CN110158117A - 组合式铜电解阳极 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组合式铜电解阳极。该组合式铜电解阳极包括：包括极耳、连接件和极板；所述极耳包括结构层、导电层和加强结构，其中，所述结构层包括依次相连的第一延伸段、第一弯折段、第二延伸段、第二弯折段和第三延伸段；所述加强结构包括横向加强筋和竖向加强筋，所述横向加强筋连接所述第一延伸段和所述第三延伸段，所述竖向加强筋连接所述横向加强筋和所述第二延伸段；所述导电层设在所述结构层远离所述加强结构的至少一部分表面；所述极板通过所述连接件与所述极耳可拆卸地相连。该组合式铜电解阳极的极耳与极板可拆分，电解完成后，极耳可重复使用，只需对极板进行回收，从而可大大降低残极率和电极回收成本。
Description
技术领域
本发明涉及冶金领域，具体而言，本发明涉及一种组合式铜电解阳极。
背景技术
目前，铜电解工艺中使用的阳极为整体式阳极，它可分为两个部分：使用时位于电解槽液位线以下的阳极板面和液位线以上的阳极耳部。阳极板面和阳极耳部一次性浇铸，同时脱模然后进行阳极整形。使用整体式阳极的缺点在于：阳极进行电解时与导电排接触的阳极耳部不发生电解反应，电解完成后耳部将同电解后的阳极板面一同返回火法冶炼系统，从而造成返料量大，加大了火法冶炼的成本和负担。另外由于阳极板面与耳部同时浇铸，在脱模时可能造成阳极板耳部扭曲和变形，虽然变形可以通过阳极整形机组来进行一定程度的矫正，但变形过大时依然会影响阳极板面的垂直和与导电排的接触不良，从而导致残极率上升和槽电压升高。
因而，现有的铜电解用阳极仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出组合式铜电解阳极。该组合式铜电解阳极的极耳(阳极耳部)与极板(阳极板)可拆分，电解完成后，极耳可重复使用，只需对极板进行回收，从而可大大降低残极率和电极回收成本。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种组合式铜电解阳极。根据本发明的实施例，该组合式铜电解阳极包括极耳、连接件和极板；所述极耳包括结构层、导电层和加强结构，其中，所述结构层包括依次相连的第一延伸段、第一弯折段、第二延伸段、第二弯折段和第三延伸段；所述加强结构包括横向加强筋和竖向加强筋，所述横向加强筋连接所述第一延伸段和所述第三延伸段，所述竖向加强筋连接所述横向加强筋和所述第二延伸段；所述导电层设在所述结构层远离所述加强结构的至少一部分表面；所述极板通过所述连接件与所述极耳可拆卸地相连。
根据本发明实施例的组合式铜电解阳极中通过连接件将极耳与极板连接，电解完成后可将极耳与残存极板拆分，使极耳部分重新得到使用，只将极板冶炼回收(例如可将极板返回火法冶炼系统重新熔炼浇注成极板)，从而可大大降低残极率和电极回收成本。此外，本发明的组合式铜电解阳极极耳部分通过采用结构层、导电层和加强结构，其中结构层可以承受整体阳极的重量，导电层可以传输电解过程中的电流，加强结构可以进一步提高极耳部分的强度，提高极耳的使用寿命。
另外，根据本发明上述实施例的组合式铜电解阳极还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述结构层为不锈钢板。
在本发明的一些实施例中，所述第一延伸段与所述横向加强筋所形成的夹角为A，所述第三延伸段与所述横向加强筋所形成的夹角为B，A和B分别独立地为30～60°。
在本发明的一些实施例中，所述第一延伸段与所述横向加强筋所形成的夹角为A，所述第三延伸段与所述横向加强筋所形成的夹角为B，A＝B。
在本发明的一些实施例中，所述第二延伸段与所述第一弯折段所形成的夹角为C，所述第二延伸段与所述第二弯折段所形成的夹角为D，C和D分别独立地为120～150°。
在本发明的一些实施例中，所述第二延伸段与所述第一弯折段所形成的夹角为C，所述第二延伸段与所述第二弯折段所形成的夹角为D，C＝D。
在本发明的一些实施例中，所述导电层为铜板。
在本发明的一些实施例中，所述连接件包括多个，所述连接件穿过所述结构层和所述导电层与所述极板相连。
在本发明的一些实施例中，所述连接件包括螺栓和/或螺钉。
在本发明的一些实施例中，所述极板为铜板。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的组合式铜电解阳极的结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的组合式铜电解阳极中极耳的结构示意图；
