CN102424990B - 一种连续给料循环电积方法 - Google Patents

Abstract

一种连续给料循环电积方法，包括如下步骤：a、将一台配备循环泵的电积槽注满原料液，接通电源，启动循环泵，调节循环泵流量，启动直流电源，使料液在电积槽内循环流动电积，累计电积时间达到生产要求时，从电积槽内取样分析；b、当取样分析数据达到生产要求时，启动原料液输送泵，开始连续电积作业，以相同的间隔时间在电积槽出料口取样分析，并根据分析结果调节原料液流量。对于高浓度的原料液，可以将两台以上的独立配备循环泵的电积槽串联循环电积。本发明改善了传质速率，实现了连续生产，提高了电积槽的处理能力，减少了操作人员的劳动强度，扩大了电积槽的应用范围和领域。本方法不仅适用于电积，也适用于电解和化合物的电化学合成。

Description

一种连续给料循环电积方法

【技术领域】

本发明涉及电化学领域，特别是涉及一种连续给料循环电积方法。

【背景技术】

电积（解）法具有许多优点，被称为“环境友好”技术。电解法通常特指溶解金属或分解化合物，电积法通常指还原某种金属离子为单质或将某种化合物转化为还原态。电解法与电积法使用的设备往往结构相同，只是其电极材料有所不同，以及反应目的实现在阴极区或阳极区的不同。金、银、铜、镍等贵金属或有色金属的回收采用电积法，氯的制备、高锰酸钾的生产、氰化物的分解等采用电解法。

电积法是回收贵金属和部分有色金属常用且有效的方法。目前所使用的大部分反应器是从平行板式电积槽衍生而来。平板式电积槽的阴极结构简单，产物易分离，但阴极面积小。其在处理高浓度金属溶液并不要求一次性回收率时能满足生产要求，比如用于生产阴极铜。如果处理低浓度金属溶液并且要求得到较高的金属回收率，则回收效果差，无法到达要求。

单台平行板式电积槽存在两大缺点：一是极水比（反应器有效电极表面积与有效容积之比）小，二是传质条件差。两大缺点导致电积槽效率低，即通常所说的电积率低或处理能力低。

【发明内容】

本发明旨在解决上述问题而提供一种通过高效的连续给料和槽内循环电积来大幅提高电积槽的处理能力和电积率，并可扩大电积设备的工业应用范围和领域的连续给料循环电积方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种连续给料循环电积方法，该方法包括如下步骤：

a、将一台配备循环泵的电积槽注满原料液，接通电源，启动循环泵，调节循环泵流量为1~10倍电积槽有效容积；启动直流电源，根据所处理的物料特性和电积槽类型，调节直流电压在2~120V范围，使料液在电积槽内循环流动电积，在累计电积时间0.5~4小时后，从电积槽内取样分析料液浓度；

b、当料液浓度达到工艺要求时，启动原料液输送泵开始连续电积作业，原料液流量控制在电积槽有效容积的0.4~2倍范围，以1~4小时的时间间隔在电积槽出料口处取电积后的料液进行分析，根据分析结果调节原料液流量。

本发明提供了一种连续给料循环电积方法，该方法包括如下步骤：

A、将至少两台独立配备循环泵的电积槽串联，原料液靠电积槽的液位差从高液位电积槽流入低液位电积槽；

B、将串联的每台电积槽注满原料液，分别接通电源，启动各自循环泵，调节循环泵流量为1~10倍电积槽有效容积；启动直流电源，根据所处理的物料特性和电积槽类型，调节直流电压在2-120V范围，使料液在各自的电积槽内循环流动电积，根据原料液原始浓度的高低，在累计电积时间0.5~4小时后，从各电积槽内取样分析料液浓度；

C、当料液浓度达到工艺要求时，启动原料液输送泵开始连续电积作业，原料液流量控制在电积槽有效容积的0.4~5倍范围，以1~4小时的时间间隔在各电积槽出料口处取电积后的料液进行分析，根据分析结果调节原料液流量。

