一種超高電流密度平行流電解槽及其出液裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有色金屬電解精煉技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種超高電流密度平行流電解槽及其出液裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在有色金屬冶煉行業(yè)內(nèi)，尤其是銅冶煉行業(yè)，其主工藝路線為:熔煉一吹煉一陽極精煉一電解精煉。其中電解精煉的原理是:將銅陽極板和陰極板交替地放置在電解槽中，給陽極板和陰極板通電，向電解槽供給循環(huán)流動的電解液，陽極板內(nèi)的銅原子失去電子變成銅離子進(jìn)入電解液，電解液中的銅離子在陰極板上得到電子變成銅原子，隨著電解過程的進(jìn)行，陽極板逐漸溶解變薄，陰極板上逐漸沉積陰極銅，最終得到純度很高、表面光亮、無粒子的陰極銅板。
[0003]隨著時間推移和行業(yè)發(fā)展，銅冶煉行業(yè)內(nèi)，優(yōu)質(zhì)銅精礦越來越少，雜質(zhì)含量較高的高雜質(zhì)銅精礦越來越多，銅冶煉企業(yè)都面臨處理高雜質(zhì)銅精礦的難題。高雜質(zhì)銅精礦，主要是指銅精礦中的鉛、鋅、砷、銻、鉍和/或錫等雜質(zhì)元素的含量較高。
[0004]以高雜質(zhì)銅精礦作為冶煉原料，使得工藝路線上的各個工序都面臨處理高雜非正常物料的問題。雖然行業(yè)技術(shù)人員采取了各種改進(jìn)措施以期在熔煉工序、吹煉工序和/或陽極精煉工序?qū)⒃香~精礦中的雜質(zhì)元素去除，以得到含雜較低的陽極板，以使得電解精煉工序能夠正常生產(chǎn)，以使得能夠得到質(zhì)量合格的陰極銅，但是，熔煉工序、吹煉工序和/或陽極精煉工序的除雜能力有限，使得電解精煉工序不可避免地還需處理高雜質(zhì)陽極板。
[0005]電解精煉工序處理高雜質(zhì)陽極板，會產(chǎn)生一系列問題:1.降低了產(chǎn)品質(zhì)量，高雜質(zhì)陽極板意味著電解過程中會產(chǎn)生更多的沉降陽極泥和漂浮陽極泥，未合理沉降的沉降陽極泥會通過多種方式影響產(chǎn)品質(zhì)量，例如機(jī)械夾雜影響陰極銅純度，表面粘附使得陰極銅表面生長大量粒子等等，大量漂浮陽極泥隨著電解液的紊流流動，在電解槽內(nèi)到處亂竄，相互污染，不能快速及時地排出電解槽，在電解液內(nèi)積聚，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品質(zhì)量，例如機(jī)械夾雜影響陰極銅純度，表面粘附使得陰極銅表面生長大量粒子等等；2.降低了電流密度，降低了產(chǎn)能，對于行業(yè)從業(yè)人員來說，常識性的操作技術(shù)是:電解精煉高雜陽極板第一要務(wù)是采用比正常生產(chǎn)時更低的電流密度，如此操作，會顯著降低電解精煉工序的產(chǎn)能；3.提高了能耗和生產(chǎn)成本，電解精煉高雜陽極板，容易產(chǎn)生陽極鈍化，容易產(chǎn)生濃差極化，陽極鈍化和濃差極化相互促進(jìn)，形成惡性循環(huán)，進(jìn)一步加劇陽極鈍化和濃差極化的程度，使得槽電壓顯著升高和電效顯著降低，提高了能耗和生產(chǎn)成本，使得陰極板上析出不該析出的金屬，降低了陰極銅的純度，嚴(yán)重的濃差極化使得需要進(jìn)一步地降低電流密度。
