用于金属电解提取池的阳极结构制造技术

本发明专利技术涉及一种用于电解提取池的阳极结构，所述阳极结构包括阳极吊架杆、绝缘材料的支撑结构、具有设置有催化涂层的阀金属基板的至少一个阳极网格，所述至少一个阳极网格被细分为至少两个相互绝缘的子网格，所述子网格通过与所述阳极吊架杆连接的导电装置被单独地供应电流，所述阳极结构还设置有包括至少一个电子系统，所述至少一个电子系统包括至少一个电流探针和至少一个致动器以单独测量并且控制向所述子网格中的每个的电流供应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种适于管理金属沉积物的均匀生长的阳极结构，用于尤其是电解提取或电解精炼非铁金属的工厂中使用的电解池中，防止短路或减少阳极的电损害。
技术介绍
特别是对于金属电解提取或电解精炼工厂，供应到电化学工厂的电解池的电流可能以非常多样的非均匀方式被分配到单个电解池电极，从而对生产有负面影响。由于多种不同原因，导致可能发生这种现象。例如，特别对于金属电解提取或电解精炼工厂而言，为了允许收获沉积在负极性电极(阴极)上面的产品，从负极性电极(阴极)的底座(seat)将负极性电极频繁抽出，随后将其放回适当位置，以便进行后续生产周期。通常对大量阴极执行的这个频繁操纵经常导致在汇流杆(bus-bar)上的重新定位并不完美并且远远达不到完美电接触，这也是由于相关底座上可能形成的污垢而导致的。还可能的是，在电极上以不规则形式发生产品沉积，伴随着形成使阴极表面轮廓改变的产品质量梯度。当发生这个时，由于事实上不再是沿着整个表面恒定的阳极-阴极间隙，导致达成了电失衡条件：随着各阳极-阴极对之间间隙的变化而变化的电阻变为可变的，使电流分布不均匀问题恶化。例如，对于铜而言，经常观察到这种现象，其中较少的沉积发生阴极的上部分，而在沉积较少处存在大量气体，造成电阻增大。对于铜而言，同样十分常见的另一个问题是偶尔形成枝晶状沉积物，该枝晶状沉积物与局部阳极-阴极间隙减小一样快地局部生长，直到达成了短路条件。在发生短路的情况下，电流往往会集中在短路阴极上而将电流从剩余的阴极抽走，严重妨碍了生产，而在短路阴极
与电解池断开连接之前，这是不可修复的。如以上提到的，电流的不均匀分布还引起质量和生产能力的损失，使由钛网格(mesh)制造的现代理念的阳极的完整性和寿命受到挑战。在工业工厂中，在给定存在大量电解池和电极的情况下，保持均匀沉积、防止短路或减少由于短路造成的阳极损害的工作十分复杂并且难以实施。
技术实现思路
本专利技术允许管理在电解提取池的阴极表面上沉积的金属的均匀生长和/或防止例如由于枝晶(dendrite)、不规则沉积生长的现象或因可使阳极和阴极直接电接触的机械事故而导致可能出现的短路或阳极损害。此外，本专利技术允许在上述情况发生的情况下，通过只对阳极的有限部分选择性断开电流流动来保持阳极操作，从而限制生产损失并且优化金属沉积处理。因此，本专利技术提升了生产能力和产品质量并且保护了阳极结构。在随附权利要求书中阐述了本专利技术的各个方面。在一个方面，本专利技术涉及一种用于电解提取池的阳极结构，所述阳极结构包括阳极吊架杆、由绝缘材料制成的支撑结构、包括设置有催化涂层的阀金属基板的至少一个阳极网格，所述至少一个阳极网格被细分为至少两个相互绝缘的子网格，通过与所述阳极吊架杆连接的导电装置向所述子网格单独地供应电流，所述阳极结构还设置有至少一个电子系统，所述至少一个电子系统包括至少一个电流探针和至少一个致动器以单独测量并且控制对各个单独的子网格供应的电流。术语“阳极网格”旨在定义面对相应的阴极的电极。术语“子网格”旨在定义将阳极网格细分得到的一系列投影(projected)几何表面。术语“网格”是指有孔结构。根据本专利技术的阳极结构可包括连接到同一吊架杆并且位于支撑结构相对侧的两个阳极网格，其中各阳极网格面对相应的阴极，并且其中各阳极网格被细分成至少两个子网格。阳极结构还可包括夹在两个阳极网格之间的纤薄(slim)面板。该面板可由多个较小的子面板构成。该面板可具有与阳极网格的投影表面面积相当的整体面积并且是几毫米厚；它可由诸如塑料或树脂材料制成，耐受酸性电解液并且易于在电解池的操作温度下工作。将阳极网格细分得到的子网格可具有相等或不同的面积。优选地，绝缘材料的支撑结构以及在阳极结构操作期间浸没在电解液中的所有元件应该耐受酸性电解液环境。根据本专利技术的阳极结构可具有以下优点：通过其电流控制系统，通过仅断开阳极网格中正受到电流不规则影响的片段，从而允许阳极的连续操作，即使是在阴极处的金属存在枝晶或高度不规则沉积的情况下。以上描述的子网格可与诸如塑料或树脂的材料相互电绝缘。另外地或可选择地，子网格可因其间存在的物理间隙而相互绝缘。物理间隙(如果存在的话)可被有利地选择为超过3mm，例如8mm左右。可用直接测量或借助于间接评估流入子网格的电流(诸如，例如评估局部温度变化或触发对无源电子部件(例如，热敏电阻或可恢复熔丝，其中，它们均可既充当电流探针又充当电子系统的致动器)中电流密度的特定电响应)对供应到各个单独的子网格的电流执行单独测量。在根据本专利技术的所述阳极结构的一个实施例中，所述至少一个阳极网格被细分为面积范围在25cm2和225cm2之间的子网格。术语“面积”旨在定义几何投影面积。在一个实施例中，根据本专利技术的所述阳极结构的导电装置是金属杆、面板或线缆。所述导电装置可被小型化和/或被组装在一个或多个电子电路中。