[发明专利]一种底部进液循环高电流密度电解沉积金属的装置及实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及在不溶阳极电解沉积金属领域，主要是一种底部进液循环高电流密度电解沉积金属的装置及实现方法。

背景技术

目前，传统的电解沉积技术是将阴阳极放置在电解液缓慢流动的槽体内，在电场的作用下，阴离子向阳极定向移动，阳离子向阴极定向移动，通过控制一定的技术条件，目标金属阳离子在阴极得到电解沉积析出，从而得到高纯的电解产品。由于电极反应速度往往要快于离子的扩散速度，从而形成了浓差极化。在传统的电积槽中，正是由于阴极的浓差极化，造成少量杂质离子或者氢离子与目标金属离子一起在阴极上析出，一方面导致阴极产品质量下降，另一方面造成阴极电流效率大幅度降低，从而增加单位产品能耗。同时，传统的电解沉积技术进行金属的提纯或电解沉积，为了保证较高的阴极电流效率以及阴极产品质量，其电流密度必须控制在较低的范围内，从而造成电解体系庞大、设备投资费用高、生产效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种底部进液循环高电流密度电解沉积金属的装置及方法，其采用全新的底部多通道进液循环流电解沉积技术，实现电解槽内电解液在阴极周围高速流动，以消除阴极浓差极化，达到阴极电流密度能够大幅度提升的目的。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，这种底部进液循环高电流密度电解沉积金属的装置，包括电解槽、阴极板和阳极板，该阴极板和阳极板上设置有导电棒，阴极板和阳极板放置于电解槽内，所述的电解槽底部安装有循环流进液装置，该循环流进液装置包括循环槽、溶液循环通道、循环泵、低位槽和高位槽，低位槽与高位槽间通过萃取反萃系统连接，低位槽通过溢流管与循环槽的一端相连，高位槽通过管道与循环槽的另一端相连构成循环；在与低位槽相连的循环槽一端通过管道与回流总管相连，回流总管与溢流斗相连，溢流斗位于电解槽的槽边顶端外侧；在与高位槽相连的循环槽一端通过循环泵、管道与溶液循环通道相连，该溶液循环通道分布于阴极板的底端位置，溶液循环通道上设置有不同孔径的管喷嘴，该管喷嘴正朝向于每块阴极板的底端。

作为优选，所述的溶液循环通道设置在电解槽的阴极板底部，溶液循环通道的形状为圆形或多边形的管状。

本发明采用如上述的底部进液循环高电流密度电解沉积金属装置的实现方法，包括如下步骤：

1：加热电解液，使温度为20-80℃，在电解液中金属离子浓度为20-80g/L的条件下，开启循环流进液装置5内的循环泵53，阴极液在电解槽1内自循环；所述的电解槽1中溢流出来的电解液通过溢流斗59经回流总管58流入循环槽51，循环槽51所收集的电解液通过溢流管57经低位槽54由萃取反萃系统56处理后流入至高位槽55，高位槽55的电解液流入循环槽51；

2：阴极液通过溶液循环通道52上的管喷嘴521均匀、大流量喷入阴极板2表面，使金属离子电解沉积过程中的阴极液循环流量达到150-3000m³/Mt，电流密度达到300-600A/m²，其阴极电流效率达到95％以上；

3：电解3-5天后，取出阴极产品。

本发明的有益效果为：能够在传统电解槽规格不变的条件下，通过大幅度提高阴极电流密度，使电解槽的单位生产能力得到大幅度提升，而阴极电流效率仍然达到96％以上，阴极产品质量不受高电流密度的影响，是一个清洁、高效、环保的先进技术；该技术不同于高电流密度平行流电解技术，平行流电解技术采用阴极侧部进液方式，侧部进液方式适用于可溶阳极电解精炼工艺，其优点是可以避免因阳极泥搅动而影响阴极产品质量的问题，但是其缺点是电解液在阴极表面分布不均匀，液流效果不好；而在不溶阳极电解沉积金属工艺中，由于没有大量阳极泥产生，因此可以实现底部进液方式，该方式电解液分布均匀，消除阴极浓差极化效果好。

附图说明

图1是本发明的循环流进液装置在电解槽中的主视结构示意图。

图2是本发明的循环流进液装置在电解槽中的俯视结构示意图。

图3是本发明的循环流进液装置在电解槽中的侧视结构示意图。

图4是本发明的循环流进液装置布置结构示意图。

附图中的标号分别为：1、电解槽；2、阴极板；3、阳极板；4、导电棒；5、循环流进液装置；51、循环槽；52、溶液循环通道；53、循环泵；54、低位槽；55、高位槽；56、萃取反萃系统；57、溢流管；58、回流总管；59、溢流斗；521、管喷嘴。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做详细的介绍：