CN109930172A - 铜电积设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铜电积设备，包括两个主梁、两个导电板、多个阳极板、多个阴极板和多个边框。两个主梁沿前后方向延伸且左右间隔相对设置；两个导电板分别设置在两个主梁上；多个阳极板和多个阴极板竖向设置且沿前后方向间隔交错排列安装在两个主梁上，多个阳极板和多个阴极板的两侧分别与两个主梁上的导电板接触；边框设有多个进液嘴和多个出液嘴，多个边框分别设置在两两相邻的阳极板与阴极板之间；当阳极板、阴极板和边框被压紧时，边框分别密封连接在相邻的阴极板的周边部和阳极板的周边部，以使相邻的阴极板和阳极板之间形成密闭空间；当阴极板和边框被拉开时，以取出阴极板。该铜电积设备极间距小，阳极板与阴极板之间平行度高等优点。

Description

铜电积设备

技术领域

本发明涉及铜的湿法冶金技术领域，尤其涉及一种铜电积设备。

背景技术

目前，传统的铜电积工艺使用的设备主要由电解槽、阴极板、阳极板、导电板和进液管组成。电解槽为一种近似长方体的敞口容器。电解槽在铜电积过程中所起的主要作用是盛装电解液以及支撑阴极板、阳极板、导电板和进液管道。阴极板为电积过程中阴极反应发生的载体，电解液中的铜沉积在阴极板上。阳极板为电积过程中阳极反应产生的载体。导电板起到导通电流的作用。进液管则将电解液通入电解槽内并尽量使电解液均匀分布。

电积过程中阴极板和阳极板按一定的极距交错排布，板面浸入到装有电解液的电解槽内。阴极板和阳极板上的导电棒搭接在电解槽边的导电板上。进液管则位于电解槽的底部或边部。

电积过程中电流从电解槽一边的导电板流入阳极板的导电棒，电流经过导电棒流入阳极板面后再通过电解液流向阴极板板面，电流通过阴极板板面流向阴极板导电棒，最后从导电棒流出到电解槽另一边的导电板上。电解液通过进液管道流入电解槽，再通过电解槽的溢流口流出。

电积工艺要求在不至于引起短路的情况下，减小阴极与阳极的距离，这样可以降低电解液的电阻，从而降低电积过程的能耗。另外阴极板板面和阳极板板面要尽可能保持平行，这样有利于铜在阴极板均匀沉积。尽可能提高经济电流密度，增加单位占地面积的产能。尽量减少电积过程中酸雾的无组织排放。降低单位极板面积所占用的电解液量，这样就可以减少总溶液循环量，降低电积过程的交流电耗。使用传统铜电积设备生产时以上问题都不能得到很好的解决，其原因如下：

第一、铜电积生产中电解中的铜会沉积在阴极表面，这就需要使用专用吊具定期将阴极从电解槽中取出，吊具上的吊钩需要穿过阴极和阳极之间的空隙来提取阴极。这就要求在取出阴极时，阴极与阳极必须保持一定的距离。

第二、传统铜电积设备电解液的进液方式为一根进液总管进液，如果阴极与阳极之间的距离过小会使电解液分布不均，加重电积反应的浓差极化现象；

第三、实际生产时由于极板只是通过导电棒搭接在电解槽边的导电板上，浸没在电解液下方的板面没有限位，极板处于一种自然悬垂状态，如果导电棒底部平整度不够或导电板水平度不够，都会使极板面发生倾斜，从而影响极板之间的平行度，一般极板底边与顶部的垂直误差为±5mm。

第四、提高电积的电流密度同时也会加剧浓差极化现象，如果要减弱电流密度增加对浓差极化带来的负面影响，就必须改善循环方式，使电解液尽量均匀分布，而传统电积设备的电解槽由于其自身结构特点及进液管的布置方式都不利于减弱浓差极化。

第五、传统电解槽边壁距极板边需要留有一定的安全起吊距离，一般为50～80mm，电解槽底部距极板底边的距离则更大，这就使得传统电积设备单位极板面积所占有的电解液量大，电解槽里参与有效循环的溶液量仅占总溶液量的15.41％。

