應(如析出氧氣)，導致電解精煉過程無法進行；同時，在陰極附近，由於cu2＋濃度的貧化，將導致雜質元素在陰極上放電析出，嚴重降低電銅的質量。濃差極化可以用攪拌溶液或提高溶液的溫度，以增加離子的擴散速度的方法來使它減小。為此，銅電解精煉過程必須在使電解液不斷循環流通(起攪拌作用)和具有一定溫度的條件下進行。此外，為了獲得緻密、平滑的陰極銅，還需向電解液中加入膠體物質和其它表面活性物質，為了使這些添加劑在溶液中充分混勻，也要求電解液不斷循環流通，這是至關重要的工藝技術條件之一。
迄今使用的電解槽，由於其結構的局限，槽內電解液循環流通的路線和方式是加溫後的電解液從槽子一端引入而由另一端導出，有「上進下出」和「下進上出」兩種方式。由於其基本流動方向是垂直於極板表面的，電解液被極板層層阻隔，因此，電極之間的電解液成份及溫度很難均勻。為了改善其均勻性，只有增大循環流通的速度，這樣一來，又容易弄巧成拙，使應該沉降於電解槽底的富含貴金屬的陽極泥重新泛起，使之沾附於電銅的電結晶界面上，不但增加貴金屬的損失，而且會影響銅的化學純度和結晶質量。
1973年，日本小名濱焙煉精煉銅廠新投產的第三號電解車間採用特大型組合電解槽(即將一個像遊泳池式的大容器用包裹銅皮的T型鋁皮橫梁分隔成多個小電解槽，整個大容器的電解液是連通的)，較好的解決了電解液平行於電極的渠道式流動。但這種特大型組合電解槽至今沒有獲得推廣，目前最普遍使用的還是單個電解槽，因為相對來說，單個電解槽具有安裝基建費用低廉、易於搬運更換、作業率高；雜散電流損失小、電流效率高等組合電解槽不具備的突出優點。
本實用新型的目的就是改變電解槽的結構設計，使電解槽在不改變電解液傳統供給方式的前提下，在單個電解槽內實現電解液平行於極板流動。
本實用新型是通過這樣的方式實現的在電解槽平行於極板的一側設置供液口，而在另一側設置排液口，使電解液進入電解槽後，呈平行於極板的方式流動，然後從極板的另一端導出。
本實用新型所述的電解槽可以有效地改善單個電解槽內電解液成份及溫度的均勻性，從而最大限度地減小濃差極化的現象，提高電銅的純度和結晶質量，降低槽電壓，減少電能消耗，同時也是防止「陽極鈍化」的有效手段之一；本裝置可避免陽極泥泛起，減少貴金屬的損失。由於本裝置是在不改變電解槽以及供回液管道原有配置方式的前提下實現的，使用這種電解槽無需對廠方設施作任何變動，所以無論對於新廠、老廠都極易推廣應用。由於濃差極化現象對於各種金屬的水溶液電解精煉(或電解沉積)都具有重大的影響，所以本裝置不僅適用於銅的電解精煉，也適用於其它金屬的電解精煉或電解沉積，具有廣泛的適應性和應用範圍。
以下結合附圖對本實用新型做進一步的說明。


圖1為本實用新型主、後視剖視圖。
圖2為
圖1中A－A剖面圖。
圖中1－供液口；2－供液孔；3－供液暗槽；4－銅陰極；5－液面；6－銅陽極；7－電解槽清洗口；8－排液暗槽；9－排液孔；10－排液連通槽；11－溢流口；12－放液口。
本實施例中所述電解槽，其供液位置設置在電解槽平行於極板一側的中部，而排液位置設置在另一側的上部和下部，使電解液的流動方式為平行於極板的對角流動，如圖2中短箭頭所示，並且供液槽與排液槽採用暗槽形式。
權利要求1.一種平流式電解槽，屬於金屬的水溶液電解法生產設備，包括槽體和極板，其特徵在於電解液的供液位置設置在電解槽平行於極板的一側，排液位置設置在電解槽平行於極板的另一側。
2.按照權利要求1所述的電解槽，其特徵在於供液位置設置在電解槽平行於極板一側的中部，而排液位置設置在電解槽平行於極板另一側的上部與下部。
專利摘要本實用新型涉及到金屬的水溶液電解法生產設備，尤其是電解槽的結構設計。其特徵是電解液的供液位置設置在電解槽平行於極板的一側，排液位置在電解槽平行於極板的另一側。其目的是使電解槽在不改變電解液傳統供給方式的前提下，在單個電解槽內實現電解液平行於極板流動。本實用新型所述的電解槽可以有效地改善單個電解槽內電解液成分及溫度的均勻性，從而最大限度地減小濃差極化的現象，提高電解金屬的質量，降低槽電壓，減少電能消耗。
文檔編號C25C7/00GK2068512SQ9020406
公開日1991年1月2日 申請日期1990年3月31日 優先權日1990年3月31日
發明者黃生明, 丁昆 申請人:雲南專利技術開發轉讓公司