CN104995338A - 用于电解精炼工艺的可重复使用的阳极系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电解精炼工艺的可重复使用的阳极系统，其允许去除过剩物或废料并生成具有阳极和电解液之间增加的接触面的连续电解精炼工艺，其包括：容器(10)，其由不锈钢制成并具有直且薄的长方体形状，在其前面和后面上具有以电解液能够进入所述容器(10)的方式允许内外部连通的多个孔(11)，其中容器(10)的上部通过从容器(10)的内部(15)延伸的突起(16)在比电接触条(12、13)的位置更高的位置突出以形成卸载和装载区，并且(b)多个铜杆(14)，通过挤压和拉丝工艺制得，在所述容器的内部(15)被分组。

Description

用于电解精炼工艺的可重复使用的阳极系统

技术领域

本发明涉及一种用于电解精炼工艺的可重复使用的阳极系统，其由由不锈钢制成并成型为直且薄的长方体形状的容器构成，在其前面和后面上具有以电解液能够进入容器的方式连通内外部的多个孔。在上部中，容器通过从容器的内部延伸的突起在比电接触条的位置更高的位置突出以形成用于多个铜杆的卸载和装载区。通过挤压和拉丝工艺制得的铜杆在容器的内部被分组，从而形成本发明的阳极系统。该系统允许去除现有技术的传统工艺的过剩物或废料。

背景技术

高纯度铜的生产过程包括从铜精矿的接收和采样开始的几个阶段。通过根据铜、铁、硫、硅和诸如砷、锑和锌为主的杂质的浓度进行分类对铜精矿的采样是重要的。

继分类阶段之后，精矿进入其中湿度从8％降低到0.2％的干燥阶段中，然后干燥的精矿然后进入熔化过程，其目的是获得允许精矿经过固态至液态的状态的变化，从而可从包括精矿的其他元素分离铜。

铜精矿熔化物是其在高温下(大于1200℃)发生的瞬时自燃的产物。在该工艺中，精矿经过固态至液态，根据其重量，分离包括存在于精矿中的矿石的元素，其余在已熔元素(熔态金属)上部的较轻元素称为熔渣，主要相包含高含量的铁和二氧化硅，而与硫相关的较重的铜富集在反应器的下部，其被称为巴氏合金(Babbitt metal)或轴承合金。因此，可借助于位于不同高度的出钢通道并通过将这两部分从反应器去除而分离它们。

熔化反应堆和熔炉必须被不断地装载并连续地出钢，具有高含量铜的材料以液态形式通过罐或通道被携带到产生称为粗铜的高铜相(98.5Cu)的转炉炼钢工艺。该产品随后以液态形式通过罐或通道被携带到主要去除诸如溶解硫、溶解氧的杂质和诸如在其它中的砷、锑、铋、铅的杂质的精炼工艺，以这种方式最后可获得铜平均纯度为99.5％的称为阳极铜的产品。

利用矩形几何形状模塑和固化阳极铜，形成如图1所示的具有耳状物(2)的阳极板(1)。铸造阳极铜的最常用形式是通过圆形铸锭机(castingWheel)，其包括确定数量的铜模具，其中在低于或等于1200℃的温度下浇注铜，一旦将铜浇入圆形铸锭机中，圆形铸锭机开始旋转并且熔炼的铜在第一阶段中环境温度下开始冷却，直到上部的铜成为固体，随后铜经过包括上水冷和下水冷的冷却阶段。在该阶段中，铜的温度下降，直到铜达到完全固态，被运输到电解精炼厂，以便生产出铜含量高于或等于99.9％的高纯度的阴极。

阳极铜形成在包括用于容纳形成阳极板(1)的铜液的中心矩形腔体(8)的模具(7)上。用于容纳铜液的包括由图6和图7可以看出的耳状物(2)的两个腔(9)位于所述模具(7)的上部且朝向中心腔体(8)的拐角。

在精炼厂中，根据待使用的技术在可为永磁体或母片材的阴极(4)的电解槽(3)中引入阳极(1)，其具有其各自的吊杆(5)。根据图2至图5所示，为了从朝向阴极(4)的阳极(1)生产电镀铜，电解槽(3)填充有酸溶液，并且向触点(6)施加电流。在该工艺中，阳极(1)只浸没到耳状物(2)的连续区域上，因此，如图3中更详细地所示，阳极(1)的上部不参与电解过程，因此利用耳状物(2)仅输送阳极并用于电接触。

