CN1191579A - 矿物回收装置 - Google Patents

Abstract

一种用来从流动的电解液中提取金属的电解槽装置(10),它包括一个机座,带有让电解液通过机座的入口(23)和出口(22)。机座限制电解液流过可取出的轴套式阴极(13),并带有伸入机座内的阳极(21),以及用于连接一个电路至阴极(13)和阳极(21)的电路连接装置。机座优选地是一个固定的圆柱形机座并包括一个可拆除的顶盖以便支承并使阳极部件随之拆除。阳极(21)被同心地支承并且是阳极部件的一部分,阳极部件穿过整个机座,以便通过阳极(21)末端上设置的定位装置、利用机座的底部支承件(31)同心地定位在机座内。阳极(21)也优选地在轴套式阴极的两末端之间包括了一个暴露的导电部分(29)。

Description

矿物回收装置

本发明涉及矿物回收装置。

本发明特别适用于、但不限于电积法和/或电精炼法提铜，为了说明方便起见仍将参照这种用途进行描述。但是需要指明的是，本发明可用于其它用途，诸如用电积法或电精炼法提取其它金属。

本发明也特别适用于用电积法从矿物沥滤液中提铜，而无需象普通作法那样对沥滤液进行精炼或浓缩。在先前技术的一个实施方案中，正如在国际专利NO.PCT/AU93/00361中所公开的那样，电解沉积的金属被当作一个刚性的内管从不同金属材质、例如不锈钢的管状电极内表面移走。在将电解沉积金属内管从电极上移走的过程中，有时需要相当大的力或作用力，这将增加损坏管状电极的危险。

此外，电极被用作机座的一部分，需具备双重特性，即导电性和维持装置结构完整性所需的足够尺寸，与使用更经济的材料相比，这会使该装置更昂贵。

此外，也不可能提供一种简单的整体结构，其中机座的管状部分是导电材料而其余部分不是金属结构。为了以有效成本方式工作，电化学电解槽需要能承受允许较大流速的工作压力，管状电极每端的非金属部件都需要独立于管状机座相互固定，因而每个电化学电解槽都需要昂贵的机械装置。

本发明的目的在于减少一个或多个上述缺点并提供使用可靠、高效的矿物提取装置。

如上所述，本发明从一个方面而言大致上属于从流动的电解液中提取矿物的电解槽装置，它包括：

一个带有能让电解液通过的入口装置和出口装置的机座；

该机座限制电解液流过一个可取出的轴套式阴极；

一根伸进所述机座的阳极；以及

用于联接电路至所述阴极及阳极的电路联接装置。

机座优选地采用固定圆柱型机座，并且它包括一个可拆卸的顶盖，该顶盖将阳极同心地定位在阴极内部。顶盖优选地支承阳极部件以便随之拆除，而阳极适宜地作为阳极部件的一部分，阳极部件穿过机座，使其导电部分暴露在轴套式阴极的两末端之间。阳极部件的末端也优选地装有定位装置，定位装置通过与机座中的底部支承件相接合而同心地定位在机座中。阴极的电路联接装置优选与所述机座相连并与直流电源相连。

机座优选地采用由玻璃或矿物增强的塑料材料、例如硬质聚氯乙烯制成。机座适宜地包括一个在两端部分之间延伸的管状部分，轴套式阴极适应于装配到管状部分的内表面内。

机座可以包括一个导电表面，它围绕着管状部分的内圆周布置并与阳极电绝缘、但与所述轴套式阴极电接触，电路连接装置可包括位于导电表面上的电路终端。但是，优选地保证导电装置至少部分地沿管状部分的内表面延伸以便与轴套式阴极电接触、但在机械上是可分离的。

例如，导电装置可以包括一个靠着管状部分内表面并穿过管状部分的导电杆。导电杆可具有相对扁平或细长的横截面，并可嵌入管状部分的沟槽或狭槽中，但是至少有一部分导电杆高于所述表面以便与轴套式阴极电接触。相应地，导电杆的外形应适合与轴套式阴极电接触而又允许轴套式阴极从导电杆上分离。

