CN102965693A

CN102965693A - 超声旋流电解装置

Info

Publication number: CN102965693A
Application number: CN2012104745419A
Authority: CN
Inventors: 杨勇; 钱运华; 冯良东; 方慧敏; 许浩然
Original assignee: Huaiyin Institute of Technology
Current assignee: Huaiyin Institute of Technology
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2013-03-13

Abstract

本发明公开了超声旋流电解装置，电解槽本体（9）上部安装上封盖（1），电解槽本体（9）下部安装锥形下封盖（12），电解液进料口（10）经管道连接电解液循环泵和电解液储槽，阴极（7）位于电解槽本体（9）的内壁，电解槽本体（9）的中心安装阳极（5），阳极（5）与阴极（7）之间形成环形电解腔（8），电解槽本体（9）的外壁上分布安装超声振荡器（6），超声振荡器（6）连接超声发生器，整体构成电解装置。本发明利用超声波的作用对电镀废液中的有价金属进行选择性电积，特别适合用于电子行业中所产生的低浓度、成分复杂废液的选择性电积回收其中的贵金属。

Description

超声旋流电解装置

技术领域

本发明涉及电解装置，具体地说是一种超声旋流电解装置。

背景技术

电积回收有色金属过程中，当电流密度升高时，在阴极上析出金属离子的速度超过了金属离子在电解液中的传质速度，往往造成浓差极化现象。浓差极化引起该金属电极电位的降低和杂质金属电极电位的增高，造成最显著的影响是产品质量。电解进行一段时间后，电余液中金属离子浓度下降，电积速度变慢，生成金属粉末，浓差极化现象越严重，生成粉末金属的金属离子浓度越高，金属回收率和电流效率低。专利CN1992201302.2A和专利CN20101781770A都是通过采用大溶液循环量，设置喷嘴使溶液产生以对流传质为主的流动，快速补充阴极附近的金属离子，减少浓差极化现象，缺点是电余液中金属离子如铜离子浓度仍较高（10-30g/L）。专利WO92/14865和美国专利US5849172A最先报道了旋流电解技术，中国专利ZL101886271B所述的旋流电解装置上下端皆为密封盖。专利CN201110174205.8A描述了一种底部垂直进料、通过设置导流孔形成电解液旋流流动的电解装置。专利 CN20111041095.2A描述的旋流电解回收制备阴极铜板，电余液中铜离子浓度为2-7.5g/L。专利CN201110236060.X中介绍的旋流电解生产银粉的工艺，采用高电解液循环流速将银粉带出电解装置，冲洗外置的捕集器并进入银粉过滤槽中。旋流电解技术所采用的旋转搅拌仍是一种机械搅拌，只能在一定程度上减小阴极附近扩散层的厚度，金属回收率、产品质量、电流效率和电流密度有待提高。另外，常规旋流电解装置中，金属粉末产品容易堆积在下方，生产过程中需要不断拆卸上下端密封盖，取出产品，否则，很容易造成电解装置内部短路和损坏变压器。

发明内容

本发明的目的是：提供一种超声旋流电解装置，操作方便，生产简单，有效改善常规旋流电解过程中浓差极化现象、电流密度难以提高、产品收集操作复杂等问题，特别适合用于电子行业中所产生的低浓度、成分复杂废液的选择性电积回收其中的贵金属。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：该电解装置包括上封盖、阳极、超声振荡器、阴极、电解槽本体和锥形下封盖，电解槽本体的上部经上连接体安装上封盖，上连接体上设电解液出料口，电解槽本体的下部经下连接体安装锥形下封盖，下连接体上设电解液进料口，电解液进料口经管道连接电解液循环泵和电解液储槽，锥形下封盖的底部设金属粉末出料口，电解槽本体的下部位于下连接体与锥形下封盖之间安装支撑板，支撑板的中心设定位孔，支撑板上分布金属粉末导流孔，上连接体和下连接体之间安装阴极，阴极位于电解槽本体的内壁，电解槽本体的中心安装阳极，阳极的底端安装在支撑板的定位孔上，阳极的顶端经定位杆固定在上封盖上，阳极与阴极之间形成环形电解腔，电解槽本体的外壁上分布安装超声振荡器，超声振荡器连接超声发生器，整体构成电解装置。

其中，上连接体上设排气口。

工作时，电解液通过电解液进料口以切线旋转方式进入电解槽本体内，由电解液出料口流出，在电解液以螺旋上升方式穿过阴极、阳极之间的环形电解腔过程中开启超声发生器让超声振荡器施加以超声波，对有价金属进行选择性电解，电解得到的金属粉末经金属导流孔排入锥形下封盖，由金属粉末出料口收入金属粉末。

本发明具有以下有益效果：

1）具有广泛的原料适应性，适用于低金属离子浓度废液金属选择性地电积回收。

2）对低金属离子浓度电解液，可采用高密度电流，电流效率高、能耗低。

3）回收得到的金属产品质量高，可用于低浓度金属离子废液的回收，生产高品质阴极金属板和金属粉末，金属回收率高，特别适合于湿法冶金行业对低浓度、成分复杂溶液有选择性电解分离提纯贵重金属。

4）可不拆卸上下封盖，依靠金属粉末自身重力产生沉降，在锥形下封盖的金属粉末出料口收集粉末金属，产品收集方便，避免了由于金属粉末堆积造成的装置短路，操作简单，安全可靠，可长时间连续生产，生产效率高。