[0006]因此，如何改善對高雜質(zhì)陽極板的電解精煉是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]基于上述說明，本發(fā)明的目的在于提供一種超高電流密度平行流電解槽的出液裝置，在現(xiàn)有電解槽結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用該出液裝置能夠改善對高雜質(zhì)陽極板的電解精煉。本發(fā)明的另外一個目的是提供一種包括上述出液裝置的超高電流密度平行流電解槽。
[0008]為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0009]—種超高電流密度平行流電解槽的出液裝置，所述電解槽包括槽體、第一進(jìn)液裝置、出液裝置、若干塊陽極板以及若干塊陰極板；
[0010]若干塊所述陽極板和若干塊所述陰極板均搭接在所述槽體長度方向上的兩側(cè)面槽壁的上邊沿上，若干塊所述陽極板和若干塊所述陰極板在所述槽體內(nèi)交替布置且所述陽極板的數(shù)量比所述陰極板的數(shù)量多一塊且控制所述槽體內(nèi)最外側(cè)的極板均為所述陽極板，所述陽極板包括陽極板主體和吊耳；
[0011]所述第一進(jìn)液裝置包括第一進(jìn)液管、第一噴液管以及若干個設(shè)置在所述第一噴液管上且用于向所述槽體內(nèi)噴射電解液的噴嘴，所述第一進(jìn)液管的進(jìn)液口與電解液供液裝置連通以向所述第一進(jìn)液管供給電解液，所述第一進(jìn)液管的出液口與所述第一噴液管的進(jìn)液口連通，所述第一噴液管固定設(shè)置于所述槽體長度方向上的內(nèi)側(cè)面槽壁的下部或所述槽體的內(nèi)底面槽壁上，任一個所述噴嘴均對應(yīng)于相鄰的所述陽極板與所述陰極板之間的間隙以用于向相鄰的兩塊所述陽極板與所述陰極板之間的間隙噴射電解液；
[0012]所述出液裝置包括出液口，所述出液口設(shè)置于所述槽體長度方向上內(nèi)側(cè)面槽壁的上部，且與電解液液面平齊，且所述出液口的長度不小于最外側(cè)兩個所述噴嘴之間的距離且小于所述槽體長度方向上內(nèi)側(cè)面槽壁的長度，且所述出液口的長度方向上的兩端分別位于相應(yīng)的最外側(cè)的所述陽極板與所述槽體寬度方向上內(nèi)側(cè)面槽壁之間，所述出液口與電解液儲液裝置連通以用于將所述槽體內(nèi)的電解液回流。
[0013]優(yōu)選的，所述出液口為制作所述槽體過程中在所述槽體長度方向側(cè)面槽壁上預(yù)設(shè)的開口。
[0014]優(yōu)選的，所述槽體還包括兩個分別位于所述槽體寬度方向上兩個側(cè)面槽壁上的溢流口 ；
[0015]所述出液裝置為出液箱，所述出液口設(shè)置在所述出液箱上，所述出液箱固定設(shè)置于所述槽體長度方向上內(nèi)側(cè)面槽壁的上部，且位于若干塊所述陽極板和所述陰極板的側(cè)面與固定設(shè)置所述出液箱的內(nèi)側(cè)面槽壁之間的間隙內(nèi)，所述出液箱的兩端各設(shè)置有用于與所述溢流口密封連接以使得電解液回流的連接管，所述出液箱上除所述出液口和所述連接管之外的部位均為防止電解液流入或流出的結(jié)構(gòu)。
