[发明专利]一种用于圆筒状射流态直接电沉积设备的阳极

说明书

技术领域

本发明涉及湿法冶金重金属高度精炼电积技术领域，尤其涉及一种用于圆筒状射流态直接电沉积设备的阳极，是能够环保、节能、低碳排放的圆筒状射流态电沉积新设备的核心部件之一。

背景技术

金属从溶液中直接电沉积，属于湿法冶金的范围，从矿石到原料，从原料到材料，涉及十分广泛的电化学现象和应用，理论与应用互相促进，推动了冶金电化学科技的发展。在湿法冶金过程中，从金属的浸出、净化、提取、精炼的目前应用技术来看，周期表中的大部分金属均可由电解方法制备出来，但目前工业上大规模化电解生产的金属约有二、三十种。

电解（Electrol ysis)是将电流通过电解质溶液或熔融态物质，(又称电解液)，在阴极和阳极上引起氧化还原反应的过程。

电解广泛应用于冶金工业中，如从矿石或化合物提取金属(电解冶金)或提纯金属(电解提纯)，以及从溶液中沉积出金属(电镀)。电解是一种非常强有力的促进氧化还原反应的手段，许多很难进行的氧化还原反应，都可以通过电解来实现。例如：可将熔融的氟化物在阳极上氧化成单质氟，熔融的锂盐在阴极上还原成金属锂。电解工业在国民经济中具有重要作用，许多有色金属(如钠、钾、镁、铝等)和稀有金属(如锆、铪等)的冶炼及金属(如铜、锌、铅等)的精炼，基本化工产品(如氢、氧、烧碱、氯酸钾、过氧化氯、乙二腈等)的制备，还有电镀、电抛光、阳极氧化等，都是通过电解实现的。目前，国内外业界为解决冶金电解过程中所带来的环境污染、能源消耗大等诸多弊端，正研究开发新的电解电积技术和设备。

电沉积(electrodeposition)是金属或合金从其化合物水溶液、非水溶液或熔盐中电化学沉积的过程，是金属电解冶炼、电解精炼、电镀、电铸过程的基础。这些过程在一定的电解质和操作条件下进行。

目前世界上成熟的直接电积技术是澳大利亚Electrometals公司直接生产的电沉积设备，在美国德克萨斯州、澳洲、澳洲布里斯班、悉尼、堪培拉、加拿大、智利圣地亚哥、比利时、巴西、英国等，广泛应用于金、银、铜、钴及镍矿的精炼提取，最大规模的是在智利的圣地亚哥，共计1320组电积电池。但我国至今未见到在冶金上的使用。

在电积方面，我国大多采用电解工艺，要求浸出液金属要达到45g/1～50g/1的浓度，而采用圆筒状射流态直接电积工艺，从连续吸附交换床解吸下来的溶液含金属量只要求达到5g/L，便可直接生产高纯度金属材料。

发明内容

本发明的目的在于设计一种新型的用于圆筒状射流态直接电沉积设备的阳极，解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于圆筒状射流态直接电沉积设备的阳极，包括阳极管、上同轴定位柱和下同轴定位柱；所述阳极管为中空的圆筒，所述阳极管的外缘面上均布射流孔，所述下同轴定位柱为中空管；所述阳极管的一端连接所述上同轴定位柱，另一端连接所述下同轴定位柱；所述阳极管、所述上同轴定位柱和所述下同轴定位柱同轴设置，并且所述阳极管的筒内空腔与所述下同轴定位柱中的中空管连通。

所述下同轴定位柱的外圆面一端为光轴，另一端为外螺纹，光轴的一端连接到所述阳极管。

所述光轴的外圆面能够与接触防水O型圈作为密封面，所述外螺纹与外界正极接头螺母上的内螺纹相配合。

所述阳极管为钛合金管。

所述射流孔的直径为1mm-4mm。

最上排所述射流孔和最下排所述射流孔之间的长度为0.8m-1.2m。

所述射流孔的尺寸、数量和位置都需要根据电沉积系统的规模、电沉积对象、原料溶液的浓度成分以及溶液流体压力经试验而确定。

1，主体材料：本发明阳极管的材料采用钛合金管为原料，钛是一种贵重的有色金属。钛及钛合金管是一种新型管材，它具有质量轻，纯度高，耐腐蚀性好，耐低温性能好等特点，因而在石油，化工，仪表，航空等工业得到广泛的应用。

钛能耐各种浓度的硝酸，鉻酸，醋酸，王水，氢氧化钠，氨水，碳酸钠，硫酸钠，硫酸铵以及常温下的稀硫酸，稀盐酸等介质的腐蚀。钛和钛合金管可用于石油，化工，航空，核能等行业输送腐蚀性介质，一般用于工作温度为-60-250℃，工作压力不超过10MPa的管路上。特别适合本设备的工作环境。

2，主要特征：

(1)同轴定位柱：电沉积设备中，阳极和阴极的同轴度关系到射流的距离是否均一，进而影响到电沉积后产品质量。由于电沉积筒长度直径比大，故同轴度保证要求阳极零件的上下端面都需要有两定位柱以控制阳极外壁到阴极的径向距离误差。