步骤（A）中，所述液位差为20~100毫米。

所述阴极为比表面积2~150平方米/千克的板状、网状或多孔形状导电材料。

所述阴极为碳钢或不锈钢板、碳钢或不锈钢纤维棉、铜或镍纤维棉、泡沫铜泡沫铁或泡沫镍板材、碳或活性炭纤维毡纤维布、活性炭颗粒或导电陶瓷球中的一种。

所述电积槽为平行板式电极电积槽、辐射式电极电积槽、同心圆电极电积槽或三维电极电解槽中的一种。

该方法用于分解某种物质的电解反应或合成某种化合物的电化学反应。

本发明的贡献在于，其有效解决了没有槽内循环工艺的电积槽因极水比小及传质条件差而导致其在处理低浓度原料液时无法提高电积槽的处理能力和电积率的问题。本发明的方法改善了传质速率，简化了生产操作，实现了连续生产，大幅度地提高了设备的电积率，满足了工业应用的要求，扩大了电积设备的工业应用范围和领域。此外，该方法还减少了操作人员的劳动强度，提高了电积槽运行的稳定性，降低了生产成本。本发明方法不仅适用于电积领域，同样适用于电解领域。

【附图说明】

图1是本发明实施例1电积方法示意图。

图2是本发明实施例2电积方法示意图。

【具体实施方式】

下列实施例是对本发明的进一步解释和说明，对本发明不构成任何限制。

实施例1

如图1所示，平行板式电极电积槽10有效容积700升，电积槽包含11片阳极和10片阴极，电积槽阴极装载5千克的碳钢纤维棉。电积槽的直流电源为500A/12V可控硅整流器，电积电压3.5V，试验用流量计为玻璃转子流量计，循环泵流量为400~4000升/小时，原料液输送能力为100~1000升/小时。电积槽安装一台CS-9型磁力驱动循环泵31，从电积槽出料口12抽出原料液循环输送到该电积槽进料口11，保持原料液在电积槽内循环流动，使原料液在电积槽内的流动方向与原料液循环流动方向一致。

图1所示的电积方法中，将电积槽注满浓度292.5毫克/升的含银原料液，接通电源，启动循环泵31，调节循环泵流量为3500升/小时，其相当于电积槽有效容积的5倍。开启电积槽配套的可控硅整流器，根据所处理的银原料液物料特性和平行板式电极电积槽，调节电压为3.5V，开始循环电积。电积2小时后，从电积槽内取样分析，当料液浓度达到工艺要求时，启动原料液输送泵34，调节原料液流量为320升/小时，通过电积槽进料口11连续给料，开始连续电积作业。以相同的间隔时间2小时在电积槽10出料口13处取样检测银浓度，根据检测结果调节原料液给料流量，直至达到生产要求。其试验结果见下表1。

表1 连续给料一台电积槽回收电镀洗水中银的工业试验结果

取样日期	原料液银浓度（毫克/升）	排液银浓度（毫克/升）
			第一天	292.5	0
第二天	292.5	0.312
			第三天	292	0.242
第九天	166	2
			第二十四天	80	0
第三十二天	70	2.6
			第三十六天	125	0.7
第四十一天	68.1	0.42

该方法还可以用于分解某种物质的电解反应或合成某种化合物的电化学反应。

如图1所示，实现上述电积方法的平行板式电极电积槽10包括电积槽体14、密封罩15、电积阴极16、电积阳极（图中未示出）。电积槽体14为塑胶或金属衬绝缘材料的槽状体，用于安装电极和盛装原料液。密封罩15为长方形的塑胶槽状体，其与电积槽体14上部相对应，防止原料液飞溅污染环境，同时收集电积过程中产生的废气。电积阴极16设置于电积槽体14内并与电源负极相连接，电积阴极16可以为板状、网状或多孔形状的碳钢或不锈钢板、碳钢或不锈钢纤维棉、铜或镍纤维棉、泡沫铜泡沫铁或泡沫镍板材、碳或活性炭纤维毡纤维布、活性炭颗粒或导电陶瓷球。与传统的平行板式电极电积槽不同的是，在本实施例中，该电积槽电积阴极为比表面积80平方米/千克的碳钢纤维棉，极水比得到了成倍提高，电积槽的处理能力有较大的改善。电积槽体14沿长度方向的侧面上设有3个开口11、12、13，料液出料口12通过塑胶管依次连接阀门32、循环泵31、阀门32、流量计33及原料液进料口11形成料液的槽内循环通道，完成料液经循环泵31在电积槽10内的循环流动过程，通过流量计33调整循环液的流量。原料液通过原料液输送泵34、阀门32及流量计33经过原料液进料口11流入电积槽10内，使电积槽10内保持一定容量的料液。开口13为出料口，用于排出电积后的料液。本实施例中电积槽还可以为辐射式电极电积槽或同心圆电极电积槽或三维电极电解槽。

