CN110923753B

CN110923753B - 一种可用于水溶液电解槽电极电流测量的导电排底座

Info

Publication number: CN110923753B
Application number: CN201911044990.8A
Authority: CN
Inventors: 张鸿烈; 铁军; 张得秀; 赵仁涛; 赵巨宏; 蒙毅; 苟有强; 张志芳; 张明哲; 郑丰; 张昱琛; 马菲菲
Original assignee: North China University of Technology; Baiyin Nonferrous Group Co Ltd
Current assignee: North China University of Technology; Baiyin Nonferrous Group Co Ltd
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2021-08-27
Anticipated expiration: 2039-10-30
Also published as: CN110923753A

Abstract

本发明公开了一种可用于水溶液电解槽电极电流在线测量的导电排底座，属于水溶液电解技术领域。该导电排底座中间为放置铜导电排的凹槽，两侧为齿型凸台，齿型凸台的凸齿用于支撑电极导电棒非导电端，齿型凸台的齿凹上部为电极导电棒导电端，且该导电端搭接于铜导电排上；两侧齿形凸台下部为测量槽，用于放置电路板；电路板上对应电极导电棒导电端的下部位置为霍尔元件，通过测量旋转磁场确定对应电极电流。本发明的导电排底座可以用于水溶液电解槽电极电流的在线测量，从而为电极短路和断路以及电极电流分布不均的预测和快速检测提供依据。

Description

一种可用于水溶液电解槽电极电流测量的导电排底座

技术领域

本发明涉及水溶液电解技术领域，具体是一种可用于水溶液电解槽电极电流在线测量的导电排底座。

背景技术

在铜、铅、锌、镍、锰等金属的水溶液电解精炼和电解沉积的工业生产过程中，一般单个电解槽包含数十块阳极和对应数量的阴极，阳极、阴极都是板状，称为阳极板、阴极板，阳极板和阴极板交叉并排排列，其单面面积可达1m²以上，单块电极可以通过500A以上的电流。电解槽中阴阳极之间距离仅为数十毫米，电极表面局部的变形会导致电流在电极表面分布不均，使局部电流密度增大，影响电解的电流效率和产品质量。电解过程中添加剂的比例或成分失调，使电极表面形成枝晶，或阳极表面附着未及时清除的阳极泥层，这些情况的发生，均会导致阴极表面局部生成结粒并快速长大成粗大粒子，当该粗大粒子与阳极表面接触时，会使阴极和阳极之间形成短路；甚至有时电极变形会直接导致阴极与阳极接触形成短路。短路发生后，电极电流可达到平均电流的3倍以上，不仅显著降低了电流效率，增大产品直流电耗，同时也降低了阴极质量，甚至造成阳极板、阴极板及导电棒的烧损、变形。另外，当电极导电棒与导电排接触不良而发生断路的情况时，阴极上的金属会发生溶解，从而降低电流效率和阴极质量。因此，电极电流的测量对于组织、管理和优化电解生产过程非常重要。通过电极电流的测量能够为电极短路和断路以及电极电流分布不均的预测和快速检测提供依据，从而提高电解电流效率、降低产品能耗、提高产品质量。

在现有的电解工业生产中，尚未实现电极电流的在线测量，究其原因主要在于：1、每个电解槽中存在众多的阳极和阴极，导致电解槽中空间狭窄，缺少电极电流在线测量元器件的安装空间；2、电解生产过程中需要定期取出阴极、阳极进行金属的剥离和电极表面维护，该操作需要在电解槽槽面上进行，因此，电极电流在线测量的元器件不能安装在电解槽槽面上，同样使得电极电流在线测量的元器件缺乏安装空间。

发明内容

为了解决上述电极电流在线测量元器件安装的技术问题，本发明提供了一种可用于水溶液电解槽电极电流在线测量的导电排底座。

本发明的技术方案具体如下：

一种可用于水溶液电解槽电极电流测量的导电排底座，该导电排底座中间为凹槽，凹槽中放置铜导电排，铜导电排上搭接上游阴极导电棒导电端和下游阳极导电棒导电端，所述上游阴极导电棒导电端和下游阳极导电棒导电端交错排列，从而将电流从上游电极传输至下游电极；

所述凹槽两侧为齿型凸台，该齿型凸台包括呈交叉排列的凸齿和齿凹，凸齿用于支撑上游阳极导电棒非导电端和下游阴极导电棒非导电端，且凸齿顶面与铜导电排的顶面高度相同，所述凹槽一侧齿型凸台的凸齿与另一侧齿型凸台的齿凹相对，相应地，一侧齿型凸台的齿凹与另一侧齿型凸台的凸齿相对；所述齿凹位于上游阴极导电棒导电端和下游阳极导电棒导电端的下方，确保电极导电端与铜导电排的充分接触，防止断路情况的发生。

所述导电排底座两侧齿形凸台的下部开有测量槽，该测量槽用于安装电路板，所述电路板上设有霍尔元件，用于对电极导电棒导电端上通过的电流产生的磁场进行测量，进而得到导电棒导电端上通过的电流，亦即对应电极上通过的电流。

所述测量槽的两端设有端盖，所述端盖上预留通孔，该通孔用于连接电路板的电源线和数据线，所述数据线连接至外部的信号处理单元，从而为诊断电极之间的短路、断路和电流分布不均等问题提供依据，同时也对电解过程的数字化提供支撑。

作为本发明技术方案的进一步优化，上述测量槽包括两种结构，其一为下端开口结构，电路板固接于底座上；其二为下端封闭的通槽，该通槽上下两端中部相对设置固定细槽，电路板插接于该固定细槽内。

上述电路板相对测量槽垂直安装，且与上游阴极导电棒导电端和下游阳极导电棒导电端的位置相对应，确保电路板上霍尔元件可以测量到导电棒导电端上电流产生的磁场信号。

所述霍尔元件与齿形凸台齿凹的中部位置相对，确保霍尔元件测量到的为导电棒导电端上电流产生磁场的最大信号。

多个所述导电排底座相互拼接成一个与电解槽长度相当的整体底座，各导电排底座的电路板之间通过数据线连接，用于实现电解槽中所有阴阳极电流的在线测量。

综上，通过本发明导电排底座的应用，在不影响电解槽正常生产操作的情况下，可以实现电解槽中电极电流的传输和在线测量。

附图说明

图1为本发明与铜导电排及电极的位置关系示意图；

图2为本发明实施例1中电路板与底座的连接关系示意图；

图3为本发明实施例2中测量槽的结构示意图；

图4为本发明电极电流的测量原理图；

图5为本发明中端盖的结构示意图。

附图标记：1、导电排底座；2、凹槽；3、铜导电排；4、凸齿；5、齿凹；6、上游阳极；7、上游阳极导电棒非导电端；8、上游阴极；9、上游阴极导电棒的导电端；10、下游阳极；11、下游阳极导电棒导电端；12、下游阴极；13、下游阴极导电棒非导电端；14，15、测量槽；16、电路板；17、底座；18、霍尔元件；19、端盖；20、通孔；21、通槽；22、固定细槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明可用于水溶液电解槽电极电流在线测量的导电排底座的具体结构以及利用其实现电极电流在线测量的过程进行详细说明。

实施例1

参照图1、图2和图5所示，本实施例提供的一种可用于水溶液电解槽电极电流测量的导电排底座1，其中间为凹槽2，凹槽2中放置铜导电排3，铜导电排3上搭接交错排列的上游阴极导电棒导电端9和下游阳极导电棒导电端11。凹槽2两侧为齿型凸台，该齿型凸台包括呈交叉排列的凸齿4和齿凹5，凸齿4用于支撑上游阳极导电棒非导电端7和下游阴极导电棒非导电端13，且凸齿4顶面与铜导电排3的顶面高度相同，齿凹5位于上游阴极导电棒导电端9和下游阳极导电棒导电端11的下方。其中，凹槽2一侧齿型凸台的凸齿4与另一侧齿型凸台的齿凹5相对，相应地，一侧齿型凸台的齿凹5与另一侧齿型凸台的凸齿4相对。本实施例导电排底座1两侧齿形凸台的下部开有下端开口的测量槽14、15，该测量槽14、15内垂直安装有电路板16，电路板16与上游阴极导电棒导电端9和下游阳极导电棒导电端11的位置相对应。该电路板16固接于底座17上，且上部设有霍尔元件18，霍尔元件18与齿形凸台齿凹5的中部位置相对。测量槽14、15的两端设有端盖19，端盖19上预留通孔20，该通孔20用于连接电路板16的电源线和数据线，电路板16的数据线连接至外部的信号处理单元。

本发明导电排底座1、底座17、端盖19均选用绝缘、具有较高强度的纤维增强树脂等材料加工。

本发明底座17、端盖19和测量槽14、15、端盖19的通孔20与数据线、信号线之间的缝隙用防腐蚀胶密封，防止生产现场的酸以及腐蚀性气体和液体进入测量槽14、15中腐蚀电路板16和霍尔元件18。

实施例2

参照图1、图3和图5所示，本实施例提供的一种可用于水溶液电解槽电极电流测量的导电排底座1的结构与实施例1基本相同，区别特征在于：本实施例中测量槽14、15为下端封闭的通槽21，该通槽21上下两端中部相对设置固定细槽22，电路板16插接于该固定细槽22内。

参照图1和图4，本发明导电排底座1一侧齿形凸台上的凸齿4上支撑的是上游阳极导电棒非导电端7，对应另一侧齿形凸台上的齿凹5上部为搭接在铜导电排3上的下游阳极导电棒导电端11；上游阳极导电棒非导电端7与下游阳极导电棒导电端11端面间隔20mm以上，彼此绝缘。导电排底座1一侧齿形凸台的齿凹5上部为搭接在铜导电排3上的上游阴极导电棒导电端9，对应另一侧齿形凸台凸齿4上支撑的是下游阴极导电棒非导电端13；上游阴极导电棒导电端9与下游阴极导电棒非导电端13端面间隔20mm以上，彼此绝缘。

铜导电排3两边的电路板16与铜导电排3平行并相距30-80mm，电路板16与上游阴极导电棒导电端9垂直，并位于其下方10-40mm，固定在电路板16上的霍尔元件18位于上游阴极导电棒导电端9正下方10-30mm，霍尔元件18的测量面垂直于上游阴极导电棒导电端9上通过的电流产生的旋转磁场，进而测量到通过上游阴极8上的电流。上游阴极8上的电流经由上游阴极导电棒导电端9通过铜导电排3将电流传输至下游阳极导电棒导电端11。电路板16与下游阳极导电棒导电端11垂直，并位于其下方10-40mm，固定在电路板16上的霍尔元件18位于下游阳极导电棒导电端11正下方10-30mm，其测量面垂直于下游阳极导电棒导电端11上通过的电流产生的旋转磁场，进而测量到通过下游阳极10的电流。通过上述过程，实现同一导电排底座1上所有阴阳极电流的在线测量。

实际应用时，由于电解槽一般长达4m及以上，为了避免生产和运输过程中单个导电排底座1的损坏以及安装方便，对每个电解槽，由多个较短的导电排底座1相互拼接成一个与电解槽长度相当的整体底座，各导电排底座1均设有独立的电路板16，各电路板16之间通过数据线连接，从而实现电解槽中所有阴阳极电流的在线测量。

通过本发明的导电排底座1，能够在不影响电解槽正常生产操作的条件下进行电极电流的在线测量，为进一步诊断电极的短路、断路和电极之间的电流分布不均奠定基础。

Claims

1.一种可用于水溶液电解槽电极电流测量的导电排底座，其特征在于：所述导电排底座中间为凹槽，凹槽中放置铜导电排，铜导电排上搭接上游阴极导电棒导电端和下游阳极导电棒导电端，所述上游阴极导电棒导电端和下游阳极导电棒导电端交错排列；

所述导电排底座凹槽两侧为齿型凸台，该齿型凸台包括呈交叉排列的凸齿和齿凹，所述凸齿用于支撑上游阳极导电棒非导电端和下游阴极导电棒非导电端，且凸齿顶面与铜导电排的顶面高度相同，所述凹槽一侧齿型凸台的凸齿与另一侧齿型凸台的齿凹相对，相应地，一侧齿型凸台的齿凹与另一侧齿型凸台的凸齿相对；所述齿凹位于上游阴极导电棒导电端和下游阳极导电棒导电端的下方；

所述导电排底座两侧齿形凸台的下部开有测量槽，该测量槽用于安装电路板，所述电路板上设有霍尔元件；

所述测量槽的两端设有端盖，所述端盖上预留通孔，该通孔用于连接电路板的电源线和数据线，所述数据线连接至外部的信号处理单元。

2.根据权利要求1所述的一种可用于水溶液电解槽电极电流测量的导电排底座，其特征在于：所述测量槽下端开口，电路板固接于底座上。

3.根据权利要求1所述的一种可用于水溶液电解槽电极电流测量的导电排底座，其特征在于：所述测量槽为下端封闭的通槽，该通槽上下两端中部相对设置固定细槽，电路板插接于该固定细槽内。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种可用于水溶液电解槽电极电流测量的导电排底座，其特征在于：所述电路板相对测量槽垂直安装，且与上游阴极导电棒导电端和下游阳极导电棒导电端的位置相对应。

5.根据权利要求4所述的一种可用于水溶液电解槽电极电流测量的导电排底座，其特征在于：所述霍尔元件与齿形凸台齿凹的中部位置相对。

6.根据权利要求1-3任一项所述的一种可用于水溶液电解槽电极电流测量的导电排底座，其特征在于：多个所述导电排底座（ 1）相互拼接成一个与电解槽长度相当的整体底座，各导电排底座的电路板之间通过数据线连接。