專利名稱：平流式電解槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到金屬的水溶液電解法生產(chǎn)設(shè)備，尤其是電解槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
金屬、如銅的電解精煉，是將經(jīng)過(guò)火法提煉的銅鑄成陽(yáng)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(yáng)極和陰極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到使銅純化的效果。陽(yáng)極上的銅和電位較負(fù)的賤金屬溶解進(jìn)入溶液，而貴金屬和硒、碲等不溶，成為陽(yáng)極泥沉積于電解槽底(可收集作為提煉貴金屬等的原料)。溶液中的銅在陰極優(yōu)先析出，而其它電位較負(fù)的賤金屬不能在陰極上析出，留于電解液中，待電解液定期凈化時(shí)除去。這樣，陰極上析出的金屬銅純度很高(可達(dá)99.95％)以上，稱為電解銅或簡(jiǎn)稱電銅。
電解槽是電銅生產(chǎn)的基本設(shè)備，銅電解精煉過(guò)程中的上述電化學(xué)反應(yīng)都是在電解槽內(nèi)完成的。
電解過(guò)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(yáng)極上發(fā)生銅的溶解(其電極反應(yīng)為cu－2e－→cu2＋)，假如陽(yáng)極附近溶液中的銅離子cu2＋不能及時(shí)擴(kuò)散出去，則該處溶液中的cu2＋濃度將高于本體溶液中的濃度，使陽(yáng)極的電極電位更正于按本體溶液的濃度所計(jì)算的電極電位；同時(shí)，在陰極上發(fā)生金屬銅的析出(cu2＋＋2e－→cu)，如果溶液中的cu2＋來(lái)不及補(bǔ)充上去，則陰極附近的cu2＋將小于本體溶液的濃度所計(jì)算的電極電位，這種由于電極附近離子濃度的變化而引起的電極電位發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為濃差極化。濃差極化對(duì)電解精煉具有重大影響，如不及時(shí)采取一定的技術(shù)措施來(lái)減小濃差極化現(xiàn)象，就將發(fā)生陽(yáng)極附近的cu2＋濃度達(dá)到飽和甚至過(guò)飽和狀態(tài)，使陽(yáng)極的繼續(xù)溶解發(fā)生困難，造成“陽(yáng)極鈍化”，使槽電壓明顯升高，引起不需要的其它陽(yáng)極反應(yīng)(如析出氧氣)，導(dǎo)致電解精煉過(guò)程無(wú)法進(jìn)行；同時(shí)，在陰極附近，由于cu2＋濃度的貧化，將導(dǎo)致雜質(zhì)元素在陰極上放電析出，嚴(yán)重降低電銅的質(zhì)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(kuò)散速度的方法來(lái)使它減小。為此，銅電解精煉過(guò)程必須在使電解液不斷循環(huán)流通(起攪拌作用)和具有一定溫度的條件下進(jìn)行。此外，為了獲得致密、平滑的陰極銅，還需向電解液中加入膠體物質(zhì)和其它表面活性物質(zhì)，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(huán)流通，這是至關(guān)重要的工藝技術(shù)條件之一。
迄今使用的電解槽，由于其結(jié)構(gòu)的局限，槽內(nèi)電解液循環(huán)流通的路線和方式是加溫后的電解液從槽子一端引入而由另一端導(dǎo)出，有“上進(jìn)下出”和“下進(jìn)上出”兩種方式。由于其基本流動(dòng)方向是垂直于極板表面的，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(huán)流通的速度，這樣一來(lái)，又容易弄巧成拙，使應(yīng)該沉降于電解槽底的富含貴金屬的陽(yáng)極泥重新泛起，使之沾附于電銅的電結(jié)晶界面上，不但增加貴金屬的損失，而且會(huì)影響銅的化學(xué)純度和結(jié)晶質(zhì)量。
1973年，日本小名濱焙煉精煉銅廠新投產(chǎn)的第三號(hào)電解車間采用特大型組合電解槽(即將一個(gè)像游泳池式的大容器用包裹銅皮的T型鋁皮橫梁分隔成多個(gè)小電解槽，整個(gè)大容器的電解液是連通的)，較好的解決了電解液平行于電極的渠道式流動(dòng)。但這種特大型組合電解槽至今沒(méi)有獲得推廣，目前最普遍使用的還是單個(gè)電解槽，因?yàn)橄鄬?duì)來(lái)說(shuō)，單個(gè)電解槽具有安裝基建費(fèi)用低廉、易于搬運(yùn)更換、作業(yè)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(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的就是改變電解槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使電解槽在不改變電解液傳統(tǒng)供給方式的前提下，在單個(gè)電解槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)電解液平行于極板流動(dòng)。
本實(shí)用新型是通過(guò)這樣的方式實(shí)現(xiàn)的在電解槽平行于極板的一側(cè)設(shè)置供液口，而在另一側(cè)設(shè)置排液口，使電解液進(jìn)入電解槽后，呈平行于極板的方式流動(dòng)，然后從極板的另一端導(dǎo)出。
本實(shí)用新型所述的電解槽可以有效地改善單個(gè)電解槽內(nèi)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(xiàn)象，提高電銅的純度和結(jié)晶質(zhì)量，降低槽電壓，減少電能消耗，同時(shí)也是防止“陽(yáng)極鈍化”的有效手段之一；本裝置可避免陽(yáng)極泥泛起，減少貴金屬的損失。由于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(shí)現(xiàn)的，使用這種電解槽無(wú)需對(duì)廠方設(shè)施作任何變動(dòng)，所以無(wú)論對(duì)于新廠、老廠都極易推廣應(yīng)用。由于濃差極化現(xiàn)象對(duì)于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于銅的電解精煉，也適用于其它金屬的電解精煉或電解沉積，具有廣泛的適應(yīng)性和應(yīng)用范圍。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖1為本實(shí)用新型主、后視剖視圖。
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(yáng)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(shí)施例中所述電解槽，其供液位置設(shè)置在電解槽平行于極板一側(cè)的中部，而排液位置設(shè)置在另一側(cè)的上部和下部，使電解液的流動(dòng)方式為平行于極板的對(duì)角流動(dòng)，如圖2中短箭頭所示，并且供液槽與排液槽采用暗槽形式。
權(quán)利要求1.一種平流式電解槽，屬于金屬的水溶液電解法生產(chǎn)設(shè)備，包括槽體和極板，其特征在于電解液的供液位置設(shè)置在電解槽平行于極板的一側(cè)，排液位置設(shè)置在電解槽平行于極板的另一側(cè)。
2.按照權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于供液位置設(shè)置在電解槽平行于極板一側(cè)的中部，而排液位置設(shè)置在電解槽平行于極板另一側(cè)的上部與下部。
專利摘要本實(shí)用新型涉及到金屬的水溶液電解法生產(chǎn)設(shè)備，尤其是電解槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其特征是電解液的供液位置設(shè)置在電解槽平行于極板的一側(cè)，排液位置在電解槽平行于極板的另一側(cè)。其目的是使電解槽在不改變電解液傳統(tǒng)供給方式的前提下，在單個(gè)電解槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)電解液平行于極板流動(dòng)。本實(shí)用新型所述的電解槽可以有效地改善單個(gè)電解槽內(nèi)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(xiàn)象，提高電解金屬的質(zhì)量，降低槽電壓，減少電能消耗。
文檔編號(hào)C25C7/00GK2068512SQ9020406
公開(kāi)日1991年1月2日 申請(qǐng)日期1990年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1990年3月31日
發(fā)明者黃生明, 丁昆 申請(qǐng)人:云南專利技術(shù)開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)讓公司