第六、由于铜电积工艺自身特点，生产过程中会产生酸雾，并随着电流密度的增加而增加。而电解槽为敞口容器，为收集生产过程所产生的酸雾必须要在电解槽上加设活动通风罩通过抽风来捕集酸雾，但效果并不理想。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种铜电积设备，铜电积生产时阳极板与阴极板之间的极间距小，阳极板与阴极板之间的平行误差小，阴极电流密度高，电解液循环产生的交流电耗低，浓差极化效应弱。

根据本发明实施例的铜电积设备，包括：

两个主梁，两个所述主梁沿前后方向延伸且左右间隔相对设置；

两个导电板，两个所述导电板分别设置在两个所述主梁上；

阳极板，所述阳极板有多个，多个所述阳极板竖向设置且沿前后方向间隔排列安装在两个所述主梁上；多个所述阳极板的两侧分别与两个所述主梁上的所述导电板接触；

阴极板，所述阴极板有多个，多个所述阴极板竖向设置且与多个所述阳极板沿前后方向间隔交错排列安装在两个所述主梁上；多个所述阴极板的两侧分别与两个所述主梁上的所述导电板接触；

边框，所述边框设有多个进液嘴和多个出液嘴，所述边框有多个，多个所述边框分别设置在两两相邻的所述阳极板与所述阴极板之间；当所述阳极板、所述阴极板和所述边框被压紧时，所述边框分别密封连接在相邻的所述阴极板的周边部和所述阳极板的周边部，以使相邻的所述阴极板和所述阳极板之间形成密闭空间；当所述阴极板和所述边框被拉开时，以取出所述阴极板。

根据本发明实施例的铜电积设备，具有如下的优点：第一，铜电积生产时阳极板与阴极板之间的极间距为传统铜电积设备的70～80％，极间距有大大地缩小。第二、电积过程的阴极电流密度可达350～500A/m²，相比传统铜电积设备可高出30～40％，可以大大地提高铜产量。第三、阳极板与阴极板之间的平行误差可达±0.5mm，仅为传统设备的10％；第四、单位极板面积所占有的电解液量小，只相当于传统设备的20～30％，可有效降低生产过程的由于电解液循环而产生的交流电耗；第五、优化了电解液循环方式，减弱电积反应的浓差极化效应；第六、电解液在密闭空间循环，电积过程产生的酸雾可以有组织地吸收；第七、电解液保温效果良好，基本不需要外部加热。

根据本发明的一个实施例，所述边框为耐腐蚀塑料边框。

根据本发明的一个实施例，还包括压紧装置，所述压紧装置包括竖直设置的止推板和压紧板，所述止推板安装在两个所述主梁的一端，所述压紧板安装在两个所述主梁的另一端，所述阳极板、所述阴极板和所述边框位于所述止推板和所述压紧板之间；当铜电极积时，所述压紧板与所述止推板配合将所述阳极板、所述阴极板和所述边框压紧。

根据本发明的一个实施例，还包括两个拉板车，两个所述拉板车分别安装在两个所述主梁的外侧面上，以将所述阴极板与所述阳极板拉开。

根据本发明进一步的实施例，两个所述主梁的外侧面上分别设有导轨，两个所述拉板车均设有棘爪，两个所述拉板车分别可沿两个所述导轨行走，且通过两个所述拉板车的所述棘爪拨开所述阴极板或所述阳极板。

根据本发明的一个实施例，多个所述进液嘴分布在所述边框的底边和侧边的中部以下部位，多个所述出液嘴分布在所述边框的顶边。

根据本发明进一步的实施例，还包括进液支管和回液支管，所述进液支管呈U型框围设在所述边框的下部外侧，多个所述进液嘴与所述进液支管连通；多个所述出液嘴与所述回液支管连通。

根据本发明再进一步的实施例，所述还包括进液总管，所述进液总管有两个，所述进液支管包括底管段和位于底管段两端的竖管端，所述底管段和两个所述竖管段形成所述U型框，两个所述进液总管分别连通在两个所述竖管段与所述底管段的连接处。

