一种湍流电积方法和配套装置及模块化拓展方案制造方法及图纸

本发明专利技术属于电沉积技术领域，尤其涉及一种湍流电积方法，利用电解质溶液在有限的阴阳极管状空间内高速湍流涌动，消除由于电沉积反应速率大于离子扩散反应速率而造成的浓差极化现象的新型电沉积技术，特别适合于冶金、有色金属资源再生行业从复杂含有色金属离子溶液中回收阴极析出金属，同时，本发明专利技术还提供一种湍流电积方法的配套装置及一种湍流电积方法的配套装置的模块化拓展方案，相比传统板槽式敞口电沉积槽，湍流电积设备运行期间副反应少、直流电效率高、产生的酸性气体可以集中收集处置，其模块化设备单元安装简单、系统内溶液滞留量少，工艺适应性强，随着市场的开拓、技术的提升以及用户的增加，其最终具备取代传统电沉积设备的能力，将是湿法水溶液冶金电沉积技术的新发展方向。

【技术实现步骤摘要】
一种湍流电积方法和配套装置及模块化拓展方案
本专利技术属于电沉积
，尤其涉及一种湍流电积方法和配套装置及模块化拓展方案。
技术介绍
电沉积技术是指简单金属离子或络离子通过电化学方法在固体（导体或半导体）表面上还原为金属原子附着于电极表面，从而获得一金属沉积层的过程，在各种电沉积反应中，无论何种类型的电解质溶液，其阴阳离子在阴阳电极上的放电反应都遵守离子的溶液析出电位顺序和电化当量，在阴阳极板上通直流电后，电解质溶液中的阴阳离子在电场作用下分别向阳极和阴极运动，排开极板表面的溶液，进而在阴阳极上完成放电反应，在电流强度较低时，阴阳离子的扩散速率大于其放电析出速率，扩散反应主导电化学析出反应，阳离子的放电严格遵守溶液中各离子的析出电位顺序，当电流强度增加时，阴阳离子的扩散速率不足以补充极板间由于阴阳离子放电造成的离子浓度变化时，就形成了浓茶极化现象，阳离子的析出不再严格遵守析出电位顺序，电化学析出反应开始出现大量副反应，以硫酸铜水溶液中电沉积铜为例，随着电流强度的增加，浓差极化现象趋于明显，阴极析氢反应，与铜离子析出电位相同的金属阳离子开始参与电化学析出，直流电效率降低，阴极产品纯度降低，传统电沉积过程由于其固有的物理结构，溶液流向与阴阳极板垂直，且极板间溶液的传质速率受限于溶液流速，浓差极化现象极易产生。传统冶金通过电沉积反应获得阴极析出高纯金属，通常需要控制较高的目标金属离子浓度和极低的杂质金属离子含量，1990年前后，澳大利亚人艾妙提出了旋流电解理论，并于1995年将旋流电解设备首次工业化，最终命名为EMEW艾妙电解。2008年前后该电解技术由澳大利亚公司Electrometals引入中国，由于价值理念及经济行情的波动最终没能在中国成功落地。部分中国冶金工作者开始对这种耳目一新的电沉积技术进行拆解仿制，先后将其命名为旋流电解、旋转阳极电解、离心电解、选择性电沉积、筒形电解等名称，申请了多个类似专利，如：CN101886271A；CN202430302U；CN102560560A；CN204918800U等，旋流电解设备在国内冶金、环保行业的应用领域极为广阔，但是现阶段技术使用方普遍不满足其实际工作效果。实际应用案例中其生产操作复杂、维修维护成本高昂、跑冒滴漏严重、大规模生产效率远低于传统板槽式电沉积。无论旋流、射流、离心等电解的描述方式有何差异，都只是圆筒形密闭电沉积技术为了区别于他人的形而上学的模仿，利用高速湍动的电解质溶液快速消除浓差极化现象才是新型电沉积技术的科学表述，湍流电积也由此应运而生，总之，旋流电解方法及装置由于设备本身仿制的不到位和结构不合理性，在实际的工业化生产中存在诸多不可回避的设计缺陷，冶金工作者仍有必要围绕圆筒形密闭电沉积技术进行结构、方案设计，现有技术存在由于电沉积反应速率大于离子扩散反应速率而造成的浓差极化现象的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种湍流电积方法和配套装置及模块化拓展方案，以解决上述
技术介绍
中提出了现有技术存在由于电沉积反应速率大于离子扩散反应速率而造成的浓差极化现象的问题。本专利技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种湍流电积方法，包括在含目标金属离子的电解质溶液电化学沉积过程中，所述电解质溶液湍流涌动。进一步，所述电解质溶液经循环泵的推动湍流涌动。进一步，所述在含目标金属离子的电解质溶液电化学沉积过程中包括在含阴阳极有限密闭空间内的目标金属离子的电解质溶液电化学沉积过程中。同时，本专利技术还提供一种湍流电积方法的配套装置，其特征在于，包括由上盖密封机构和下盖密封机构以及阴极筒体内腔共同形成的阴阳极密闭空间，所述上盖密封机构和下盖密封机构共同支撑阴阳极密闭空间轴向中心的阳极棒，所述阴阳极密闭空间内的电解质溶液经循环泵推动湍流涌动。进一步，所述阳极棒为组装式钛基材涂层阳极棒，所述阳极棒顶端设置可拆解密封盖。进一步，所述阴极筒体内表面弹性贴合镜面钛材始极片。进一步，所述阴极筒体内底端设置的阴极下部屏蔽环套接于阳极棒。进一步，所述上盖密封机构包括内螺扣上盖，所述上盖经Y型密封件密封旋压于阴极筒体一端固定的单螺纹上连接座，所述上盖内顶面中心的定位杆凹槽内固定阳极棒的一端，所述下盖密封机构包括内螺扣下盖，所述下盖经Y型密封件密封旋压于阴极筒体另一端固定的单螺纹下连接座，所述下盖顶面中心的星型密封安装凹槽内支撑阳极棒的另一端。同时，本专利技术还提供一种湍流电积方法的配套装置的模块化拓展方案，其特征在于，包括由若干配套装置组成的槽体，若干槽体经并联和串联组成工业化单元。进一步，所述工业化单元的阳极析出气体输出裹挟于带翻液板电解质循环槽支撑的酸雾分离塔内，所述裹挟于酸雾分离塔内的工业化单元的阳极析出气体经酸雾分离塔分离电解质溶液，所述带翻液板电解质循环槽的内部翻液板结构用于满足循环槽内电解质溶液置换而循环泵不断流。有益技术效果：1、本专利采用在含阴阳极有限密闭空间内的目标金属离子的电解质溶液电化学沉积过程中，所述电解质溶液经循环泵的推动湍流涌动，由于利用电解质溶液在有限的阴阳极管状空间内高速湍流涌动，消除由于电沉积反应速率大于离子扩散反应速率而造成的浓差极化现象。2、本专利采用包括由上盖密封机构和下盖密封机构以及阴极筒体内腔共同形成的阴阳极密闭空间，所述上盖密封机构和下盖密封机构共同支撑阴阳极密闭空间轴向中心的阳极棒，所述阴阳极密闭空间内的电解质溶液经循环泵推动湍流涌动，相比传统板槽式敞口电沉积槽，湍流电积设备运行期间副反应少、直流电效率高、产生的酸性气体可以集中收集处置。3、本专利采用所述阳极棒为组装式钛基材涂层阳极棒，所述阳极棒顶端设置可拆解密封盖，由于采用上下等直径的组装式钛基材阳极，有效降低阳极的制造和维护成本，降低了阳极本身接触电阻及导电电阻，从而实现降低电积过程槽电压的目的。4、本专利采用所述上盖密封机构包括内螺扣上盖，所述上盖经Y型密封件密封旋压于阴极筒体一端固定的单螺纹上连接座，所述上盖内顶面中心的定位杆凹槽内固定阳极棒的一端，所述下盖密封机构包括内螺扣下盖，所述下盖经Y型密封件密封旋压于阴极筒体另一端固定的单螺纹下连接座，所述下盖顶面中心的星型密封安装凹槽内支撑阳极棒的另一端，由于采用单螺纹式上下连接座、内螺扣式上下盖以及Y型硅胶密封件的多重配合，有效避免了上下盖开闭困难、密封件密封不严电解质溶液容易漏液的毛病，由于采用标准星型丁腈密封圈和Y型硅胶密封圈有效降低易损件更换成本。5、本专利合理缩减了部件构成，将密封件安装槽统一设计在塑胶组件上，方便了模块加工。6、本专利采用包括由若干配套装置组成的槽体，若干槽体经并联和串联组成工业化单元，由于模块化设备单元安装简单、系统内溶液滞留量少，工艺适应性强；随着市场的开拓、技术的提升以及用户的增加，其最终具备取代传统电沉积设备的能力，将是湿法水溶液冶金电沉积技术的新发展方向，同时，采用与循环泵流量相匹配的电积槽并联个数和串联级数，有效保证了工作期间溶液湍流涌动的特性。7、本专利采用所述带翻液板电解质循环槽的内部翻液板结构用于满足循环槽内电解质溶液置换而循环泵不断流，由于采用低扬程大流量溶液循环泵，确保了设备工作期间较小的设备内压，有效保证了设备工作的安全性，由于采用矩形长方体带内部翻液版结构电解质溶液循环槽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种湍流电积方法，包括在含目标金属离子的电解质溶液电化学沉积过程中，其特征在于，所述电解质溶液在有限阴阳极空间内湍流涌动。

