專(zhuān)利名稱(chēng)：增進(jìn)電解中電流效率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于增進(jìn)電解中電流效率的方法。根據(jù)該方法，首先計(jì)算出理論電解槽電壓，并與測(cè)量電壓比較。不斷地監(jiān)視電解槽電壓理論值與測(cè)量值之間的累積差異，當(dāng)該差異與電流效率成比例時(shí)，便能夠連續(xù)獲得關(guān)于處理情況的信息。電流效率的下降是電極之間發(fā)生短路的明顯標(biāo)志，且從電解電流效率方面考慮，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法有可能將短路電流排除工作集中于正確的電解槽組。
在金屬的電解處理中，所期望金屬沉積在電極，即陰極的表面上。在電解槽內(nèi)電流的幫助下執(zhí)行的處理，其中一排由導(dǎo)電金屬構(gòu)成的平板狀陽(yáng)極和平板狀陰極交替地浸沒(méi)在當(dāng)前的液體，即電解液之中。在電解處理中，所期望金屬會(huì)通過(guò)如下方法沉淀在陰極上，即或者使用由與待沉淀金屬相同的金屬所構(gòu)成的可溶性陽(yáng)極，或者使用不可溶性陽(yáng)極。例如在銅電解精煉時(shí)使用的是可溶性陽(yáng)極，在例如電解沉積(electrowinning)鎳或鋅時(shí)使用的是不可溶性陽(yáng)極。
在銅電解精煉中，不純的所謂陽(yáng)極銅通過(guò)電流而溶解，溶解的銅還原在陰極板上，成為非常純的、所謂的陰極銅。使用基于硫酸的硫酸銅作為電解液。在處理開(kāi)始時(shí)，可以使用銅起始片(startingsheet)或者所謂的永久陰極作為陰極板，該永久陰極可以用耐酸鋼或鈦制成。使用一個(gè)或多個(gè)整流器作為電解的電流源。使用的典型電流密度為250-320A/m2，且電流為直流電(DC)。電解在分隔的電解槽內(nèi)發(fā)生，其中陽(yáng)極-陰極對(duì)的數(shù)目每個(gè)設(shè)備與每個(gè)設(shè)備都不同，但典型地為30-60對(duì)。在不同設(shè)備里電解槽的數(shù)目也不同。陽(yáng)極14-21天溶解，而陰極周期則為7-10天。
設(shè)備的生產(chǎn)能力取決于電流密度、電解槽的數(shù)量，并取決于時(shí)間和設(shè)備的電流效率。該效率表示設(shè)備中正在使用(通電)的電解槽暫時(shí)有多好，以及用于沉積銅的電流有多好。通過(guò)提高所施加的電流密度、建造更多的電解槽或增進(jìn)效率便能夠提高電解設(shè)備(electrolyticplant)的能力。
在考察銅電解處理的能力和經(jīng)濟(jì)效率時(shí)，電流效率是基本的參數(shù)。該術(shù)語(yǔ)表明了施加用于在陰極上沉積銅的電流與理論計(jì)算出的在該電流下沉積的最大量相比較的比例。在實(shí)踐中，陽(yáng)極與陰極之間發(fā)生的短路會(huì)極大地降低電流效率。在短路中，電流直接從一個(gè)電極流動(dòng)到另一個(gè)電極而不會(huì)從電解液中沉積銅。這樣，電流便會(huì)流走而浪費(fèi)掉了。
在先前技術(shù)中，美國(guó)專(zhuān)利4,038,162說(shuō)明了一種用于阻止和消除短路，借此提高電流效率的方法。該方法以例如在磁場(chǎng)的幫助下測(cè)量整體電流為基礎(chǔ)，之后將自動(dòng)陰極替代裝置引導(dǎo)到某個(gè)位置，在該處該設(shè)備用新的陰極替代短路陰極。
電解處理中有多種不同的因素會(huì)影響短路的發(fā)生，例如電流分布、電解液中的雜質(zhì)和陽(yáng)極性能。在處理中出現(xiàn)的擾動(dòng)能夠通過(guò)短路的上升而容易地看出來(lái)。日常電解處理中的短路數(shù)目可以認(rèn)為是處理情況的良好指示。目前都是手動(dòng)地觀察和消除短路，這在實(shí)踐中意味著每天要做大量的工作。
根據(jù)本發(fā)明，開(kāi)發(fā)出了增進(jìn)電流效率的連續(xù)方法，借此連續(xù)地測(cè)量電解槽組的電解槽電壓，并將電解槽電壓與計(jì)算出的電解槽電壓相比較，且使電壓的累積差異與電流效率成比例，從而將短路排除工作集中于具有最低電流效率的電解槽組上。從而本發(fā)明以電解處理中不同測(cè)量數(shù)據(jù)的信息以及該信息的使用為基礎(chǔ)。執(zhí)行本發(fā)明不再需要手動(dòng)檢查每個(gè)隔離的電解槽組，而是能夠?qū)⒐ぷ骷杏诟游ｋU(xiǎn)的電解槽組上，從而能夠提高整個(gè)電解設(shè)備的電流效率。本發(fā)明的基本特點(diǎn)見(jiàn)附加權(quán)利要求書(shū)。