实施例2

如图2所示，将第一台电积槽10出料口13与第二台电积槽20进料口通过塑胶管相连接，两台电积槽之间的液位差为50毫米，以保证原料液从高液位电积槽自然流向低液位电积槽。其中，第一台电积槽10有效容积700升，第二台电积槽20有效容积500升，每台电积槽均包含11片阳极和10片阴极，两台电积槽阴极共装载10千克的碳钢纤维棉。电积槽的直流电源为500A/12V可控硅整流器，电积电压3.5V，试验用流量计为玻璃转子流量计，循环泵流量为400~4000升/小时，原料液输送能力为100~1000升/小时。每台电积槽安装一台CS-9型磁力驱动循环泵31、41，从电积槽出料口12、22抽出原料液循环输送到该电积槽进料口11、21，保持原料液在电积槽内循环流动，使原料液在各电积槽内的流动方向与各电积槽内料液循环流动方向一致。

图2所示的电积方法中，将串联的两台电积槽注满浓度180毫克/升的含金原料液，接通电源，启动循环泵31、41，调节循环泵流量分别为3500升/小时和2500升/小时，相当于各电积槽有效容积的5倍。开启两台电积槽各自配套的可控硅整流器，根据所处理的金原料液物料特性和平行板式电极电积槽，调节电压分别为3.5V，开始循环电积。电积2小时后，分别从两台电积槽内取样分析。当料液浓度达到工艺要求时，启动原料液输送泵34，调节原料液流量为320升/小时，通过电积槽10进料口11连续给料，开始连续电积作业。以2小时的间隔时间在电积槽10出料口13及电积槽20出料口23两处取样分析金浓度，根据分析结果调节原料液给料流量，直至达到生产要求。其试验结果见下表1。

表1  连续给料两槽串联槽内循环电积含金原料液结果（单位：毫克/升）

连续给料的多台电积槽串联槽内循环电积方法不仅能提高设备的电积率而且使电极的过电位降低，减少或避免了副反应的发生。新工艺的处理能力比传统工艺每台电积槽单独运行时的处理能力之和提高50%以上。

该方法还可以用于分解某种物质的电解反应或合成某种化合物的电化学反应。

如图2所示，实现上述电积方法的平行板式电极电积槽10及电积槽20同实施例1中的电积槽10内部结构完全相同。本实施例中电积槽还可以为辐射式电极电积槽、同心圆电极电解槽或三维电极电解槽。

尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的保护范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种连续给料循环电积方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

a、将一台配备循环泵的具有阴极和阳极的电积槽注满原料液，接通电源，启动循环泵，调节循环泵流量为1～10倍电积槽有效容积；启动直流电源，根据所处理的物料特性和电积槽类型，调节直流电压在范围，使料液在电积槽内循环流动电积，在累计电积时间0.5～4小时后，从电积槽内取样分析料液浓度；

b、当料液浓度达到工艺要求时，启动原料液输送泵开始连续电积作业，原料液流量控制在电积槽有效容积的0.4～2倍范围，以1～4小时的时间间隔在电积槽出料口处取电积后的料液进行分析，根据分析结果调节原料液流量。

2.一种连续给料循环电积方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

A、将至少两台独立配备循环泵的具有阴极和阳极的电积槽串联，原料液靠电积槽的液位差从高液位电积槽流入低液位电积槽；

B、将串联的每台电积槽注满原料液，分别接通电源，启动各自循环泵，调节循环泵流量为1～10倍电积槽有效容积；启动直流电源，根据所处理的物料特性和电积槽类型，调节直流电压在2～120V范围，使料液在各自的电积槽内循环流动电积，根据原料液原始浓度的高低，在累计电积时间0.5～4小时后，从各电积槽内取样分析料液浓度；

C、当料液浓度达到工艺要求时，启动原料液输送泵开始连续电积作业，原料液流量控制在电积槽有效容积的0.4～5倍范围，以1～4小时的时间间隔在各电积槽出料口处取电积后的料液进行分析，根据分析结果调节原料液流量。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（A）中，所述液位差为毫米。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述阴极为比表面积平方米/千克的板状、网状或多孔形状导电材料。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述阴极为碳钢或不锈钢板、碳钢或不锈钢纤维棉、铜或镍纤维棉、泡沫铜泡沫铁或泡沫镍板材、碳或活性炭纤维毡纤维布、活性炭颗粒或导电陶瓷球中的一种。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电积槽为平行板式电极电积槽、辐射式电极电积槽、同心圆电极电积槽或三维电极电解槽中的一种。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法用于分解某种物质的电解反应或合成某种化合物的电化学反应。