优选地，轴套式阴极包括一个与机座配套使用的轴套部件，以便轴套部件能插入和撤出机座。轴套部件还优选地包括松脱装置，以便使轴套从电解沉积材料中脱离出来。

松脱装置可以包括扩展部件或者用于轴套部件的折叠或铰接装置。但是，在一个优选的实施方案中，轴套部件在其圆周上包括一个狭长切口、裂缝或裂口，在没有受到机座管状部分内部尺寸的限制时，该轴套部件可以弹性地偏移而扩展。

例如，当管状部分基本上呈圆柱形并具有圆形横截面时，轴套式阴极相应地是一个具有圆形横截面的圆柱形轴套部件，并且它具有一个从轴套部件的一端延伸到另一端的狭长切口。当未受限制时，轴套部件被制成具有比机座管状部分的内部尺寸更大的直径，但又可以弹性变形，以便可以装配到机座的管状部分内并和导电装置电接触。

例如轴套部件优选地由316不锈钢或钛制成，它们的厚度范围是0.4mm-0.7mm，其由平板轧制而成以保持金属的弹性。

入口装置和出口装置优选地安置在两端头部分，使得入口布置在一个端头部分而出口布置在另一个端头部分。入口和出口优选地基本上成切线方向布置，以便在分别通过入口或出口进入或离开电化学电解槽的液体上产生一个切向分力。优选地，阳极基本上位于机座中心以便在阳极和轴套式阴极之间形成一个基本上环形的腔。

优选地，机座基本上是整体结构，但是允许轴套式阴极被取出以便从电解槽中回收电解沉积物质。例如，可以将阳极、轴套以及电化学电解槽的相关部件布置成一个部分，并且可以适应经某个端头部分拆除的需要。优选地，阳极可以从第一可拆除部分取出，而轴套可从第二可拆除部分取出，机座的其余部件构成了一个固定部分。

可拆除部分可以通过的所述端头部分优选地溶剂粘接或者熔焊到管状部件上，另一个端头部分亦是如此。因而，为了保持电化学电解槽液体密封的完整性，对可拆除部分及固定部分提供了有效的密封装置。

可拆除部分的布置也可适应于将可拆除部分从固定部分中移出时使入口密封而防止液体的流动；而出口可装备反向流动截止装置，从而可以通过上述装置将连续的电化学电解槽中的电沉积物质取出而不需关闭电化学电解槽的电池。

例如，阳极部件可以包括一个用于连接阳极部件和轴套式阴极的星形装置，这样阳极部件和阴极形成一个整体的可拆除部分。

但是，阳极部件优选地可以单独从可拆除的轴套式阴极中取出。

另一方面，本发明基本上属于带有阴极的电解槽，该阴极由弹性的金属板构成并强制成管状型式、它与阳极同心并围绕阳极放置，在阴极和阳极之间形成一个环形空间；

形成有入口和出口的机座，以便电解液能通过机座；

所述阳极与从机座上拆除的顶盖相连接；和

当所述阳极从所述机座上拆下之后，所述阴极能从所述机座上取出。

另一方面，本发明基本上属于一种从包含金属的电解液中电沉积某种金属的方法，该方法包括：

提供如上文所述的电解槽装置；

运行电解槽足够长的时间，以便在轴套式阴极的内表面沉积所需厚度的金属；

从机座上拆除顶盖和所支承的阳极部件；

从机座上拆除轴套式阴极；

从金属上拆除轴套式阴极；

将轴套式阴极、顶盖和阳极部件重新装到机座上。

优选地，重复该过程并添加新的电解液，以补充电积法提炼过程中所消耗的金属阳离子。

为了使本发明更容易理解和投入实际作用，将参照附图加以说明，该附图示意了本发明的一个一般实施方案，其中：

图1是本发明的电解槽的横截面图；以及

图2是图1所示电解槽的内轴套的视图。

图1和图2所示的电解槽10包括机座部件11，该机座部件包括管状部分12，上端盖部件18和下端盖部件14连接到管状部分12的外周面上。上端盖部件18包括可拆除的上部分15，而下端盖部件14包括可拆除的下部分16。每个可拆除部分15和16都优选地带有直角回转、卡口式或快速松脱式的部件或装置，以便快速拆下和更换可拆除部分15和16。

