[发明专利]一种高杂铜阳极板电解与低铜溶液电积的装置及电解或电积方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金行业铜电解技术领域，具体涉及一种高杂铜阳极板电解与低铜溶液电积的装置及电解或电积方法，它有效解决了冶金行业铜电解技术领域中高杂铜阳极板电解困难阳极钝化、低铜溶液难以直接电积的缺点，同时该装置与方法使生产过程中消除了浓差极化，进行高电流密度运行，是一种高效电解与高效电积的方式。

背景技术

电解铜在过去一个世纪有了显著的现代化发展，即在有硫酸铜 -硫酸溶液的电解槽中用电化学方法电解不纯净的铜阳极，铜离子被传送到阴极，铜在阴极以一定的纯度富集。 主要的电化学反应包括 ：

阳极反应： Cu（不纯）→ Cu²⁺ + 2e（ 1）

阴极反应 ： Cu²⁺ + 2e → Cu（纯） （ 2）

净反应 ： Cu（不纯）→ Cu（纯）（ 3）

自从 19 世纪末铜电解工厂建立以来，铜的生产规模和生产能力得到了显著提高。在过去的几十年中，通过提高电流效率、调整配料、净化电解液、工艺的自动化操作和程序控制等措施大大增加了铜的产量。近期 Moats等人对全球通用的 56个商业用槽的工作条件进行了评价。

增加产量和提高阴极铜质量的最新方法包括使用不锈钢阴极、改善活化电解质、监控添加剂和阳极加工机组。

尽管有了这些技术的发展，但是阳极钝化还是会发生在大多数的现代化电解中，钝化是因为难溶物质的形成而抑制溶解反应的发生，特别是高杂铜阳极板由于难溶物质较多，更容易发生阳极钝化。阳极钝化会造成生产能力的损失、电耗费用增加、阴极铜的质量下降。

因此在电解铜领域中存在了产能低，综合能耗高，资金占压大，高杂铜电解困难等难题。

在铜电积方面，主要是由于浓差极化、离子浓度的影响以致在铜电积行业基本在铜离子浓度大于45克升才能高效电积并得到高品质的产品。

综合以上两种情况，其实制约生产的瓶颈就是阳极钝化和浓差极化。减少阳极钝化与消除浓差极化的影响可以有效的解决高杂阳极铜电解与低铜电积的高效生产。

因此，通过将阳极钝化降低到最低程度，可以提高全球铜的质量和降低生产成本。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种高杂铜阳极板电解与低铜溶液电积的装置及电解或电积方法，它有效解决高杂阳极铜阳极钝化及低铜溶液的浓差极化的影响，突破了高电流密度下高杂阳极铜电解和低铜溶液电积精炼技术瓶颈，实现了高杂阳极铜的高效电解与低铜溶液的高效电积。

所述的一种高杂铜阳极板电解与低铜溶液电积的装置，包括电解槽体和分液喷射进液系统，电解槽体左、右两头设有循环回液口，底部设有上清液排液口和阳极泥放空口，其特征在于分液喷射进液系统由导流道和溶液分布管连接构成，导流道悬挂于电解槽体侧壁，溶液分布管位于电解槽体底部，溶液分布管上间隔设置多组特制喷嘴，电解槽体侧壁之上铺设用于与电解槽绝缘的胶皮，胶皮上依次敷设槽间铜排和绝缘玻璃钢垫，每组特制喷嘴中间放置阴极，相邻两组特制喷嘴之间放置阳极，阳极、阴极一端槽间铜排，另一端置于绝缘玻璃钢垫上。

所述的一种高杂铜阳极板电解与低铜溶液电积的装置，其特征在于槽间铜排包括正极铜排和负极铜排，正极铜排和负极铜排分别置于电解槽体两边侧壁之上，正极铜排连接整流系统的正极和阳极，负极铜排连接整流系统的负极和阴极，正负极铜排连接整流系统。

所述的一种高杂铜阳极板电解与低铜溶液电积的装置，其特征在于溶液分布管上间隔设置一组带内螺纹连接孔，特制喷嘴一端为喷头，另一端设有与带螺纹连接孔匹配的M10螺纹口，通过螺纹连接安装在溶液分布管上。

所述的一种高杂铜阳极板电解与低铜溶液电积的装置，其特征在于阴极置于分液喷射系统的每组特制喷嘴中间，每组特制喷嘴之间间距为20~40mm，阳极置于相邻两组特制喷嘴之间，相邻的两组特制喷嘴之间间距为60~100mm。

所述装置的电解或电积方法，其特征在于溶液经过强制动力的输送，通过管路进入分液喷射系统的导流道和溶液分布管，从溶液分布管上的特制喷嘴中以1~3m/s的速度进行喷射，在电解槽内形成向上、向下的流道，同时及时补充溶液中的电解/电积的金属离子。