在完成电解周期时，阳极这部分仍完整，并且与未溶解材料一起成为剩余阳极的重要部分，称为废料。这种材料必须再次熔炼以形成新的阳极(1)并且继续进行完整循环。该产品在现有精炼厂中形成并且通过市场上现有的不同技术执行再加工成本的较高。

本发明提出由通过保障铜杆的表面质量和均匀性的挤压拉丝工艺制成的形状为杆的铜制成的耳状物(2)代替作为阳极(1)的熔融和模塑铜而完全去除过剩物或废料。

为了电解精炼这些铜杆，本发明提出了一种阳极系统的应用，该阳极系统包括其上部具有用于以耳状物形式电接触的两个突起的杆容器和其前面和后面具有允许所述容器的内部和外部之间连通使得杆与电解液接触的多个孔。

在目前工艺水平下，为了使由铸造过程然后转到电解精炼阶段的阳极产生的残渣或废料最小化，曾有多次尝试。因此，例如，于2000年7月25日出版的文献CL 41874公开了一种借助于铸造通过在铸造模具上直接重复使用铜电极以制造新的阳极而从铜阳极回收残留物的工艺。在该文献中，其指出了在电解过程中提取的当前铜母阳极的磨损残留物在同一工艺中不能重复使用，优选完全用作在铜铸造中的原材料以制造随后返回至工艺的新“铜母阳极”，将新“铜母阳极”作为用于生产铜阴极的新部件容纳在电解槽中。当再次进行重熔时，该操作产生额外费用，其使最终产品更昂贵。这些部件(磨损铜母阳极)的大多数在上区上保持良好状态，其中在电解槽中产生电接触。这部分部件的材料在节约方面有重要影响，因此，对新“铜阳极”的制造成本具有较大影响。然后，在电解工艺中在已经完成工作循环后，通过回收和/或重复使用“磨损铜母阳极”产生节约，通过将所有或部分磨损铜母阳极用作整体穿孔和/或弯曲的插入物或部分穿孔和/或弯曲的插入物，这样，当在模具上放置磨损铜母阳极并通过填充金属液将金属液浇注到插入物上方以完成新部件时，新部件是“新铜母阳极”的组成部分，其中新部件冷却之后可被脱模使用。

另一方面，已经尝试通过使用悬挂具有这些杆的阳极的吊杆减少过剩物或废料。因此，例如，于1988年9月28日公布的文献EP 0284128公开了一种在金属电解精炼过程中的用于阳极板或阴极板的悬挂杆，其中悬挂杆的芯由高的耐弯曲性和高机械阻力的材料制成并由具有良好导电性能的材料制成的护套包围。具有诸如铜的良好导电性能且靠近悬挂杆的端部的至少一端处并且优选靠近两端的材料的长度至少是3cm，最多5cm，护套连续至芯的端部。另外，在该文献中，公开了一种用于制造悬挂杆的方法，其中铜护套从铜管开始盖上钢芯。将铜和钢芯引入到铜管中，随后将护套连同进一步增加的芯拉至基本上对应于拉拔导致的铜管长度变化的总长度，最后，在铜芯所在的点处将生产的杆锯成所需的杆长度。根据具体情况，朝向中心看，杆具有用于悬挂阳极或阴极的两个钩。

前面提到的文献中没有一个文献公开了一种阳极系统，其包括：杆容器；和(b)一组或一套铜杆，其允许去除产生的过剩物或废料。

发明内容

本发明涉及一种阳极系统，其包括杆容器和形成可重复使用的不锈钢铜阳极的一组或一套杆，所述不锈钢铜阳极以其结构是用于堆叠在其内部的铜杆的容器的方式制造。此组件的总体形状无论是在质量上还是构造上与熔炼铜阳极的形式相似，但是当由圆柱实心杆形成时，该组杆的总表面大于等量的扁平熔炼阳极的总表面的40％。

由于在电解精炼过程中，铜必须通过利用大量电能溶解在电解溶液中，所以增加的表面对因铜与电解液接触的表面增大导致的较快的溶解速度有影响，并且为此，当速度更快时，为了获得相同量的沉积在阴极上的精炼铜，有必要使用较少量的能量。

这种构造的另一个优点是，随着这些杆的溶解，其直径减小，因此杆开始收缩并聚集成组。只要系统保持填充有堆叠在上部的铜杆，由于重量，系统开始绷紧和压缩组件，在不存在铜的过剩物或废料的情况下，将发生杆的恒定溶解。以这种方式，在容器再装载铜杆时，电解精炼过程可以连续方式保持。

