CN218995231U - 一种复杂铜阳极电解实验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种复杂铜阳极电解实验系统。该系统包括电解模块、过滤模块和净化模块，且电解模块通过所述过滤模块与所述净化模块连接，系统运行过程中可以灵活地调整添加剂配比、温度、过滤量和净化量等参数，可以适应长周期工业电解小试的要求。本实用新型的系统根据需求设定不同的电解模式，包括：恒电压模式、恒电流模式、周期反向模式，阶梯电流模式等，模拟了完整的长周期铜电解工业生产过程，因此可针对复杂铜电解原料如：低砷铜阳极、再生铜阳极及各种高杂铜阳极进行电解工艺研究，为铜冶炼行业提供了低成本、适应强、灵活高效的电解精炼实验平台。

Description

一种复杂铜阳极电解实验系统

技术领域

本申请属于工业冶金技术领域，具体涉及一种复杂铜阳极电解实验系统。

背景技术

目前，铜电解精炼是提高铜纯度主要手段之一。铜电解精炼的具体过程为：将阳极和不锈钢阴极或始极片交错置于电解槽中，在通入直流电的过程中，铜在阳极溶解，并在阴极上析出，杂质进入电解液或阳极泥。在铜电解精炼工业生产过程中，影响阴极铜质量的主要因素有：电解液成分、添加剂的量和种类、电流密度、温度、电解液循环量等。此外，在在长周期电解过程中随着阳极不断溶解，电解液中的阳极泥、杂质和铜离子不断累积，也会使阴极铜的质量受到影响。因此电解液需要净化和过滤，以稳定电解液系统，保证电解过程的正常进行。

随着国内矿产资源日趋短缺，外购阳极铜和废杂铜等复杂原料作为电解原料占比越来越高。某些复杂原料电解过程中容易出现漂浮阳极泥和阳极钝化等问题，为应对这些情况，有必要根据阳极板的情况进行工业化小试试验，模拟完整的长周期铜电解工业生产过程，优化和改进电解工艺，以确定具体的铜电解工业生产操作条件。

发明内容

本实施例公开了一种复杂铜阳极电解实验系统，以解决现有技术的上述以及其他潜在问题中任一问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：一种复杂铜阳极电解实验系统，所述系统包括电解模块、过滤模块和净化模块；

其中，所述电解模块包括第一整流器、电解槽、循环槽、添加剂泵、添加剂槽、循环泵、换热器和高位槽；

所述第一整流器的正负极与所述电解槽连接，所述电解槽出液口与所述循环槽进液口通过管道相连；

所述添加剂槽通过所述添加剂泵与所述循环槽的一端相连，所述循环槽的另一端通过所述循环泵与所述换热器连接，所述的换热器出液口与所述高位槽一侧连接，所述的高位槽另一侧通过输液管与所述电解槽连接，所述高位槽通过排气管与所述循环槽连接；

所述净化模块通过管路与所述过滤模块一端连接，所述过滤模块另一端通过管路与所述循环槽和循环泵之间的连接管路连接。

进一步，所述第一整流器为可控硅整流装置。

进一步，所述换热器为列管式换热器或板式换热器。

进一步，所述过滤模块包括过滤器和上清液槽；

其中，所述过滤器设有进液管和出液管，且所述进液管和出液管均与所述上清液槽连接，所述过滤器的进液管通过三通与所述循环泵相连，所述上清液槽进液一侧与电解槽上部出液管连接，出液一侧与净化模块和循环槽连接。

进一步，所述净化模块包括第二整流器、电积槽、测温单元、气体检测单元、抽风机和酸雾吸收罐；

其中，所述第二整流器的正负极与所述电积槽的导电铜排相连，所述电积槽进液管与所述上清液槽连接，所述电积槽通过管路分别与循环槽和电积槽相连，所述电积槽上设有槽盖，槽盖上设有测温单元、气体检测单元和抽风管道，所述抽风管道通过所述抽风机与所述酸雾吸收罐连接。