【技术特征摘要】
1.一种湍流电积方法，包括在含目标金属离子的电解质溶液电化学沉积过程中，其特征在于，所述电解质溶液在有限阴阳极空间内湍流涌动。2.根据权利要求1所述的一种湍流电积方法，其特征在于，所述电解质溶液经循环泵的推动在有限阴阳极空间内湍流涌动。3.根据权利要求1所述的一种湍流电积方法，其特征在于，所述在含目标金属离子的电解质溶液电化学沉积过程中包括在含阴阳极有限密闭空间内的目标金属离子的电解质溶液电化学沉积过程中。4.一种湍流电积方法的配套装置，其特征在于，包括由上盖密封机构和下盖密封机构以及阴极筒体内腔共同形成的阴阳极密闭空间，所述上盖密封机构和下盖密封机构共同支撑阴阳极密闭空间轴向中心的阳极棒，所述阴阳极密闭空间内的电解质溶液经循环泵推动湍流涌动。5.根据权利要求4所述的一种湍流电积方法的配套装置，其特征在于，所述阳极棒为组装式钛基材涂层阳极棒，所述阳极棒顶端设置可拆解密封盖。6.根据权利要求4所述的一种湍流电积方法的配套装置，其特征在于，所述阴极筒体内表面弹性贴合镜面钛材始极片。7.根据权利要求4所述的一种湍流电积方法的...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢正杰，
申请(专利权)人：西安互达环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61