图3是根据本发明一个实施例的组合式铜电解阳极中极耳另一视角的结构示意图；
图4是根据本发明一个实施例的组合式铜电解阳极中极板的结构示意图；
图5是根据本发明一个实施例的组合式铜电解阳极中极板另一视角的结构示意图。
附图标记说明：
100：极耳；200：连接件；300：极板；
110：结构层；120：导电层；130：加强结构；
111：第一延伸段；112：第二延伸段；113：第三延伸段；
1101：第一弯折段；1102：第二弯折段；
131：横向加强筋；132：竖向加强筋；
400：通孔。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种组合式铜电解阳极。根据本发明的实施例，参考图1，该组合式铜电解阳极包括极耳100、连接件200和极板300；极耳100包括结构层110、导电层120和加强结构130，其中，结构层110包括依次相连的第一延伸段111、第一弯折段1101、第二延伸段112、第二弯折段1102和第三延伸段113；加强结构130包括横向加强筋131和竖向加强筋132，横向加强筋131连接第一延伸段111和第三延伸段113，竖向加强筋132连接横向加强筋131和第二延伸段112；导电层120设在结构层110远离加强结构130的至少一部分表面；极板300通过连接件200与极耳100可拆卸地相连。
根据本发明实施例的组合式铜电解阳极中通过连接件将极耳与极板连接，电解完成后可将极耳与残存极板拆分，使极耳部分重新得到使用，只将极板冶炼回收(例如可将极板返回火法冶炼系统重新熔炼浇注成极板)，从而可大大降低残极率和电极回收成本。此外，本发明的组合式铜电解阳极极耳部分通过采用结构层、导电层和加强结构，其中结构层可以承受整体阳极的重量，导电层可以传输电解过程中的电流，加强结构可以进一步提高极耳部分的强度，提高极耳的使用寿命。
下面参考图1～5对根据本发明实施例的组合式铜电解阳极进行进一步的详细描述。
根据本发明的实施例，结构层110可以为不锈钢板，也即是说，结构层110由不锈钢板加工而成。不锈钢板具有很好抗腐蚀性能和结构性能，由不锈钢板加工而成的结构层110可以在腐蚀性环境中应用并承受整体阳极的质量。
根据本发明的实施例，如图2所示，第一延伸段111与横向加强筋131所形成的夹角为A，第三延伸段113与横向加强筋131所形成的夹角为B，A和B分别独立地为30～60°。根据本发明的具体示例，A和B可以分别独立地为30°、40°、45°、50°或是60°。A和B角度的大小在一定程度上反映了第一弯折段1101和第二弯折段1102相对于第一和第三延伸段的弯折程度。发明人在实验中发现，A和B的角度过小或过大，都不利于加强层110承重能力的提高。通过控制A和B分别独立地为30～60°，可以进一步提高加强层110的承重能力。第一和第三延伸段的弯折角度过小不利于结构受力，过大则会影响阳极起吊时吊钩的工作空间。
根据本发明的优选实施例，第一延伸段111与横向加强筋131所形成的夹角与第三延伸段113与横向加强筋131所形成的夹角角度相等，即A＝B。由此，可以在保证加强层110具有更佳承重能力的同时，使加强层110与加强结构130更易于加工。
根据本发明的实施例，如图2所示，第二延伸段112与第一弯折段1101所形成的夹角为C，第二延伸段112与第二弯折段1102所形成的夹角为D，C和D分别独立地为120～150°。A和B角度的大小在一定程度上反映了第一弯折段1101和第二弯折段1102相对于第二延伸段112的弯折程度。发明人在实验中发现，C和D的角度过小或过大，都不利于加强层110承重能力的提高。通过控制C和D分别独立地为120～150°，可以进一步提高加强层110的承重能力。
根据本发明的优选实施例，第二延伸段112与第一弯折段1101所形成的夹角与第二延伸段112与第二弯折段1102所形成的夹角角度相等，即C＝D。由此，可以在保证加强层110具有更佳承重能力的同时，使加强层110与加强结构130更易于加工。
在一些实施例中，上述第一延伸段与上述第二延伸段相互平行，且上述第二延伸段与上述第三延伸段相互平行。由此，通过确定夹角A和B的角度即可相应地确定夹角C和D的角度，并取得如上所述的有益效果，在此不再一一赘述。
根据本发明的实施例，导电层120的材质并不受特别限制，只要有导电材料形成即可，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本发明的优选实施例，导电层120为铜板。也即是说，导电层120由铜板加工而成。在铜电解中，导电层直接与极板300相连，用来传输电解过程的电流，通过采用铜板加工制成导电层120，不仅可以有效降低组合式铜电解的生产成本，还可以有效避免电解过程中发生副反应。在一些实施例中，导电层120可加工为与加强层110相配合的形状，从而贴合在加强层110的表面，由此可更便于加工。