进一步，所述测温单元为红外温度监测仪。

进一步，所述气体检测单元为砷化氢检测仪。

进一步，所述电解槽、循环槽、高位槽、电积槽均由环氧树脂、PVC板或PP板加工而成。

进一步，所述电解槽体积不小于1 m³；所述循环槽体积不小于0.08 m³；所述高位槽体积不小于0.01 m³；所述电积槽体积不小于0.06 m³。

进一步，所述过滤器为滤芯式带泵过滤器，过滤精度为10～100 μm。

本实用新型的有益技术效果是：由于采用上述技术方案，本实用新型具有结构简单，使用方便，不仅能够模拟完整的铜电解工业生产过程，能适应长周期运行，同时具有多种工作模式的可控硅整流器可以适应成分复杂的阳极板进行工业化小试试验，从而优化和改进电解工艺，适合大范围推广。

附图说明

图1为本实用新型一种复杂铜阳极电解实验系统的结构示意图。

图中：

1-第一整流器、2-电解槽、3-循环槽、4-添加剂泵、5-添加剂槽、6-循环泵、7-换热器、8-高位槽、9-过滤器、10-上清液槽、11-第二整流器、12-电积槽、13-红外温度监测仪、14-砷化氢检测仪、15-抽风机、16-酸雾吸收罐、17-蒸汽管道、18-电解液管道、19-抽风管道。

具体实施方式

为进一步理解本申请，下面结合附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。但是所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，基于本申请中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所有其他实施例，都属于本申请的保护范围。这些描述只是为进一步说明本申请的特征和优点，而不是对本申请权利要求的限制。

如图1所示，本实用新型一种复杂铜阳极电解实验系统，所述系统包括电解模块、过滤模块和净化模块；

其中，所述电解模块包括第一整流器1、电解槽2、循环槽3、添加剂泵4、添加剂槽5、循环泵6、换热器7和高位槽8；

所述第一整流器1的正负极与所述电解槽2连接，所述电解槽2出液口与所述循环槽3的进液口通过管道相连；

所述添加剂槽5通过所述添加剂泵4与所述循环槽3的一端相连，所述循环槽3的另一端通过所述循环泵4与所述换热器7连接，所述的换热器7的出液口与所述高位槽8一侧连接，所述高位槽8另一侧通过输液管与所述电解槽2连接，所述高位槽8通过排气管与所述循环槽3连接；

所述净化模块通过管路与所述过滤模块一端连接，所述过滤模块另一端通过管路与所述循环槽3和循环泵6之间的连接管路连接，所述过滤模块的管路上设有控制阀门。

所述第一整流器1为可控硅整流装置。

所述换热器7为列管式换热器或板式换热器。

所述过滤模块包括过滤器9和上清液槽10；

其中，所述过滤器9设有进液管和出液管，且所述进液管和出液管均与所述上清液槽10连接，所述过滤器9的进液管通过三通与所述循环泵6相连，所述上清液槽10进液一侧与电解槽2上部出液管连接，出液一侧与净化模块和循环槽3连接。

所述净化模块包括第二整流器11、电积槽12、测温单元13、气体检测单元14、抽风机15和酸雾吸收罐16；

其中，所述第二整流器11的正负极与所述电积槽12的导电铜排相连，所述电积槽12通过管道分别与所述上清液槽10和循环槽3连接，所述电积槽12上设有槽盖，槽盖上设有测温单元13、气体检测单元14和抽风机管道19，所述抽风管道19通过所述抽风机15与所述酸雾吸收罐16连接。