[0016]優(yōu)選的，所述出液箱還包括設(shè)置于所述出液箱上、用于在電解周期內(nèi)升高所述電解槽內(nèi)電解液液面至與所述陽極板主體的上邊沿齊平或降下所述電解槽內(nèi)電解液液面至低于所述陽極板主體的上邊沿的液面調(diào)節(jié)組件，所述液面調(diào)節(jié)組件的長度方向上的兩端分別位于相應(yīng)的最外側(cè)的所述陽極板與所述槽體寬度方向上內(nèi)側(cè)面槽壁之間。
[0017]優(yōu)選的，所述出液箱還包括設(shè)置于所述連接管內(nèi)、用于平衡所述連接管內(nèi)的電解液液流內(nèi)外氣壓的呼吸管，所述呼吸管的頂端露出所述出液箱內(nèi)的電解液液面，所述呼吸管的底端位于所述連接管與所述出液箱的連接處所在水平面的下方。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種超高電流密度平行流電解槽的出液裝置，所述出液裝置包括出液口，所述出液口設(shè)置于所述槽體長度方向上側(cè)面槽壁的上部，且與電解液液面平齊，且所述出液口的長度不小于最外側(cè)兩個所述噴嘴之間的距離且小于所述槽體長度方向上內(nèi)側(cè)面槽壁的長度，且所述出液口的長度方向上的兩端分別位于相應(yīng)的最外側(cè)的所述陽極板與所述槽體寬度方向上側(cè)面槽壁之間，所述出液口與電解液儲液裝置連通以用于將所述槽體內(nèi)的電解液回流，配以通過第一進(jìn)液裝置上的噴嘴向相鄰的陽極板和陰極板之間的間隙供給電解液，二者結(jié)合，一個平行式進(jìn)液，一個平行式出液，使得第一噴液管中的電解液從噴嘴噴出后全部進(jìn)入相鄰陽極板和陰極板之間的間隙，然后只在上下方向和槽體寬度方向上流動，然后從出液裝置上的出液口流出，使得從噴嘴噴出的電解液只在相鄰陽極板和陰極板之間的間隙中流動，與陽極板或陰極板的長寬側(cè)面平行地流動，只有上下方向和槽體寬度方向上的流動，沒有沿槽體長度方向上的流動，不向其余地方流動，流向單一，不再產(chǎn)生紊流，相鄰間隙內(nèi)的電解液不互相對流摻混，形成一個個單獨(dú)且緊鄰的小電解槽，相鄰小電解槽內(nèi)的電解液不互相對流摻混干擾，從而使得電解槽內(nèi)的電解液沒有紊流，漂浮陽極泥可以快速隨電解液流動排出電解槽，沉降陽極泥可以快速沉降，不會像原來一樣隨著電解液紊流在槽體寬度方向、長度方向和上下方向上到處流動，到處亂竄，影響電解精煉的正常進(jìn)行；從而使得每個小電解槽相互獨(dú)立，產(chǎn)生漂浮陽極泥和沉降陽極泥多的小電解槽和產(chǎn)生漂浮陽極泥和沉降陽極泥少的小電解槽不會相互摻混污染，提高了產(chǎn)品陰極銅板的質(zhì)量。綜上，在上述第一進(jìn)液裝置的基礎(chǔ)上，配以本發(fā)明提供的出液裝置，實(shí)現(xiàn)了電解液以平行于陽極板和陰極板長寬側(cè)面的方式進(jìn)入，然后以平行于陽極板和陰極板長寬側(cè)面的方式流出，從而改善了對高雜質(zhì)陽極板的電解精煉。
[0019]本發(fā)明還提供一種超高電流密度平行流電解槽，包括槽體、第一進(jìn)液裝置、出液裝置、若干塊陽極板以及若干塊陰極板；
[0020]若干塊所述陽極板和若干塊所述陰極板均搭接在所述槽體長度方向上的兩側(cè)面槽壁的上邊沿上，若干塊所述陽極板和若干塊所述陰極板在所述槽體內(nèi)交替布置且所述陽極板的數(shù)量比所述陰極板的數(shù)量多一塊且控制所述槽體內(nèi)最外側(cè)的極板均為所述陽極板，所述陽極板包括陽極板主體和吊耳；
