[发明专利]用于有色金属电沉积的电极装置

说明书

本发明涉及适用于有色金属电沉积的电极装置，例如用于由离子溶液电解生产铜和其它有色金属的装置，该电极装置包括电极和至少一个用于保护所述电极的离子透过屏。

技术领域

本发明涉及用于电解槽的电极装置，该电解槽用于有色金属的电解精炼、电镀或电解提取的设备。

背景技术

电沉积设施，特别是用于电解提取有色金属的设备，通常使用至少一个电解槽，该电解槽包括多个单元槽，每个单元槽包括阳极和阴极，通常以交替并且相互平行的位置位于电解浴中。

在用于电解提取诸如铜、钴、锌或镍的有色金属的设备的情况下，当电流流过每个单元槽的阴极时，金属被沉积，并且通过从阴极的基座上移除阴极，以周期性的间隔来收集该金属。在上述情形下，金属的沉积可能不均匀地发生，并导致局部沉积的枝晶结构，随着电流的流过，该枝晶以增加的速率向相对的阳极生长，最终与后者直接电接触。在这种情况下，在电极之间产生的短路能够从其它电解槽吸走电流，从而降低所生产的金属的品质和数量，并导致阳极温度的局部升高，该温度的局部升高能够导致阳极的损坏。在由钛或其它阀金属的格网或拉伸的片制成的现代阳极中，这些不希望的效应能够导致广泛的不可逆的损坏。

一般而言，对阳极的损坏包括更大的设备维护成本，生产的金属量少，并可能导致与强制关闭系统相关的进一步损坏。

已经观察到，在典型的用于电解提取有色金属的的设备中，由枝晶引起的短路典型地集中在对应于每个收集周期时长的最后25-30％的时间段，这取决设备中的操作条件。例如，在约400-460A的电流密度下操作的用于提取铜的中等规模的电解设备中，由枝晶引起的短路典型地发生在平均为4-5天时间的每个周期的最后20-24小时期间。

如申请WO2013060786中所述，使用包含可透过材料(例如离子传导膜或聚合物材料的多孔分隔体)的阳极封壳在阻止或延缓枝晶生长足够的时间来减少在电接触的情况下操作者必须采取的行动，并限制其紧迫性方面是无效的。

本发明人已经观察到，使用放置以保护阳极的导电材料的保护屏能够使枝晶的生长减慢平均约8-10小时，但是如果与枝晶形成物接触，由于通过导电屏的高电流输送，对于阳极的损坏通常是不可忽略的。此外，在与枝晶接触时，导电屏达到阴极电势并倾向于涂覆金属。本发明人已经观察到，当在收集操作之后重新启动电解槽时，沉积在屏上的金属没有完全溶解，但是在面向阳极的一侧能够作为碎片分离，该碎片甚至可能很大，当设备重新启动时，其能够导致与阳极的进一步短路，因此会损坏阳极。

因此再次考察了对于这样的系统的需求：其能够阻止或者无论如何延迟枝晶形成物在对置电极的方向上的生长足够的小时数以使设备操作人员的动作的次数和紧迫性最小化。尤其感觉到，在夜班期间，可能发生操作人员数量不足以确保在电极之间短路的情况下及时采取措施。除此之外，设备可能不具备能够快速准确地指示电流分布中存在异常的槽电流监测系统。因此，能够延迟枝晶形成物生长至少12小时，优选至少18-24小时时间段的系统是所希望的。

还希望的是，每当单元槽的电极之间通过经由枝晶形成物的接触而变得产生短路情况时，对电极可造成损坏，但使所述电极仍保持正常工作，并且不对生产的数量和品质具有不利影响，从而有助于降低设备的维护成本。

发明内容

在一个方面，本发明涉及用于有色金属电沉积的电极装置，其包括能够析出氧的电极和至少一个平行于所述电极设置的离子透过屏，其中所述屏包括至少一个设置有彼此间隔开的多个导电材料的非导电材料结构。

术语“导电段”是指由于其几何或物理特性而能够传导电流的元件，优选地沿预定方向。这些段构成了结构内的独立单元，因为它们并非设置为直接相互接触。