一種平行射流電解工藝及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有色金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種平行射流電解工藝及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電解精煉工藝主要適用于銅、鉛、鎳等金屬的電解精煉提純，由粗金屬作陽極，純金屬作陰極，含有該金屬離子的溶液作電解液，金屬從陽極溶解，在陰極沉淀。粗金屬中的雜質(zhì)，不活潑的雜質(zhì)不溶解，成為陽極泥，活潑的雜質(zhì)雖然在陽極溶解，但由于在陰極上優(yōu)先析出的是電極電位較高的金屬，而各金屬的電極電位是由標(biāo)準(zhǔn)電極電位和該金屬離子的濃度確定的，活潑雜質(zhì)的離子濃度較小，故不能在陰極沉淀。
[0003]金屬在電解過程中遵守法拉第定律，以銅為例，其電解析出量可以用下式表示:
[0004]mCu= ηX 1.1852 XiXAXt (I)
[0005]式中:1?為析出的金屬的質(zhì)量(g)，i為電流密度(A/m2)，t為時間(s)，A為陰極板面積(m2)，η為電解槽⑴個數(shù)。
[0006]由(I)式可以看出，在現(xiàn)有工藝設(shè)備和技術(shù)的前提下，若要提高產(chǎn)能，唯一的途徑就是提高電流密度。但在生產(chǎn)實踐中，若單純的只提高電流密度，在陰極上析出金屬的速度加快，這往往會造成陰極附近的金屬Cu2+濃度降低，即產(chǎn)生了濃差極化，從而引起電極電位的降低，使主要的金屬不能在陰極上優(yōu)先析出，導(dǎo)致雜質(zhì)金屬的析出，影響產(chǎn)品質(zhì)量。在陽極上電流密度的提高，促使陽極溶解過快，使陽極溶解產(chǎn)生的Cu2+不能迅速離開陽極-溶液界面向陰極區(qū)擴(kuò)散，同樣也導(dǎo)致濃差極化，若陽極區(qū)Cu2+濃度到達(dá)飽和或過飽和，將產(chǎn)生銅的氧化物或難溶性的鹽沉積于陽極表面，就會阻滯陽極反應(yīng)，陽極電位升高，造成大量雜質(zhì)離子溶解進(jìn)入電解液中污染電解液，嚴(yán)重時甚至造成陽極鈍化，增大了能耗。
[0007]此外，含有大量Pb、As、Sb、B1、Ni等雜質(zhì)的高雜陽極板在電解過程中陽極板表面會沉積較厚的陽極泥層，若不能夠及時沉降，即影響Cu2+的迀移擴(kuò)撒，嚴(yán)重時會造成陽極鈍化。因此，濃差極化及陽極鈍化是導(dǎo)致電解精煉過程中電流密度提高受到限制的主要因素
[0008]因此，如何提供一種電解工藝，使其能夠消除濃差極化，避免陽極鈍化現(xiàn)象的發(fā)生，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的重要技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種平行射流電解工藝及裝置，以達(dá)到使其能夠消除濃差極化，避免陽極鈍化現(xiàn)象的發(fā)生的目的。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0011]—種平行射流電解工藝，電解液經(jīng)加壓后，從陰極底部且靠近陰極表面的位置以0.5m/S?2.5m/S的速度平行射入陰極與陽極間隙。
[0012]優(yōu)選的，電解液由輸送栗輸送至增壓裝置加壓，電解液的壓力為0.5-lMpa。
[0013]優(yōu)選的，電解液分兩股射入陰極與陽極間隙，第一股呈扁平狀平行于陰極表面射入，貼近陰極表面形成扇形液幕墻；第二股自第一股遠(yuǎn)離陰極的一側(cè)射入，在陰極側(cè)電解液自下而上沿陰極表面流動，同時在陽極側(cè)沿陽極表面自上而下運(yùn)動，形成內(nèi)循環(huán)。
[0014]優(yōu)選的，電解液自陰極底部一側(cè)水平射入，或者，電解液自陰極底部兩側(cè)同時水平射入。