根据本发明的一个实施例，所述边框与所述阳极板固定。

根据本发明进一步的实施例，还包括第一密封垫圈和第二密封垫圈；所述第一密封垫圈设置在所述边框与所述阳极板之间，以当所述阳极板、所述阴极板和所述边框被压紧时，所述边框与所述阳极板之间密封；所述第二密封垫圈设置在所述边框与所述阴极板之间，以当所述阳极板、所述阴极板和所述边框被压紧时，所述边框与所述阴极板之间密封。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的铜电积设备的正面示意图。

图2是本发明实施例的铜电积设备的俯视示意图。

图3是图2中A处的放大示意图。

图4是本发明实施例的铜电积设备的侧面示意图。

铜电积设备 100

主梁 1 导轨 11

导电板 2 阳极板 3 阴极板 4

边框 5 进液嘴 51 液嘴 52

止推板 61 压紧板 62

拉板车 7 棘爪 71

进液支管 81 进液总管 82 回液支管 83

第一密封垫圈 91 第二密封垫圈 92

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1至图4来描述根据本发明实施例的铜电积设备100。

如图1-4所示，根据本发明实施例的铜电积设备100，包括两个主梁1、两个导电板2、阳极板3、阴极板4和边框5。其中，两个主梁1沿前后方向延伸且左右间隔相对设置；两个导电板2分别设置在两个主梁1上；阳极板3有多个，多个阳极板3竖向设置且沿前后方向间隔排列安装在两个主梁1上，多个阳极板3的两侧分别与两个主梁1上的导电板2接触；阴极板4有多个，多个阴极板4竖向设置且与多个阳极板3沿前后方向间隔交错排列安装在两个主梁1上；多个阴极板4的两侧分别与两个主梁1上的导电板2接触；边框5设有多个进液嘴51和多个出液嘴52，边框5有多个，多个边框5分别设置在两两相邻的阳极板3与阴极板4之间；当阳极板3、阴极板4和边框5被压紧时，边框5分别密封连接在相邻的阴极板4的周边部和阳极板3的周边部，以使相邻的阴极板4和阳极板3之间形成密闭空间；当阴极板4和边框5被拉开时，以取出阴极板4。

具体而言，两个主梁1沿前后方向延伸且左右间隔相对设置。通过设置主梁1，主要起支撑作用，例如用于支撑阳极板3、阴极板4和导电板2等部件。

两个导电板2分别设置在两个主梁1上，即，一个导电板2设置在一个主梁上，另一个导电板设置在另一个主梁上。。通过设置两个导电板2，可以用于阳极板3和阴极板4的导电。例如阳极板的左侧与左侧的主梁上的导电板导电，则阳极板的右侧与右侧的主梁上的导电板绝缘；相反地，阴极板的左侧与左侧的主梁上的导电板绝缘，则阴极板的右侧与右侧的主梁上的导电板导电。

阳极板3有多个，多个阳极板3竖向设置且沿前后方向间隔排列安装在两个主梁1上，多个阳极板3的两侧分别与两个主梁1上的导电板2接触。例如，阳极板3的左侧与左侧的主梁1上的导电板2导电，则阳极板3的右侧与右侧的主梁1上的导电板2绝缘。

阴极板4有多个，多个阴极板4竖向设置且与多个阳极板3沿前后方向间隔交错排列安装在两个主梁1上；多个阴极板4的两侧分别与导电板2接触。例如，与上述阳极板3的导电相反地，阴极板4的左侧与左侧的主梁1上的导电板2绝缘，则阴极板4的右侧与右侧的主梁1上的导电板2导电。