[0021]所述第一進(jìn)液裝置包括第一進(jìn)液管、第一噴液管以及若干個設(shè)置在所述第一噴液管上且用于向所述槽體內(nèi)噴射電解液的噴嘴，所述第一進(jìn)液管的進(jìn)液口與電解液供液裝置連通以向所述第一進(jìn)液管供給電解液，所述第一進(jìn)液管的出液口與所述第一噴液管的進(jìn)液口連通，所述第一噴液管固定設(shè)置于所述槽體長度方向上的內(nèi)側(cè)面槽壁的下部或所述槽體的內(nèi)底面槽壁上，任一個所述噴嘴均對應(yīng)于相鄰的所述陽極板與所述陰極板之間的間隙以用于向相鄰的兩塊所述陽極板與所述陰極板之間的間隙噴射電解液；
[0022]所述出液裝置為上述任意一項(xiàng)所述的出液裝置。
[0023]優(yōu)選的，對應(yīng)于相鄰所述陽極板與所述陰極板之間的間隙的所述噴嘴的噴口位于所述陰極板的金屬沉積面所在的豎直面垂直距離9mm之內(nèi)。
[0024]優(yōu)選的，所述第一進(jìn)液裝置還包括若干個支撐件以及鎖緊裝置；
[0025]所述第一噴液管通過若干個所述支撐件固定設(shè)置于所述槽體長度方向上的內(nèi)側(cè)面槽壁上或所述槽體的內(nèi)底面槽壁上，且所述第一噴液管與所述支撐件活動連接以用于當(dāng)所述第一噴液管受到外力轉(zhuǎn)矩時，所述第一噴液管可以繞其軸向中心線自轉(zhuǎn)，且所述第一噴液管的進(jìn)液口與所述第一進(jìn)液管的出液口旋轉(zhuǎn)密封連接以用于當(dāng)所述第一噴液管受到外力轉(zhuǎn)矩時，所述第一噴液管可以繞其軸向中心線自轉(zhuǎn)而所述第一進(jìn)液管固定不動；
[0026]所述第一噴液管與所述鎖緊裝置連接以用于當(dāng)外力轉(zhuǎn)矩消失時，鎖緊所述第一噴液管停止其自轉(zhuǎn)。
[0027]優(yōu)選的，當(dāng)所述第一噴液管固定設(shè)置于所述槽體長度方向上的內(nèi)側(cè)面槽壁的下部時，所述第一進(jìn)液裝置還包括若干個軸承、齒輪、動力機(jī)構(gòu)、程控切斷閥以及自轉(zhuǎn)角度檢測器;
[0028]所述第一噴液管通過所述軸承與所述支撐件連接，每個所述支撐件對應(yīng)一個所述軸承，所述第一噴液管與所述軸承的內(nèi)圈固定連接，所述支撐件與所述軸承的外圈固定連接;
[0029]所述齒輪設(shè)置于所述第一噴液管上且靠近所述第一噴液管與所述第一進(jìn)液管連接處的部位，所述齒輪與所述動力機(jī)構(gòu)連接以用于當(dāng)所述動力機(jī)構(gòu)輸出轉(zhuǎn)矩時，所述第一噴液管可以繞其軸向中心線自轉(zhuǎn)而所述第一進(jìn)液管固定不動；
[0030]所述自轉(zhuǎn)角度檢測器設(shè)置于所述第一噴液管上、用于監(jiān)測所述噴嘴的噴口朝向在所述第一噴液管自轉(zhuǎn)的過程中的變化，所述自轉(zhuǎn)角度檢測器與控制系統(tǒng)電連接以用于向所述控制系統(tǒng)提供所述噴嘴的噴口朝向的變化信號；
[0031 ] 所述程控切斷閥設(shè)置于所述第一進(jìn)液管的進(jìn)液口處，且所述程控切斷閥與所述控制系統(tǒng)電連接；
[0032]在垂直于所述第一噴液管的長度方向且重合于所述噴嘴的長度方向的豎直平面內(nèi)，定義所述噴