将杆用作阳极铜块的另一优点在于杆的制造过程包括挤压和拉丝工艺，其保证了铜杆的表面质量和均匀性。通过在开模上的熔炼铜的现有铸造工艺而获得这种表面质量是不可行的。

基于前述，本发明的目的是提供一种允许从电解精炼槽中处理的阳极完全去除过剩物或废料的系统。

本发明的另一目的是提供一种允许通过杆容器利用将被处理的新杆再装载而进行连续电解精炼工艺的系统。

本发明的另一目的是产生相对于现有技术的阳极表面增加40％的阳极和电解液的接触表面。

附图说明

包括附图以更好的理解本发明。这些附图是说明书的一部分并用于解释本发明的原理。

图1示出了根据现有技术的阳极的透视图。

图2示出了根据现有技术的具有插入其中的阳极和阴极的电解槽的透视图。

图3示出了根据现有技术的具有在酸溶液(电解液)上方升起的阳极和阴极的电解槽的透视图。

图4和图5示出了根据现有技术的具有浸没在酸溶液(电解液)中的阳极和阴极的电解槽的透视图。

图6示出了根据现有技术的形成阳极的铸造模具的正视图。

图7示出了根据现有技术的形成阳极的铸造模具的透视图。

图8示出了由容器和铜杆形成的本发明的系统的构成元件的分解透视图。

图9示出了其中铜杆在容器内部的本发明的系统的透视图。

图10示出了其中铜杆在容器内部的电解槽内的本发明的系统的示意剖视图。

图11示出了其中杆朝向容器传送的电解槽的本发明系统的示意剖视图；

图12示出了利用本发明的系统的用于铜电解精炼的槽的透视图。

具体实施方式

本发明涉及一种可重复使用的阳极系统，其由不锈钢制成并成型为直且薄的长方体形状的容器构成，在其前面和后面上具有允许以电解液能够进入所述容器(10)的方式连通内外部的多个孔(11)。

在上部中，容器(10)通过从容器(10)的内部(15)延伸的突起(16)在比电接触条(12、13)位置更高的位置突出以形成多个铜杆(14)的卸载和装载区。

通过挤压拉丝工艺制得的铜杆(14)在容器(10)的内部(15)被分组，从而形成本发明的阳极系统。这些杆(14)被成型为有圆形截面的圆柱体。

多个铜杆(14)的表面(17)呈由多个半圆柱体形成的螺旋状，所述表面比现有技术的阳极的表面大40％。

包括容器(10)和位于所述容器(10)的内部(15)的一组杆(14)的阳极系统被浸没在电解槽(3)内的电解液中。

随着电解精炼工艺的进行，杆(14)的直径开始减小并在容器(10)的底部沉积，从而使得容器(10)的上部的杆(14)向所述容器(10)的底部移动。

这允许容器(10)以在不从电解槽(3)去除本发明的阳极系统的情况下进行连续工艺的方式在可装载更多杆(14)的上部空间上留下空白空间。

在容器(10)的底部沉积直径减小的杆(14)直到杆消失导致去除过剩物或废料。

Claims (5)

1.一种用于电解精炼工艺的可重复使用的阳极系统，其允许去除过剩物或废料并生成具有阳极和电解液之间增加的接触面的连续电解精炼工艺，其特征在于，其包括

(a)容器(10)，其由不锈钢制成并具有直且薄的长方体形状，在其前面和后面上具有以电解液能够进入所述容器(10)的方式允许内外部连通的多个孔(11)，其中所述容器(10)的上部通过从所述容器(10)的内部(15)延伸的突起(16)在比电接触条(12、13)位置更高的位置突出以形成卸载和装载区；

(b)多个铜杆(14)，通过挤压和拉丝工艺制得，其在所述容器的内部(15)被分组。

2.根据权利要求1所述的可重复使用的阳极系统，其特征在于，所述铜杆(14)被成型为具有圆形截面的圆柱体。

3.根据权利要求2所述的可重复使用的阳极系统，其特征在于，所述容器(10)内的多个铜杆(14)的表面(17)呈由多个半圆柱体形成的螺旋状。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的可重复使用的阳极系统，其特征在于，随着电解精炼工艺的进行，所述铜杆(14)的直径减小并在所述容器(10)的底部沉积。

5.根据权利要求4所述的可重复使用的阳极系统，其特征在于，所述容器(10)在上部区域上留下空白空间，其中更多的铜杆(14)以进行连续电解精炼工艺的方式装载。