[0015]優(yōu)選的，電解液自陰極底部呈扁平狀平行于陰極表面垂直向上射入，貼近陰極表面形成扇形夜幕墻。
[0016]優(yōu)選的，電流密度為400?600A/Hl2。
[0017]優(yōu)選的，所述輸送栗與所述增壓裝置之間設(shè)置有換熱器。
[0018]—種平行射流電解裝置，包括:
[0019]設(shè)置于電解槽內(nèi)的平行射流裝置，其上設(shè)置有多組噴嘴，每組噴嘴均指向陰極與陽極間隙，每組噴嘴的位置平行并靠近陰極的側(cè)面，用于將電解液從底部靠近陰極表面平行射入陰極與陽極間隙；
[0020]用于將電解裝置循環(huán)槽內(nèi)的電解液輸送至所述平行射流裝置的栗送裝置，包括沿所述循環(huán)槽至所述平行射流裝置方向依次連接的輸送栗及增壓裝置。
[0021]優(yōu)選的，所述噴嘴上并排設(shè)置有第一出液通道以及第二出液通道，所述第一出液通道呈扁平形狀，其長度方向與陰極表面平行且相對于所述第二出液通道更加靠近陰極。
[0022]優(yōu)選的，所述平行射流裝置設(shè)置于所述電解槽的內(nèi)側(cè)壁的一側(cè)或兩側(cè)上，所述噴嘴水平指向陰極與陽極間隙。
[0023]優(yōu)選的，所述噴嘴上設(shè)置扁平的出液通道。
[0024]優(yōu)選的，所述平行射流裝置設(shè)置在所述電解槽的底部，所述噴嘴向上指向陰極與陽極間隙。
[0025]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的平行射流電解工藝，電解液經(jīng)加壓后，從陰極底部且靠近陰極表面的位置以0.5m/s?2.5m/s的速度平行射入陰極與陽極間隙；本發(fā)明還提供了一種平行射流電解裝置，包括平行射流裝置以及栗送裝置，其中，平行射流裝置設(shè)置于電解槽內(nèi)，其上設(shè)置有多組噴嘴，每組噴嘴均指向陰極與陽極間隙，每組噴嘴的位置平行并靠近陰極的側(cè)面，用于將電解液從底部靠近陰極表面平行射入陰極與陽極間隙；栗送裝置用于將電解裝置循環(huán)槽內(nèi)的電解液輸送至平行射流裝置，包括沿循環(huán)槽至平行射流裝置方向依次連接的輸送栗及增壓裝置；通過上述平行射流電解工藝及裝置，在生產(chǎn)過程中，加壓后的電解液從底部靠近陰極表面的位置平行射入，因此在陰極一側(cè)電解液自下而上沿陰極表面流動，同時在陽極一側(cè)，由于金屬離子濃度較高，比重較大，舊的電解液會有向下運(yùn)動的趨勢，因此在補(bǔ)充進(jìn)來的比重較小的新的電解液的推動下，電解液沿陽極表面自上而下運(yùn)動，從而達(dá)到對陰、陽極的側(cè)切功能，在陰、陽極之間形成強(qiáng)制內(nèi)循環(huán)，補(bǔ)充陰極處的Cu'加快陽極處的Cu2+擴(kuò)散速度，消除濃差極化；同時電解液在陽極處的自上而下的側(cè)切流動，能夠大大提高陽極泥的沉降速度，避免其粘附在陽極上形成陽極泥層，從而避免陽極鈍化。
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為本發(fā)明實施例提供的平行射流電解工藝的流程圖；
[0028]圖2為本發(fā)明實施例提供的平行射流電解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3為本發(fā)明實施例提供的平行射流電解裝置陰、陽極間電解液運(yùn)動軌跡示意圖；
[0030]圖4為本發(fā)明一種實施例提供的平行射流電解裝置噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖5為本發(fā)明一種實施例提供的平行射流電解裝置電解槽的俯視圖；
[0032]圖6為本發(fā)明一種實施例提供的平行射流電解裝置電解槽的主視圖；
[0033]圖7為本發(fā)明一種實施例提供的平行射流電解裝置電解槽的側(cè)視圖；
[0034]圖8為本發(fā)明另一種實施例提供的平行射流電解裝置噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖9為本發(fā)明另一種實施例提供的平行射流電解裝置電解槽的主視圖；