边框5设有进液嘴51和出液嘴52，边框5有多个，多个边框5分别设置在两两相邻的阳极板3与阴极板4之间；当阳极板3、阴极板4和边框5被压紧时，边框5分别密封连接在相邻的阴极板4的周边部和阳极板3的周边部，以使相邻的阴极板4和阳极板3之间形成密闭空间；当阴极板4和边框5被拉开时，可以取出阴极板4。由此，当铜电积时，阳极板3、阴极板4和边框5被压紧，相邻的阳极板3和阴极板4之间形成密闭空间，电解液从进液嘴51进入密闭空间均匀分布地进行电积并从出液嘴52流出，使密闭空间的电解液不断循环，在电积的过程中，铜沉积在阴极板4上，由于循环效果较好，电积反应的浓差极化效应减弱，阴极电流密度可以提高到350～500A/m²，电解过程产生的酸雾可以有组织地吸收，电解液保温效果良好，基本不需要外部加热。当铜电积结束后，拉开阴极板4，使相邻的阴极板4与阳极板3之间的极间距离增长，方便取出阴极板4，将阴极板4上沉积的铜剥离后，在下一次铜电积时，方便将阴极板4重新安装。由于阳极板3、阴极板4和边框5被压紧，一方面，可以使阳极板3与阴极板4的极间距为传统铜电积设备的阳极板3与阴极板4的极间距的70～80％，极间距大大地缩小，使得单位极板面积所占有的电解液量小，只相当于传统铜电积设备单位极板面积所占有的电解液量的20～30％，从而减少电解液总循环量，降低电积过程中的交流电耗；另一方面，阳极板3与阴极板4之间的平行误差可达±0.5mm，仅为传统铜电积设备的阳极板3与阴极板4之间的平行误差的10％，由于阳极板3与阴极板4之间的平行度高，可以有利于铜在阴极板4上均匀沉积，同时，方便阳极板3与阴极板4之间短路检查。

根据本发明实施例的铜电积设备100，具有如下的优点：第一，铜电积生产时阳极板3与阴极板4之间的极间距为传统铜电积设备的70～80％，极间距有大大地缩小。第二、电积过程的阴极电流密度可达350～500A/m²，相比传统铜电积设备可高出30～40％，可以大大地提高铜产量。第三、阳极板3与阴极板4之间的平行误差可达±0.5mm，仅为传统设备的10％；第四、单位极板面积所占有的电解液量小，只相当于传统设备的20～30％，可有效降低生产过程的由于电解液循环而产生的交流电耗；第五、优化了电解液循环方式，减弱电积反应的浓差极化效应；第六、电解液在密闭空间循环，电积过程产生的酸雾可以有组织地吸收；第七、电解液保温效果良好，基本不需要外部加热。

根据本发明的一个实施例，边框5为耐腐蚀塑料边框5。采用耐腐蚀塑料边框5，一方面边框5对电解液具有抗腐蚀性能，提高边框5的使用寿命；另一方面，边框5为塑料材质，易成型制造，可以节约成本。

如图2和图4所示，根据本发明的一个实施例，还包括压紧装置，压紧装置包括竖直设置的止推板61和压紧板62，止推板61安装在两个主梁1的一端，例如止推板61安装在两个主梁1的前端，压紧板62安装在两个主梁1的另一端，例如，压紧板62安装在两个主梁1的后端，阳极板3、阴极板4和边框5位于止推板61和压紧板62之间；当铜电极积时，压紧板62与止推板61配合将阳极板3、阴极板4和边框5压紧，使得相邻的阳极板3与阴极板4之间形成密闭空间，可以避免进入密闭空间的电解液泄漏。

如图1和图4所示，根据本发明的一个实施例，还包括两个拉板车，两个拉板车7分别安装在两个所述主梁1的外侧面上，具体地说，一个拉板车7安装在一个主梁1的外侧面上，另一个拉板车7安装在另一个主梁1的外侧面上，两个拉板车同步运行可以将阴极板3与阳极板4拉开，方便阴极板4的取出，以剥离阴极板4上沉积的铜，同时，也方便在下一次铜电积时阴极板4的重新安装。

如图4所示，根据本发明进一步的实施例，两个主梁1的外侧面上分别设有导轨11，两个拉板车7均设有棘爪71，两个拉板车7分别可沿两个导轨11行走，具体地说，一个拉板车7可沿一个导轨行11走，另一个拉板车7可沿另一个导轨11行走，且通过两个拉板车7的棘爪71拨开阴极板4或阳极板3，以增长阴极板4与阳极板3之间的极间距离，方便取出阴极板4，剥离阴极板4上沉积的铜，同时，也方便在下一次铜电积时阴极板4的安装。

如图1所示，根据本发明的一个实施例，多个进液嘴51分布在边框5的底边和侧边的中部以下部位，多个出液嘴52分布在边框5的顶边。由此，通过在边框5的底边和侧边的中部以下部位设置多个进液嘴51，例如，多个进液嘴51间隔均匀地布置，可以使得电解液更加均匀地充满在密闭空间，并从边框5定边的多个出液嘴52流出，进一步地优化了电解液在密闭空间中的循环方式，更加有效地减弱了电积反应的浓差极化效应，同时在电积过程产生的酸雾可以有组织地吸收，此外，电解液保温效果良好，基本不需要外部加热。