在一个实施例中，根据本专利技术的所述阳极结构的所述金属杆、板或线缆由电阻率是1.5×10-8至3.0×10-8Ω×m的导电材料(诸如，铜、铝或其合金)制成。所述导电装置的电阻率是指用使用四线测量设置的万用表在20℃下执行的测量。在一个实施例中，根据本专利技术的所述阳极结构使相互电绝缘的所述子网格被紧固装置固定到所述绝缘材料的支撑结构。在其他实施例中，根据本专利技术的所述阳极结构使所述导电装置和所述至少一个电子系统通过诸如树脂或塑料的材料被嵌入和密封在所述支撑结构内部。在其他实施例中，根据本专利技术的所述阳极结构的各子网格装配有至少一个电子系统，所述电子系统单独地控制所述子网格的电流供给。在另一个实施例中，所述电子系统包括有源部件(诸如，晶体管、MOSFET、开关、负载晶体管、运算放大器、微控制器单元(MCU)、模数转换器(ADC))和/或无源电子部件。使用有源部件可具有以下优点：允许进行有源控制并且提供记录和管理流入子网格的电流的能力。可以利用根据本专利技术的所述阳极结构和电解器的阴极池间杆(cathodic intercell bar)或平衡杆(如果存在的话)之间的电位差来向这些有源部件供电。电子系统或其部件中的一个或多个可与导电装置(诸如，金属线缆)电连接，导电装置从阳极结构延伸并且与阴极池间杆或平衡杆电接触。在另一个实施例中，电子系统包括诸如热敏电阻或可恢复熔丝(诸如，可恢复PTTC熔丝，也被称为聚合正温度系数熔丝、聚合熔丝(polyfuse)或聚合开关(polyswitch))的无源部件。专利技术人已经发现，使用这些无源部件可简化系统设置。热敏电阻和可恢复熔丝是自致动的无源器件，提供对流过电路的电流的间接测量并且提供控制和消除过电流的简单装置，从而既充当电流探针又充当电子系统的致动器。它们的特性在于电压和电流之间的高度非线性响应关系并
且它们在不需要外部电源或第三方干涉的情况下通过自触发电路中的电流流动的中断/启动来防止过电流故障。可结合可用于记录和警告目的的有源部件地实现用于电流控制的这些无源部件。在另一个方面，本专利技术涉及一种将金属沉积在包括至少一个如上所述的阳极结构的电化学金属电解提取工厂中的系统。所述系统还可用于电镀和电解精炼工厂中并且可用于防止短路的发生，减少由于枝晶接触而导致的阳极损害和/或用于管理金属的均匀沉积。所述系统还由于将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电解提取池的阳极结构，所述阳极结构包括阳极吊架杆、绝缘材料的支撑结构、具有设置有催化涂层的阀金属基板的至少一个阳极网格，所述至少一个阳极网格被细分为至少两个相互绝缘的子网格，所述子网格被通过与所述阳极吊架杆连接的导电装置单独地供应电流，所述阳极结构还设置有至少一个电子系统，所述至少一个电子系统包括至少一个电流探针和至少一个致动器以单独测量和控制向每个所述子网格的电流供应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.19 IT MI2014A0002381.一种用于电解提取池的阳极结构，所述阳极结构包括阳极吊架杆、绝缘材料的支撑结构、具有设置有催化涂层的阀金属基板的至少一个阳极网格，所述至少一个阳极网格被细分为至少两个相互绝缘的子网格，所述子网格被通过与所述阳极吊架杆连接的导电装置单独地供应电流，所述阳极结构还设置有至少一个电子系统，所述至少一个电子系统包括至少一个电流探针和至少一个致动器以单独测量和控制向每个所述子网格的电流供应。2.根据权利要求1所述的阳极结构，其中，所述至少一个阳极网格被细分为面积范围从25cm2至225cm2的子网格。3.根据权利要求1或2所述的阳极结构，其中，所述导电装置是金属板、杆或线缆。4.根据权利要求3所述的阳极结构，其中，所述金属杆、板或线缆由在20℃下电阻率为1.5×10-8至3.0×10-8Ω×m的导电材料制成。5.根据权利要求4所述的阳极结构，其中，所述导电材料选自铜、铝或其合金。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的阳极结构，其中，所述相互绝缘的子网格被紧固装置固定到所述绝缘材料的支撑结构。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的阳极结构，其中，所述导电装置和所述至少一个电子系统通过树脂或塑料被嵌入和密封在所述绝缘支撑结构内部。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的阳极结构，其中，每一所述子网格装配有所述至少一个电子系统。9.根据权利要求1至8中的任一项所述的阳极结构，其中，所述电子系统包括有源电子部件或无源电子部件。10.根据权利要求9所述的阳极结构，其中，所述无源电子部件是热敏电阻或可恢复熔丝。11.一种用于在金属电解提取工厂中沉积金属的系统，所述系统包括至少一个根据权利要求1至10中的任一项所述的阳极结构。12.一种用于在金属电解提取工厂中沉积金属的系统，所述系统包括至少一个根据权利要求10所述的阳极结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·普拉多皮尤欧，
申请(专利权)人：德诺拉工业有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT