[发明专利]不锈钢电解板

说明书

相关申请

本PCT国际申请要求2005年3月9日提交的澳大利亚临时专利申请No.2005901127的优先权，通过引用将其结合到本文中。2005年11月16日提交的美国专利申请No.11/281,686也要求了AU 2005901127的权益。

发明领域

本发明涉及电解板，尤其涉及适用于金属的电解回收的基本永久阴极板。

本发明主要被开发作为基本永久不锈钢阴极板，该阴极板适用于铜阴极的电解沉积。通过阴极的表面面层(finish)特性可增强电解沉积的操作附着(operational adherence)；下文将参考这种应用描述这一开发。然而，可理解的是，本发明不限于这一具体应用领域。

发明背景

在整个说明书中对现有技术的任何讨论不应被认为是：承认这种现有技术在本领域中是普遍已知的或构成公知常识的一部分。

铜的电解精炼包括从约99.7％Cu的不纯阳极电解溶解铜，及然后将溶解的铜以纯态选择性镀覆到阴极上。这种反应发生在含有电解质的槽中，该电解质基本上是硫酸铜与硫酸的混合物。

存在各种用于金属的电解精炼的工艺和装置。对于铜的电解沉积，当前工业最佳实施是针对“永久(permanent)”不锈钢阴极板的制备和应用。该实施主要是基于澳大利亚昆士兰Mount Isa Mines的JimPerry等的原始工作(和专利)。该技术在整个工业中通常被称作ISAPROCESS^技术。

ISA PROCESS^技术(也为ISA PROCESS^2000^TM)是Mount Isa MinesLimited的商标并且已在澳大利亚、奥地利、比利时、加拿大、智利、中国、塞浦路斯、埃及、英格兰、德国、印度、印度尼西亚、伊朗、日本、缅甸、墨西哥、秘鲁、俄罗斯、南非、西班牙、瑞典、泰国和美国被许可。

在该工艺中，将不锈钢阴极母板浸入具有铜阳极的电解槽中。电流的施加致使未精炼的基体金属从阳极溶解入电解槽内，且随后以精炼的形式沉积在母板的阴极片上。然后首先通过折曲阴极板以造成至少部分铜沉积物从其分离，且然后通过楔入剥离(wedge stripping)和气喷(gas blasting)该片上其余的铜，将电解沉积的铜从该片上剥离。

通过使用插入到钢片和在铜的上部边缘处的沉积铜之间的刀状片或刀形楔(knife-edge wedges)进行该剥离。作为选择，可通过使带有铜的阴极穿过捶击工位来自动进行剥离，在该捶击工位中，从两侧靠近其上部边缘剧烈敲击沉积的铜。这松动了铜上部边缘，然后通过将一股或多股空气流导入钢与松动的铜的上部边缘之间的微小空隙来完成剥离。然而，更优选通过本申请人开发并作为澳大利亚专利No.AU712,612获得专利权的挠曲装置，或者通过相关方法(美国专利US4,840,710)来实现剥离。

阴极母板通常由不锈钢片和连接至该片的顶部边缘以保持和支撑电解槽中的阴极的吊杆组成。

ISA PROCESS^利用多槽系统，该多槽被串联布置以形成实用部分(practical section)。在该槽中，平行连接电极、阳极的铜和阴极。

作为可替代ISA PROCESS^的方案，另一方法是使用较高纯度铜的始极片(starter sheet)作为将铜电沉积到其上的阴极基底。这些始极片是在特殊的电解槽中通过将铜24小时地电沉积到硬轧的铜或钛母板上制备的。

始极片的制备包括片的洗涤、矫直和加强。然后通过所附铜条的环而将该片悬挂在轧制铜吊杆上。

ISA PROCESS^与常规始极片技术之间的基本差异在于，ISAPROCESS^使用“永久”的可再利用的阴极母板代替不可再利用的铜始极片。

该技术的关键要素是ISA PROCESS^阴极板的有专利权的设计。该板本身由“316L”不锈钢制成，其被焊接至不锈钢矩形中空型材吊杆上。为了电导率和抗腐蚀性，该吊杆包封有电镀铜。

不锈钢是含有极低碳含量(相对于低碳钢)和各种铬含量的铁基金属。铬与氧结合形成抗氧化的附着表面膜。ISA PROCESS^阴极板的316L不锈钢具有大约如下的组成：＜0.03％的碳、16-18.5％的铬、10-14％的镍、2-3％的钼、＜2％的锰、＜1％的硅、＜0.045％的磷、＜0.03％的硫和余量的铁。