另外，需要说明的是，加强结构130中横向加强筋131和竖向加强筋132的材质并不受特别限制，可以采用本领域常见的刚性材料。
根据本发明的实施例，上述连接件200包括多个，连接件200穿过结构层110和导电层120与极板300相连。连接件200的具体种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本发明的优选实施例，连接件200包括螺栓和/或螺钉。当采用螺栓和/或螺钉作为连接件使，可以对极耳100中的横向加强筋131、第二延伸段112、导电层120和极板300进行打孔，形成通孔400(如图2、3和5所示)，以便于螺栓和/或螺钉将极耳100和极板300连接固定。
根据本发明的实施例，上述极板300为铜板，也即是说，极板300可由铜板加工而成，从而可以满足铜电解工艺的需要。
如上所述，根据本发明实施例的组合式铜电解阳极可以具有选自下列的优点至少之一：
1.将传统的阳极耳部做成可重复使用的部件，可以将铜电解过程中阳极的残极率降低至10％左右，从而减少了向火法冶炼阳极炉工段的返料量。现有工艺中按残极率为16％计算，年产20吨阴极铜的电解厂每天向火法冶炼阳极炉工段返回3.8万吨残极，如果残极率降为10％，则每年向火法冶炼阳极炉工段返回的残极可减少至2.2万吨。这将带来如下好处：
(1)一般铜冶炼中阳极炉工段铜的回收率为99％，如果每年少返1.6吨残极，每年可以减少160吨铜损失，按铜价4.5万元/吨计算，每年可避免720万元的损失。
(2)一般铜冶炼中阳极炉工段中吨铜的处理费用为300元，如果每年少返1.6万吨残极，则可以减少480万元的处理费用。
(3)减少劳动量，降低了阳极浇铸机组、阳极炉和残极洗涤机组的生产负荷。以阴极铜年生产规模为20万吨的铜冶炼厂为例，如果残极率降为10％，则阳极生产负荷可由23.2万吨降至22.2万吨，即阳极浇铸机组和阳极炉的生产负荷可减少4.0％左右。而残极洗涤机组的生产负荷可降低40％左右。
2.采用组合阳极对阳极板的浇铸，脱模也非常有利。传统整体式阳极板外形较为复杂，浇铸时耳部的铜液流动性差，冷热不均容易造成耳部薄厚不均，而脱模时又容易扭曲变形。而采用组合式阳极，阳极板面外形只是一个简单的矩形，浇铸和脱模时非常好控制，阳极板的平整度较高。
3.传统整体式阳极板对阳极整形机组的要求较高，不仅需要有板面压平功能还要对耳部进行铣削以保证电解时与导电排的良好接触和阳极板的垂直度。而采用组合式阳极，由于耳部为事先加工好的零件，精度较高，完全可以保证与导电排的良好接触和阳极板面的垂直度。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种组合式铜电解阳极，其特征在于，包括极耳、连接件和极板；
所述极耳包括结构层、导电层和加强结构，其中，
所述结构层包括依次相连的第一延伸段、第一弯折段、第二延伸段、第二弯折段和第三延伸段；
所述加强结构包括横向加强筋和竖向加强筋，所述横向加强筋连接所述第一延伸段和所述第三延伸段，所述竖向加强筋连接所述横向加强筋和所述第二延伸段；
所述导电层设在所述结构层远离所述加强结构的至少一部分表面；
所述极板通过所述连接件与所述极耳可拆卸地相连。
2.根据权利要求1所述的组合式铜电解阳极，其特征在于，所述结构层为不锈钢板。
3.根据权利要求1所述的组合式铜电解阳极，其特征在于，所述第一延伸段与所述横向加强筋所形成的夹角为A，所述第三延伸段与所述横向加强筋所形成的夹角为B，A和B分别独立地为30～60°。
4.根据权利要求3所述的组合式铜电解阳极，其特征在于，A＝B。
5.根据权利要求1所述的组合式铜电解阳极，其特征在于，所述第二延伸段与所述第一弯折段所形成的夹角为C，所述第二延伸段与所述第二弯折段所形成的夹角为D，C和D分别独立地为120～150°。
6.根据权利要求5所述的组合式铜电解阳极，其特征在于，C＝D。
7.根据权利要求1所述的组合式铜电解阳极，其特征在于，所述导电层为铜板。
8.根据权利要求1所述的组合式铜电解阳极，其特征在于，所述连接件包括多个，所述连接件穿过所述结构层和所述导电层与所述极板相连。
9.根据权利要求1所述的组合式铜电解阳极，其特征在于，所述连接件包括螺栓和/或螺钉。
10.根据权利要求1所述的组合式铜电解阳极，其特征在于，所述极板为铜板。
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