[0036]圖10為本發(fā)明另一種實施例提供的平行射流電解裝置電解槽的側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0037]本發(fā)明提供了一種平行射流電解工藝及裝置，以達(dá)到使其能夠消除濃差極化，避免陽極鈍化現(xiàn)象的發(fā)生的目的。
[0038]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0039]請參閱圖1，圖1為本發(fā)明實施例提供的平行射流電解工藝的流程圖。
[0040]本發(fā)明提供了一種平行射流電解工藝，電解液經(jīng)加壓后，從陰極底部且靠近陰極表面的位置以0.5m/s?2.5m/s的速度平行射入陰極與陽極間隙。
[0041]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的平行射流電解工藝，由于加壓后的電解液從底部沿陰極板面平行射入，因此在陰極一側(cè)電解液自下而上沿陰極表面流動，同時在陽極一側(cè)，由于金屬離子濃度較高，比重較大，舊的電解液會有向下運(yùn)動的趨勢，因此在補(bǔ)充進(jìn)來的比重較小的新的電解液的推動下，電解液沿陽極表面自上而下運(yùn)動，從而達(dá)到對陰、陽極的側(cè)切功能，在陰、陽極之間形成強(qiáng)制內(nèi)循環(huán)，補(bǔ)充陰極處的Cu'加快陽極處的Cu2+擴(kuò)散速度，消除濃差極化，從而能夠以提高電流密度的方式提高產(chǎn)能；同時電解液在陽極處的自上而下的側(cè)切流動，能夠大大提高陽極泥的沉降速度，避免其粘附在陽極上形成陽極泥層，從而避免陽極鈍化。
[0042]進(jìn)一步的，電解液自循環(huán)槽中被輸送栗輸送至增壓裝置加壓，電解液的壓力為0.5-lMpa。
[0043]輸送栗可以采用多種結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明實施例中，輸送栗為變頻栗，通過使用變頻栗，在生產(chǎn)過程中可根據(jù)生產(chǎn)需要對變頻栗的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到控制電解液流速使其滿足生產(chǎn)需要的目的。
[0044]電解液中漂浮的陽極泥容易機(jī)械附著在陰極表面，影響電解銅質(zhì)量，為了避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，在本發(fā)明一種實施例中，電解液分兩股射入陰極與陽極間隙，第一股呈扁平狀平行于陰極表面射入，貼近陰極表面形成扇形液幕墻；第二股自第一股遠(yuǎn)離陰極的一側(cè)射入，在陰極側(cè)電解液自下而上沿陰極表面流動，同時在陽極側(cè)沿陽極表面自上而下運(yùn)動，形成內(nèi)循環(huán)。由此可見，通過將射入的電解液分成兩股，第一股通過新的電解液在陰極表面形成扇形液幕墻，保護(hù)陰極免受陽極泥的污染，同時第二股驅(qū)動陰陽極之間的電解液形成內(nèi)循環(huán)，消除濃差極化。
[0045]當(dāng)采用上述射流方式時，電解液可以自陰極底部一側(cè)水平射入，或者，電解液自陰極底部兩側(cè)同時水平射入。
[0046]當(dāng)然，平行射流電解工藝也可以采用其他的射流方式，在本發(fā)明另一種實施例中，電解液成一股射入陰極與陽極間隙，電解液呈扁平狀平行于陰極表面射入，貼近陰極表面形成扇形夜幕墻，進(jìn)一步的，當(dāng)采用上述射流方式時，電解液需要自陰極底部垂直向上射入。
[0047]電流密度低是限制現(xiàn)有技術(shù)中電解工藝產(chǎn)能的主要因素，但是本發(fā)明提供的平行射流電解工藝能夠在陰陽極之間形成強(qiáng)制內(nèi)循環(huán)，促進(jìn)陰陽極之間Cu2+的