CN113106500A - 一种高电流密度下阴极铜电解槽 - Google Patents

一种高电流密度下阴极铜电解槽 Download PDF

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陈奋飞
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吉恒义
白玲
周德财
李生元
苏元斌
赵浪
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Abstract

本发明公开了一种高电流密度下阴极铜电解槽，包括：电解槽体、阳极板、阴极板和中转壳，所述电解槽体顶部两侧外壁通过卡接固定连接有卡板，所述卡板之间位于电解槽体内部通过卡接固定连接有阳极板，所述卡板之间位于阳极板之间通过卡接固定连接有阴极板，本发明一部分电解液通过中转壳上的喷头喷出，一部分通过连接管进入到上层的中转壳中，降低了电极表面的扩散层厚度，电极表面的添加剂分布更加均匀，电解槽中铜离子浓度更加均匀，电解槽中温度分布更佳，同时使得极限电流密度的提高，使铜电解工艺能在较高的电流密度条件下运行，并且可取得较高的电流效率及高质量的阴极铜。

Description

一种高电流密度下阴极铜电解槽
技术领域
本发明涉及电解槽技术领域，具体为一种高电流密度下阴极铜电解槽。
背景技术
电解槽由槽体、阳极和阴极组成，多数用隔膜将阳极室和阴极室隔开。按电解液的不同分为水溶液电解槽、熔融盐电解槽和非水溶液电解槽三类。当直流电通过电解槽时，在阳极与溶液界面处发生氧化反应，在阴极与溶液界面处发生还原反应，以制取所需产品。电流密度是铜电解精炼中最主要的技术指标之一,电流密度和阴极铜产量成线性关系,提高电流密度可以在基本不增加设备的情况下,提高阴极铜产量,提高劳动生产率和经济效益。加强电解槽的管理,是提高电流效率的关键所在。
但是，传统的高电流密度下阴极铜电解槽在使用过程中存在一些弊端，比如：
传统电解槽中电解液的流动方式为电解液从底部一端或底部进液管进入电解槽，并从上部相反一端或上部两端溢流管流出，主要缺点是新电解液，包括添加剂不是直接作用在电极板上，电解液从电解槽两侧绕过电极直接流出电解槽，不能对极板表面扩散层厚度形成有效搅动，造成电解槽内铜离子浓度不均匀，综合耗电高，生产周期加长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高电流密度下阴极铜电解槽，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高电流密度下阴极铜电解槽，包括：电解槽体、阳极板、阴极板和中转壳，所述电解槽体顶部两侧外壁通过卡接固定连接有卡板，所述卡板之间位于电解槽体内部通过卡接固定连接有阳极板，所述卡板之间位于阳极板之间通过卡接固定连接有阴极板，所述卡板之间位于阴极板两侧通过卡接固定连接有连接杆，所述连接杆底部通过卡接固定连接有中转壳，所述中转壳底部两侧通过卡接固定连接有连接管，所述连接管与中转壳交替分布，位于底部的中转壳两端通过卡接固定连接有进液管。
进一步的，所述电解槽体内部填充有电解液。
进一步的，所述中转壳靠近阴极板一侧顶部通过卡接阵列排布有喷头，所述中转壳上喷头出液方向与阴极板相平行。
进一步的，所述进液管位于电解槽体外部一端通过卡接固定连接有增压泵。
进一步的，所述电解槽体上半部两侧开设有出液口。
进一步的，所述中转壳上喷头呈阵列均匀排布。
进一步的，所述电解槽体顶部位于卡板卡接部位开设有卡槽。
进一步的，所述卡板顶部位于阳极板与阴极板卡接部位开设有卡槽。
进一步的，所述连接管两端与中转壳连接部位通过卡接有密封垫。
进一步的，所述中转壳截面呈L型。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过设置的电解槽体、进液管以及中转壳，实现了在高电流密度下阴极铜电解槽使用时，将阳极板与阴极板放入到电解槽体内部，向电解槽体内部通入电解液，通电电解，电解过程中通过进液管向电解槽体内部持续通入新的电解液，新的电解液首先进入到底部的中转壳中，一部分电解液通过中转壳上的喷头喷出，一部分通过连接管进入到上层的中转壳中，以此类推直至电解液进入到最顶层的中转壳中并由喷头喷出，降低了电极表面的扩散层厚度，电极表面的添加剂分布更加均匀，电解槽中铜离子浓度更加均匀，电解槽中温度分布更佳，同时使得极限电流密度的提高，使铜电解工艺能在较高的电流密度条件下运行，并且可取得较高的电流效率及高质量的阴极铜。
附图说明
图1为本发明整体主视结构剖视示意图；
图2为本发明整体左视结构剖视示意图；
图3为本发明整体俯视结构剖视示意图；
图4为本发明图1中A处放大结构示意图。
图1-4中：1-电解槽体；2-卡板；3-阳极板；4-进液管；5-连接杆；6-阴极板；7-中转壳；8-连接管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种高电流密度下阴极铜电解槽，包括：电解槽体1、阳极板3、阴极板6和中转壳7，电解槽体1顶部两侧外壁通过卡接固定连接有卡板2，卡板2之间位于电解槽体1内部通过卡接固定连接有阳极板3，卡板2之间位于阳极板3之间通过卡接固定连接有阴极板6，卡板2之间位于阴极板6两侧通过卡接固定连接有连接杆5，连接杆5底部通过卡接固定连接有中转壳7，中转壳7底部两侧通过卡接固定连接有连接管8，连接管8与中转壳7交替分布，位于底部的中转壳7两端通过卡接固定连接有进液管4，电解槽体1内部填充有电解液，中转壳7靠近阴极板6一侧顶部通过卡接阵列排布有喷头，中转壳7上喷头出液方向与阴极板6相平行，进液管4位于电解槽体1外部一端通过卡接固定连接有增压泵，电解槽体1上半部两侧开设有出液口，所述中转壳7上喷头呈阵列均匀排布，所述电解槽体1顶部位于卡板2卡接部位开设有卡槽，所述卡板2顶部位于阳极板3与阴极板6卡接部位开设有卡槽，所述连接管8两端与中转壳7连接部位通过卡接有密封垫，所述中转壳7截面呈L型。
工作原理：使用时，步骤（1）提高阴极铜皮的质量；通过添加剂合理配比增加铜皮的重量及硬度，使铜皮重量≥7kg，确保种板系统铜含量控制在47-50g/l、溶液酸度178-185g/l、Sb含量≤0.8g/l、Bi含量≤1g/l、Ni含量≤15g/l、Fe含量≤5g/l；
步骤（2）阴极的加工：机组区域将步骤（1）生产的铜皮进行加工，通过始极片机组压纹的改变（宽窄及压纹条数的改变），增加阴极铜皮的悬垂度，保证阴极板悬垂度≤±6.5mm达到100%，钉耳质量：耳部铆接牢实可靠，偏离设计值±2mm，同时耳部上沿必须平直，两耳上沿高差不大于5mm；
步骤（3）合格的阴阳极的入槽：将步骤（2）装入电解槽内，对阴阳极极距调整，新阳极极距整体靠阳极大面（中间靠大面10mm）、半残极阴极居中；
步骤（4）电解液成分的把控：在步骤（3）完成的情况下注入电解液，电解液铜含量为48-56g/l，溶液酸度180-196g/l，Sb含量≤0.8g/l、Bi含量≤1g/l、Ni含量≤15g/l、Fe含量≤5g/l，电解液温度60-65℃，电流密度300-316A/㎡，槽电压0.30-0.40V，电流效率96%-98%，电耗310-350kwh/t铜，合理添加剂配比，通电电解，电解过程中通过进液管4向电解槽体1内部持续通入新的电解液，新的电解液首先进入到底部的中转壳7中，一部分电解液通过中转壳上的喷头喷出，一部分通过连接管8进入到上层的中转壳7中，以此类推直至电解液进入到最顶层的中转壳7中并由喷头喷出，降低了电极表面的扩散层厚度，电极表面的添加剂分布更加均匀，电解槽中铜离子浓度更加均匀，电解槽中温度分布更佳，同时使得极限电流密度的提高，使铜电解工艺能在较高的电流密度条件下运行，并且可取得较高的电流效率及高质量的阴极铜。
步骤（5）通电中期极距调整，通电3天后将步骤（3）新阳极极距经行调整，恢复居中位置，继续生产；
生产周期为8天，单方产量（42槽）到328.57吨，电效97.6%，残极率15.6%，电耗319kwh/t铜，产出的阴极铜品级率达到了99.99%的标准。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种高电流密度下阴极铜电解槽，其特征在于，包括：
电解槽体（1）；
阳极板（3）；
阴极板（6）；
中转壳（7），
其中，所述电解槽体（1）顶部两侧外壁通过卡接固定连接有卡板（2），所述卡板（2）之间位于电解槽体（1）内部通过卡接固定连接有阳极板（3），所述卡板（2）之间位于阳极板（3）之间通过卡接固定连接有阴极板（6），所述卡板（2）之间位于阴极板（6）两侧通过卡接固定连接有连接杆（5），所述连接杆（5）底部通过卡接固定连接有中转壳（7），所述中转壳（7）底部两侧通过卡接固定连接有连接管（8），所述连接管（8）与中转壳（7）交替分布，位于底部的中转壳（7）两端通过卡接固定连接有进液管（4）。
2.根据权利要求1所述的一种高电流密度下阴极铜电解槽，其特征在于：所述电解槽体（1）内部填充有电解液。
3.根据权利要求1所述的一种高电流密度下阴极铜电解槽，其特征在于：所述中转壳（7）靠近阴极板（6）一侧顶部通过卡接阵列排布有喷头，所述中转壳（7）上喷头出液方向与阴极板（6）相平行。
4.根据权利要求1所述的一种高电流密度下阴极铜电解槽，其特征在于：所述进液管（4）位于电解槽体（1）外部一端通过卡接固定连接有增压泵。
5.根据权利要求1所述的一种高电流密度下阴极铜电解槽，其特征在于：所述电解槽体（1）上半部两侧开设有出液口。
6.根据权利要求1所述的一种高电流密度下阴极铜电解槽，其特征在于：所述中转壳（7）上喷头呈阵列均匀排布。
7.根据权利要求1所述的一种高电流密度下阴极铜电解槽，其特征在于：所述电解槽体（1）顶部位于卡板（2）卡接部位开设有卡槽。
8.根据权利要求1所述的一种高电流密度下阴极铜电解槽，其特征在于：所述卡板（2）顶部位于阳极板（3）与阴极板（6）卡接部位开设有卡槽。
9.根据权利要求1所述的一种高电流密度下阴极铜电解槽，其特征在于：所述连接管（8）两端与中转壳（7）连接部位通过卡接有密封垫。
10.根据权利要求1所述的一种高电流密度下阴极铜电解槽，其特征在于：所述中转壳（7）截面呈L型。
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