5）超声波振动和空化现象产生的强烈冲击波作用于电极附近的扩散层，产生异常强烈的、可达电极表面的搅拌作用，使得扩散层几乎不复存在，从而提高电解液中阴极附近扩散层中放电金属离子的浓度，极大地加速了电沉积过程，特别是超声强化电积速率的效果与溶液中金属离子的浓度基本无关，克服了浓差极化现象，可在低浓度条件下生产阴极金属板和提高电流密度、电流效率。

6）粉末金属穿过支撑板上的导流孔，聚集在电解装置底部，简化粉末金属操作流程。

7）以酸性硫酸盐光亮电镀铜后的废液为例，本装置可在低铜离子浓度（0.2g/L到0.01g/L）、高密度电流(1000A/m²)条件下制备高品质的阴极铜板，并在极低铜离子浓度条件下（0.01g/L以下）制备铜粉。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1上封盖，2定位杆，3上连接体，4排气口，5阳极，6超声振荡器，7阴极，8环形电解腔，9电解槽本体，10电解液进料口，11支撑板，12锥形下封盖，13金属粉末出料口，14电解液出料口，15下连接体，16导流孔，17定位孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术解决方案。

如图1所示，该电解装置包括上封盖1、阳极5、超声振荡器6、阴极7、电解槽本体9和锥形下封盖12，电解槽本体9的上部经上连接体3安装上封盖1，上连接体3上设电解液出料口14，电解槽本体9的下部经下连接体15安装锥形下封盖12，下连接体15上设电解液进料口10，电解液进料口10经管道连接电解液循环泵和电解液储槽，锥形下封盖12的底部设金属粉末出料口13，电解槽本体9的下部位于下连接体15与锥形下封盖12之间安装支撑板11，支撑板11的中心设定位孔17，支撑板11上分布金属粉末导流孔16，上连接体3和下连接体15之间安装阴极7，阴极7位于电解槽本体9的内壁，电解槽本体9的中心安装阳极5，阳极5的底端安装在支撑板11的定位孔17上，阳极5的顶端经定位杆2固定在上封盖1上，阳极5与阴极7之间形成环形电解腔8，电解槽本体9的外壁上分布安装超声振荡器6，超声振荡器6连接超声发生器，整体构成电解装置。

其中，上连接体3上设排气口4。

工作时，电解液通过电解液进料口10以切线旋转方式进入电解槽本体9内，由电解液出料口14流出，在电解液以螺旋上升方式穿过阴极7、阳极5之间的环形电解腔8过程中开启超声发生器让超声振荡器6施加以超声波，对有价金属进行选择性电解，电解得到的金属粉末经金属导流孔16排入锥形下封盖12，由金属粉末出料口13收入金属粉末。

实施例1：酸性硫酸盐光亮电镀铜后的废液10L，其中铜离子的质量浓度为0.2g/L，在电流密度1000A/m²、温度40^oC、超声功率600W和电解液流量300L/h条件下，对铜离子超声旋流电解回收。超声旋流电解2h后，开启底部出料孔，收集制得的铜粉。电积液中剩余铜离子浓度为0.01g/L，铜粉纯度超过99.9%，平均电流效率达95%以上。

实施例2：酸性硫酸盐光亮电镀铜后的废液10L，其中铜离子的质量浓度为61.0g/L，在电流密度400A/m²、温度40^oC和电解液流量600L/h条件下，对铜离子旋流电解回收。旋流电解2h后，铜离子的浓度为12.3g/L，制得纯度超过99.0%的阴极铜板，平均电流效率达90%以上。

实施例3：酸性硫酸盐光亮电镀铜后的废液10L，其中铜离子的质量浓度为61.0g/L，在电流密度400A/m²、温度40^oC、超声功率600W和电解液流量300L/h条件下，对铜离子超声旋流电解回收。旋流电解2h后，铜离子的浓度为0.03g/L，制得纯度超过99.9%的阴极铜板，平均电流效率达95%以上。

实施例4：酸性硫酸盐光亮电镀铜后的废液10L，其中铜离子的质量浓度为61.0g/L，在电流密度1000A/m²、温度40^oC、超声功率600W和电解液流量300L/h条件下，对铜离子超声旋流电解回收。旋流电解3h后，铜离子的浓度为0.001g/L，制得纯度超过99.9%的阴极铜和铜粉，平均电流效率达95%以上。

Claims

1.超声旋流电解装置，其特征在于：该电解装置包括上封盖（1）、阳极（5）、超声振荡器（6）、阴极（7）、电解槽本体（9）和锥形下封盖（12），电解槽本体（9）的上部经上连接体（3）安装上封盖（1），上连接体（3）上设电解液出料口（14），电解槽本体（9）的下部经下连接体（15）安装锥形下封盖（12），下连接体（15）上设电解液进料口（10），电解液进料口（10）经管道连接电解液循环泵和电解液储槽，锥形下封盖（12）的底部设金属粉末出料口（13），电解槽本体（9）的下部位于下连接体（15）与锥形下封盖（12）之间安装支撑板（11），支撑板（11）的中心设定位孔（17），支撑板（11）上分布金属粉末导流孔（16），上连接体（3）和下连接体（15）之间安装阴极（7），阴极（7）位于电解槽本体（9）的内壁，电解槽本体（9）的中心安装阳极（5），阳极（5）的底端安装在支撑板（11）的定位孔（17）上，阳极（5）的顶端经定位杆（2）固定在上封盖（1）上，阳极（5）与阴极（7）之间形成环形电解腔（8），电解槽本体（9）的外壁上分布安装超声振荡器（6），超声振荡器（6）连接超声发生器，整体构成电解装置。

2. 根据权利要求1所述的超声旋流电解装置，其特征在于：其中，上连接体（3）上设排气口（4）。