所述测温单元13为红外温度监测仪。

所述气体检测单元14为砷化氢检测仪。

所述电解槽2、循环槽3、高位槽8、电积槽23均由环氧树脂、PVC板或PP板加工而成。

所述电解槽2体积不小于1 m³；所述循环槽3体积不小于0.08 m³；所述高位槽8体积不小于0.01 m³；所述电积槽12体积不小于0.06 m³。

所述过滤器9为滤芯式带泵过滤器，过滤精度为10～100 μm。

实施例：

一种复杂铜阳极电解实验系统，如图1所示，其包括电解模块、过滤模块和净化模块。所述的小试系统可一次性装槽不少于4对阴阳极板进行试验。

所述的电解模块包括第一整流器1、电解槽2、循环槽3、添加剂泵4、添加剂槽5、循环泵6、换热器7和高位槽8。

所述的第一整流器1的正负极与电解槽2的导电铜排相连，所述的电解槽2出液口与所述的循环槽进液口通过管道相连，所述的添加剂泵将所述的添加剂槽5与所述的循环槽3相连，所述的循环槽3通过所述的循环泵3连接到所述的换热器，所述的换热器7出液口与所述的高位槽8一侧连接，所述的高位槽8另一侧通过所述的输液管连接到所述的电解槽2，所述的高位槽8上方设有排气管通往所述的循环槽3。

所述第一整流器1和第二整流器11均为可控硅整流装置，具有多种工作模式，可根据需求设定程序，程序包括恒电流模式、恒电压模式、周期反向模式等。

所述换热器7是列管式换热器和板式换热器中的一种，热源为蒸汽，蒸汽管路上设置有电磁调节阀，蒸汽流量根据电解槽外的控制柜自动调节。

所述的过滤模块包括过滤器9和上清液槽10。所述的过滤器9进液管和出液管都与上清液槽10连接，所述的过滤器9进液管还通过三通和电解模块的循环泵连接，方便更换滤芯时抽出上清夜罐中电解液，所述的上清液槽进液一侧与电解槽上部出液管连接，出液一侧与循环槽和电积槽连接。

所述的净化模块包括第二整流器11、电积槽12、红外温度监测仪、砷化氢检测仪、抽风机、酸雾吸收罐。

所述的电积槽12进液管与上清液槽10连接，电积槽12出液管与循环槽3相连。所述的电积槽12进液管上连接有磁控调节阀，所述的电积槽12上设有槽盖，槽盖上还装有红外温度监测仪、砷化氢检测仪和抽风管道19，抽风管道19经过抽风机15通往酸雾吸收罐16。

上述技术方案中所述的电解槽2、循环槽3、高位槽8、电积槽均12由环氧树脂、PVC板或PP板加工而成。

上述技术方案中所述的电解槽2体积不小于1 m³，可搭载与生产系统一致的阴阳极板，槽外表面覆盖保温材料，槽体用316L不锈钢作离地支撑，且围绕槽体搭建人行走道方便出装槽操作。

上述技术方案中所述的循环槽2体积不小于0.08 m³。

上述技术方案中所述的高位槽8体积不小于0.01 m³。

上述技术方案中所述的电积槽12体积不小于0.06 m³，可搭载自制小型阴阳极板。

上述技术方案中所有管路均为PVDF管或PPH管，所有管路均设置有阀门控制流量。管路上的连接为法兰、螺纹或热熔承插焊接；

上述技术方案中所述的电解槽2内壁一侧设置有进液管、另一侧设置有出液管，槽底有底管用于排液；电解槽2内挂有温度感应探头，电解槽外装有温控箱。

上述技术方案中所述的循环槽3上方接由电解槽2出液管、高位槽排气管、电积槽12出液管和添加剂输液管，底部出液管连接到循环泵3。

上述技术方案中所述的添加剂槽5用于存放配置好的添加剂，通过添加剂泵4输送添加剂至循环槽3。

上述技术方案中所述的添加剂泵4为蠕动泵，流量连续可调。

上述技术方案中所述的循环泵为计量泵，内衬防腐PTFE，流量连续可调。

上述技术方案中所述的高位槽8进液管与加热器7相连，出液管连接到电解槽2，排气管连接到循环槽3。

上述技术方案中所述的上清液槽10分别与电解槽2和电积槽12连接。

上述技术方案中所述的过滤器9是滤芯式带泵过滤器，过滤精度可通过更换滤芯实现，为10～100 μm，主要过滤上清液槽10中液体。

上述技术方案中所述的电积槽12进液管通过三通分别与电解槽2出液管和上清液槽相连，电积槽12出液管与循环槽3相连。电积槽12设置有槽盖，槽盖由透明亚克力板焊接加工而成，槽盖侧面连接有风管，正上方装有红外温度检测仪和砷化氢检测仪。

