[发明专利]用于金属电解提取的电解槽

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于金属电解提取(electrowinning)的电解槽，特别用于从离子溶液中电解生产铜和其他非铁金属。

背景技术

电冶金工艺一般在包含电解浴以及多个阳极和阴极的无分隔电化学槽中进行；在这种工艺(例如电沉积铜)中，电化学反应发生在通常由不锈钢制成的阴极处，导致铜金属沉积在阴极表面上。通常阴极和阳极垂直布置，以面对面的位置交替布置。阳极固定到合适的阳极吊杆，该阳极吊杆再与和槽体一体化的正母线电接触；类似地，阴极由阴极吊杆支撑，该阴极吊杆与负母线接触。以规律间隔(通常是几天)取出阴极，从而实现收集沉积的金属。期望金属沉积物在整个阴极表面上以规律厚度生长，随着电流的通过而积累，但是已知某些金属(例如铜)会偶尔形成树枝状(dendritic)沉积物，由于它们的尖端接近面对的阳极表面，其局部以加快的更高速率生长；由于阳极和阴极间的局部距离减小，电流中的增加的部分趋向于集中在树枝状晶体的生长点，直到阴极和阳极间开始发生短路状况。这样显然导致该工艺的法拉第效率损失，因为供给电流的一部分作为短路电流而消散，而不是用来制造更多的金属。此外，建立短路状况使得时应接触点的位置局部温度升高，这又成为阳极表面损坏的原因。对于由铅片材制成的上一代阳极而言，损坏一般限于树枝状晶体尖端周围的小面积熔融；然而，当使用由涂覆催化剂的钛多孔结构(诸如网或网状片材(expanded sheet))制成的当前阳极时，情形严重得多。在此情况下，较低质量和热容量的阳极，加上较高熔点，往往涉及广泛的损坏，实际的阳极区域全部损毁。即使不发生上述情形，仍然存在打开其横过阳极网的道路的树枝状晶体的尖端可能变得焊接到其的风险，以致随后在收集产品时取出阴极成为问题。

在更先进的一代阳极中，在包封物(envelope)内插入涂覆催化剂的钛网，该包封物由固定于框架且顶上装有除雾器的可渗透隔离物(例如阳离子交换膜或聚合物材料的多孔片材)构成，如同时存在的专利申请WO2013060786所述。在此情况下，树枝状晶体朝向阳极表面的生长使得蒙受甚至在它们到达阳极表面之前就刺穿可渗透隔离物的进一步风险，由此导致装置不可避免的破坏。

因此，已经证明需要提供技术方案，允许防止因树枝状晶体沉积物在金属电解提取电解槽的阴极表面上不受控制生长造成的有害结果。

发明简述

本发明的各方面在随附的权利要求中陈述。