[实用新型]一种环流电解装置

说明书

本实用新型提供一种环流电解装置，属于金属冶炼技术领域。该装置包括电解液循环槽、与电解液循环槽连接的加热器、与加热器连接的高位槽、与高位槽连接的分液槽，和与分液槽连接的电解槽，所述的电解槽和电解循环槽连接形成循环回路；所述的电解槽包括置于槽体内的若干个阴极板、阳极板，及设置在槽体底部的水平环流供液装置；所述的水平环流供液装置由进液管和U型输液管组成。本实用新型的电解液通过水平环流供液装置，从电解槽两侧中部、底角区域进液，在电解槽阴、阳极板间形成两种环形流动，槽内电解液运动导向可有效消除循环死区，避免局部浓差极化，实现高电流密度下高纯度阴极产品生产。

技术领域

本实用新型属于金属冶炼技术领域，具体涉及一种环流电解装置。

背景技术

水溶液电解工艺在电解过程中，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。

金属在水溶液电解过程中遵守法拉第定律，以铜为例，其电解析出量可以用下式表示：

m_Cu＝1.1852·i·A·t

式中：m_Cu：析出的铜质量(g)，i：电流密度(A/m²)，A：阴极通电面积(m²)，t：通电时间(s)。

由上式，在通电面积不变的情况下，要想在单位时间内提高阴极铜产量只有提高电流密度。

在生产实践中，当电流密度较高时，应采用较大的循环速度，以减少浓差极化。但是循环速度过快，又会使阳极泥不易沉降，且造成贵金属的损失增加，有时还会导致阴极质量恶化和板面大量长粒子。高电流密度下，电解液浓差极化现象更加严重，因此需要选取合适的循环方式。

目前，在水溶液电解冶金生产中，主要采用的循环方式有以下几种：

第一种，上进下出式循环，电解液从电解槽一端直接进入电解槽的上部，在电解槽另一端设有出水袋(或出水隔板)，将电解槽下部的电解液导出。

第二种，下进上出式循环，电解液从电解槽一端的进液管(或进水隔板内)导入电解槽的下部，在槽内由下向上流动，从电解槽另一端上部溢流管溢出。

第三种，中央底管小孔进液循环，两端溢流出液。

第四种，平行射流电解工艺(中国专利CN2068512U)，电解液经加压后从电解槽侧面底部进液，两端溢流出液。

第五种，顶部进液双向平行流电解工艺(中国专利CN104831319A)，电解液从电解槽槽体顶部两侧同时进液，且采取上进下出的循环进液方式。

上述几种循环方式在水溶液电解冶金生产中会存在如下技术缺点：

1)上述第一种循环方式。在上进下出的电解槽中，漂浮阳极泥与进液方向相反，不易排除槽外。加之，进液模式为电解槽一端集中进液，局部电解液传质和传热效果差，槽内底部易出现结晶，离子浓度贫化严重，不利于电流密度的大幅度提升。

2)上述第二种循环方式，在下进上出的电解槽中，进液模式为电解槽一端集中进液，同样存在电解液分散不均，不利于传质和传热等现象，不利于电流密度的大幅度提升。

3)上述第三种循环方式，其电解液进液方向基本是和极板垂直。一方面，两侧和底部存在循环死区，溶液成分分布不均，局部贫化严重，易造成阴极极化失衡和阳极钝化，影响质量控制。另一方面，在使用过程，进液小孔需要严格对准阴极板面，但因各种原因导致底管变形(如掉落残极)或者安装位置不当，出现进液小孔直吹阳极板或者乱吹现象，导致电解槽液流紊乱，影响质量控制。