低砷阳极（砷含量＜500 ppm）采用传统的始极片电解工艺，具体实施步骤为：

（1）将铣耳和整平过的低砷阳极板称重后装入小试系统电解槽，调整好极距，并检查触点是否接触良好。

（2）将大系统电解液注入小试系统电解槽，进行阳极板泡洗操作。泡洗一段时间后，将电解槽中泡洗过阳极板的电解液排放至大系统阳极泥罐，并用清水冲洗干净阳极板表面。

（3）将表面光滑的始极片称重后装入小试系统电解槽，调整好极距并检查触点是否接触良好。

（4）再次将大系统中电解液注满小试系统，打开循环泵，调节小试系统的循环流量、过滤流量和电积流量。

（5）将蒸汽管路总阀门打开，设置温控箱温度60～70℃，此时蒸汽管路上的电磁调节阀对蒸汽流量进行调节，从而对电解液进行可控加热。

（6）称量所需的添加剂，在添加剂罐中溶解完全，实验进行时打开添加剂蠕动泵，将添加剂均匀稳定地滴加入循环槽。

（7）当温度达到设定值后，打开整流器，设置输出电流，启动周期反向电解程序。记录电流、电压、温度、电解液化学成分、流量等数据，观察阴极表面情况。

（8）第12天电解结束后，关闭整流器，关闭蒸汽，关闭计量泵，关闭过滤器，排空小试系统电解液。将阴阳极取出并称重，观察阴阳极表面质量。

以上对本申请实施例所提供的一种复杂铜阳极电解实验系统，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

还需要说明的是，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商品或者系统不仅包括那些要素，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商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1.一种复杂铜阳极电解实验系统，其特征在于，所述系统包括电解模块、过滤模块和净化模块；

其中，所述电解模块包括第一整流器、电解槽、循环槽、添加剂泵、添加剂槽、循环泵、换热器和高位槽；

所述第一整流器的正负极与所述电解槽连接，所述电解槽出液口与所述循环槽进液口通过管道相连；

所述添加剂槽通过所述添加剂泵与所述循环槽的一端相连，所述循环槽的另一端通过所述循环泵与所述换热器连接，所述换热器出液口与所述高位槽一侧连接，所述的高位槽的另一侧通过管路与所述电解槽连接，所述高位槽通过排气管与所述循环槽连接；

所述净化模块通过管路与所述过滤模块一端连接，所述过滤模块另一端通过管路与所述循环槽和循环泵之间的连接管路连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一整流器为可控硅整流装置。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换热器为列管式换热器或板式换热器。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述过滤模块包括过滤器和上清液槽；

其中，所述过滤器设有进液管和出液管，且所述进液管和出液管均与所述上清液槽连接，所述过滤器的进液管通过三通与所述循环泵相连，所述上清液槽进液一侧与电解槽上部出液管连接，所述上清液槽出液一侧与净化模块和循环槽连接。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述净化模块包括第二整流器、电积槽、测温单元、气体检测单元、抽风机和酸雾吸收罐；

其中，所述第二整流器的正负极与所述电积槽的导电铜排相连，所述电积槽进液管与所述上清液槽连接，所述电积槽通过管路分别与循环槽和电积槽相连，所述电积槽上设有槽盖，槽盖上设有测温单元、气体检测单元和抽风管道，所述抽风管道通过所述抽风机与所述酸雾吸收罐连接。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述测温单元为红外温度监测仪。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述气体检测单元为砷化氢检测仪。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述电解槽、循环槽、高位槽、电积槽均由环氧树脂、PVC板或PP板加工而成。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述电解槽体积不小于1 m³；所述循环槽体积不小于0.08 m³；所述高位槽体积不小于0.01 m³；所述电积槽体积不小于0.06 m³。

10.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述过滤器为滤芯式带泵过滤器，过滤精度为10～100 μm。

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