可拆除的上部分15使得可以进入电解槽10以便取出电沉积物质，而可拆除的下部分16使得可以进入电解槽10以实现维修目的。

内轴套13布置在管状部分12内并包括了一条从一端至另一端共轴延伸的切口19。在上端盖部件18的中央形成有一个密封套20，而阳极部件21穿过可拆除上部分15上的中心孔30而在机座部件11内形成一个环形腔24。阳极部件21在其另一端中止于一个管状凹座31，该凹座从可拆除下部分16向内突出，而阳极部件21的下端成锥形或成形为易于使阳极部件21插入凹座31的形状。

在上端盖部件18形成有一个液体出口22，在下端盖部件14形成有一个液体入口23。出口22和入口23如所示那样对齐，其轴线垂直于机座部件11的轴线，并且与在机座部件11和阳极部件21间形成的环形腔24相切。

机座部件11由诸如聚氯乙烯(PVC)之类的塑料材料制成，这样，包括管状部分12、上端盖部件18和下端盖部件14的机座可通过焊接或塑料模塑工艺来整体形成。如果需要，通气孔(未示出)可配有一个浮阀等，当气体积聚在上端盖部件18内时，浮阀打开，而在气体排出后它关闭。

管状部分包括一个用于电接触内轴套13的接触器杆25。用两个电路终端26与接触杆25实现电接触。电路终端26如图所示通过管状部分12并在使用时与电源相连。接触杆25也包括一个凸缘部分27，以防止内轴套13从其位于电解槽10中的工作位置下落。

阳极部件21也包括非导电部分28和导电部分29，这样使外加电流基本上沿径向通过阳极部件21和内轴套13之间，或者，特别是，基本上没有轴向分量。此外，当电解槽10用于处理另一类电解液时，可拆除部分15和16允许插入另一尺寸的阳极部件21和轴套13。

内轴套由诸如不锈钢之类的惰性材料制成，从而沉积的金属可以很容易地被除去。阳极部件21、可拆除上部分15以及内轴套13可以作为一个整体部分来拆除，但是优选地将阳极部件21和可拆除上部分15首先拆除，然后插入一个外伸的卡爪部件等以抓住内轴套13(以及位于内轴套13内表面上的电解沉积物质)。

在操作卡爪等部件的时候，内轴套13和其上的电解沉积物质从机座部件11中移出，通过沿着切口19沿远离从电解沉积物质的方向扩展内轴套13而使其除去电解沉积物质。

将内轴套13、可拆除上部分15和阳极部件21重新装入机座11以便重新开始电解槽10的电解操作。

在使用中，本发明的电解槽装置可以如本文所述那样构造，更具体而言，电解槽的电池可以与阳极部件21和可拆除上部分15装配成一种管线部件的形式，而与相应的内轴套13成另一种管线部件的形式。

例如，电解槽10可由其刚性安装在一个框架部件上的入口23和出口22来支承，并利用软管接头将入口23和出口22分别与入口管线和出口管线相连。可以在入口23和出口22上提供管接头连接以使得电解槽从其电池上拆除。

从电解槽的底部引入电解液，或者特别是若从其顶部以足以将槽中空气逐出的高流速将电解液引入每个电解槽，一旦流动条件建立起来则施加电位。一旦在内轴套13的内表面上沉积了一层合适的电解沉积物质，就可以拆除电池以便从其各个管状部分12上取回轴套，或者可以依次打开每个电解槽以便取出电解沉积物质。

可以理解，电解槽可以水平或倾斜布置，而且，可以不考虑电解槽的定向，流动可以从任一端进行。另外，电解槽的电池可以以串联或并联流动的任一组合形式来安装，其适合于电解槽电池的流动力学和电动力学特性所要求的流动方式。