在所開(kāi)發(fā)的方法中，首先以處理的測(cè)量和變量為基礎(chǔ)計(jì)算出理論電解槽電壓。所使用的處理測(cè)量是溫度和電解液的成分以及所使用的電流。變量是電極之間的間隔和電解槽電壓測(cè)量點(diǎn)之間的電解槽數(shù)目。當(dāng)理論電解槽電壓與測(cè)量電壓相比較時(shí)，有可能獲得電解槽組短路情況的信息。在實(shí)踐中，值得測(cè)量每半組(half group)的電解時(shí)電解槽電壓，同由于陽(yáng)極通常以半組來(lái)改變，而電解槽電壓也相應(yīng)地改變。下文中，“電解槽組”也表示各個(gè)半組或其他實(shí)體，其中陽(yáng)極同時(shí)加以改變。電解槽電壓測(cè)量值與理論值之間的差異越大，組中短路的數(shù)目越高。從而有可能獲得關(guān)于電解槽組情況的有價(jià)值附加信息，用于控制處理和用于控制短路排除工作。當(dāng)工作集中于危險(xiǎn)電解槽組時(shí)，由于無(wú)需挨個(gè)檢查運(yùn)行良好的電解槽組，所以不會(huì)產(chǎn)生任何破壞。短路情況的大概情況也比以前要更清楚。
處于預(yù)報(bào)電流效率的目的，可以使用一種模型，其由多個(gè)陰極周期(cathode cycle)系列構(gòu)成。由測(cè)量系列，對(duì)每個(gè)陰極周期，理論的和測(cè)量的電解槽電壓累積差異被計(jì)算，其與所獲得的電流效率成比例。所執(zhí)行的檢測(cè)結(jié)果顯示出，累積差異與所獲得的電流效率之間的依賴(lài)性非常成線(xiàn)性。據(jù)觀察，在實(shí)踐中該方法預(yù)測(cè)待獲得電流效率的精度為±1％。
因此在實(shí)踐中，電解槽組中的電解槽電壓以在線(xiàn)形式，換言之連續(xù)地加以測(cè)量。由電解槽電壓理論值與計(jì)算值之間的差異，有可能推導(dǎo)出所研究組或半組的電流效率。首先攻克具有最低電流效率的電解槽組的短路。因此有可能避免擾動(dòng)運(yùn)行良好的組，而是僅集中于需要立即關(guān)注的組。與傳統(tǒng)手工操作相比，通過(guò)本方法有可能增進(jìn)整個(gè)電解設(shè)備的電流效率。此外能夠節(jié)約勞動(dòng)力成本。
權(quán)利要求
1.一種用于增進(jìn)電解中電流效率的方法，其特征在于，在電解處理中測(cè)得的變量的輔助下，使計(jì)算出的電解槽的理論電解槽電壓連續(xù)地與測(cè)得的實(shí)時(shí)電解槽電壓相比較，并且電壓的累積差異與電流效率成比例，從而將短路排除工作集中于具有最低電流效率的電解槽組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，電解液的溫度和組成、電極之間的間隔、電解槽的數(shù)目和電流是用于理論電解槽電壓的計(jì)算所使用的變量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，理論電解槽電壓與測(cè)得的電解槽電壓的累積差值與所獲得的電流效率之間具有線(xiàn)性聯(lián)系。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于增進(jìn)電解中電流效率的方法。根據(jù)本方法，首先計(jì)算出理論電解槽電壓，并與測(cè)量電壓相比較。不斷地監(jiān)視電解槽電壓理論值與測(cè)量值之間的累積差異，當(dāng)該差異與電流效率成比例時(shí)，便能夠不斷地獲得處理狀況的信息。電流效率的下降是電極之間短路的明顯指標(biāo)，所以從電解電流效率的角度看，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法，有可能將短路消除工作集中在正確的電解槽組上。
文檔編號(hào)C25C7/06GK1516753SQ02812221
公開(kāi)日2004年7月28日 申請(qǐng)日期2002年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月25日
發(fā)明者阿里·蘭塔拉, 亨利·維坦恩, 維坦恩, 阿里 蘭塔拉 申請(qǐng)人:奧托庫(kù)姆普聯(lián)合股份公司