在一个实施方案中，管状部分成直立状并固定于上管线，而下管线可从管状部分拆除，以便可以将一个轴套可拆除部件插入各个电解槽而将轴套从管中取出。另一套轴套可以与第一套交替使用，或者可以将轴套从电解沉积壳中取出，然后将其放回管状部分以便进一步电解处理电解沉积的物质。

可以理解，可以利用可控制的机械装置使轴套的移动自动完成，从而实现电解沉积物质与轴套的分离。优选地，可控制的机械装置一次移动一个轴套，并且在将轴套放回电解槽之前把轴套从电解沉积物质上脱开。但是，可以理解，可以以这种方法同时处理或利用可单独操作的可控制机械装置处理两个或多个电解槽。

轴套部件上切口的每一边都优选地接合以便能将轴套部件从电解沉积物质上撬开。例如，通过按如上所述的方式将轴套部件取出可以将一个厚度在1mm至10mm之间的铜电解沉积层从轴套部件上回收。中空的铜圆柱体优选地被展平以利运输及随后的熔炼。

应当理解，虽然上述内容是通过本发明的直观例子给出的，但对本领域的技术人员而言，显而易见的是，对此作出的所有这些和其它修改和改变都被认为落在下列权利要求书所申明的本发明的广泛领域和范围内。

Claims (13)

1.一种用于从流动的电解液中提炼矿物的电解槽装置，它包括：

一个带有能让电解液通过的入口装置和出口装置的机座；

该机座限制电解液流过一个可取出的轴套式阴极；

一根伸进所述机座的阳极；以及

用于联接电路至所述阴极及阳极的电路联接装置。

2.一种如权利要求1所述的电解槽装置，其特征在于，机座是一个固定的圆柱形机座并包括一个可拆除的顶盖，该顶盖将一个阳极部件同心地支承在所述机座内。

3.一种如权利要求1或2所述的电解槽装置，其特征在于，所述阳极由一个阳极部件支承，该阳极部件包括一个定位在机座内底部支承件上的末端。

4.一种如上述权利要求中任一项所述的电解槽装置，其特征在于，所述的阳极包括了一个基本上伸展至轴套式阴极全长的暴露导电部分。

5.一种如上述权利要求中任一项所述的电解槽装置，其特征在于，所述机座包括一个具有在端头部分间延伸之内表面的管状部分，而所述轴套式阴极适于贴靠着所述内表面装配。

6.一种如上述权利要求中任一项所述的矿物提取电解槽装置，它包括导电装置，该导电装置至少部分地伸进所述机座内以便与所述轴套式阴极电接触。

7.一种如权利要求6所述的矿物提取电解槽装置，其特征在于，所述导电装置包括一个穿过所述管状部分靠在所述内表面上的导电杆。

8.一种如权利要求7所述的矿物提取电解槽装置，其特征在于，所述轴套式阴极包括用来脱离电解沉积物质的松脱装置。

9.一种如权利要求8所述的矿物提取电解槽装置，其特征在于，所述轴套式阴极是一个不锈钢轴套部件，它沿纵向切口，因而可以敞开以便与电解沉积物质脱离。

10.一种如权利要求9所述的矿物提取电解槽装置，其特征在于，所述轴套部件在未被所述内表面约束时可被弹性地偏移而扩展。

11.一种如上述权利要求中任一项所述的矿物提取电解槽装置，其特征在于，所述端头部分包括位于一个端头上的入口和位于另一个端头上的出口，而所述入口和出口基本上成切线方向布置，以便在分别通过所述入口和出口进入或离开所述矿物提取电解槽装置的液体上产生一个切向分力。

12.一种如上述权利要求中任一项所述的矿物提取电解槽装置，其特征在于，所述机座是一个顶端敞开的机座，允许所述轴套式阴极通过敞开的顶端插入或取出。

13.一种从包含金属的电解液中电沉积金属的方法，该方法包括：

提供一个如权利要求12所述的电解槽装置；

运行电解槽足够的时间，以便在轴套式阴极的内表面上沉积所需厚度的金属；

从机座上拆除顶盖和阳极部件；

从机座上拆除轴套式阴极；

从金属上拆除轴套式阴极，和

将轴套式阴极、顶盖和阳极部件重新装到机座上。