如图1所示，根据本发明进一步的实施例，还包括进液支管81和回液支管83，进液支管81呈U型框围设在边框5的下部外侧，多个进液嘴51与进液支管81连通；多个出液嘴52与回液支管83连通。由此，有利于电解液在密闭空间分布均匀地循环，减弱电积反应的浓差激化现象。此外，针对于每一边框5而言，采用一个进液支管81与多个喷嘴匹配，结构简单，安装方便；采用一个回液支管83与多个出液嘴52匹配，结构简单，安装方便。

如图1所示，根据本发明再进一步的实施例，还包括进液总管82，进液总管82有两个，进液支管81包括底管段和位于底管段两端的竖管端，底管段和两个竖管段形成U型框，两个进液总管82分别连通在两个竖管段与底管段的连接处。由此，有利于电解液在密闭空间分布均匀地循环，减弱电积反应的浓差激化现象，同时，采用进液总管82向进液支管81的输送方式，使得进液管道结构简化，安装方便。

如图1所示，根据本发明的一个实施例，边框5与阳极板3固定。由此，当阴极板4被拉开时，阴极板4与边框5从密封状态变为离开状态，由于边框5与阳极板3固定，边框5不会掉落。

如图4所示，根据本发明进一步的实施例，还包括第一密封垫圈91和第二密封垫圈92；第一密封垫圈91设置在边框5与阳极板3之间，以当阳极板3、阴极板4和边框5被压紧时，边框5与阳极板3之间密封；第二密封垫圈92设置在边框5与阴极板4之间，以当阳极板3、阴极板4和边框5被压紧时，边框5与阴极板4之间密封。通过第一密圈91封垫密封边框5与阳极板3之间的间隙，通过第二密封垫圈92密封边框5与阴极板4之间的间隙，密封可靠。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种铜电积设备，其特征在于，包括：

两个主梁，两个所述主梁沿前后方向延伸且左右间隔相对设置；

两个导电板，两个所述导电板分别设置在两个所述主梁上；

阳极板，所述阳极板有多个，多个所述阳极板竖向设置且沿前后方向间隔排列安装在两个所述主梁上；多个所述阳极板的两侧分别与两个所述主梁上的所述导电板接触；阴极板，所述阴极板有多个，多个所述阴极板竖向设置且与多个所述阳极板沿前后方向间隔交错排列安装在两个所述主梁上；多个所述阴极板的两侧分别与两个所述主梁上的所述导电板接触；

边框，所述边框设有多个进液嘴和多个出液嘴，所述边框有多个，多个所述边框分别设置在两两相邻的所述阳极板与所述阴极板之间；当所述阳极板、所述阴极板和所述边框被压紧时，所述边框分别密封连接在相邻的所述阴极板的周边部和所述阳极板的周边部，以使相邻的所述阴极板和所述阳极板之间形成密闭空间；当所述阴极板和所述边框被拉开时，以取出所述阴极板。

2.根据权利要求1所述的铜电积设备，其特征在于，所述边框为耐腐蚀塑料边框。

3.根据权利要求1所述的铜电积设备，其特征在于，还包括压紧装置，所述压紧装置包括竖直设置的止推板和压紧板，所述止推板安装在两个所述主梁的一端，所述压紧板安装在两个所述主梁的另一端，所述阳极板、所述阴极板和所述边框位于所述止推板和所述压紧板之间；当铜电极积时，所述压紧板与所述止推板配合将所述阳极板、所述阴极板和所述边框压紧。

4.根据权利要求1所述的铜电积设备，其特征在于，还包括两个拉板车，两个所述拉板车分别安装在两个所述主梁的外侧面上，以将所述阴极板与所述阳极板拉开。

5.根据权利要求4所述的铜电积设备，其特征在于，两个所述主梁的外侧面上分别设有导轨，两个所述拉板车均设有棘爪，两个所述拉板车分别可沿两个所述导轨行走，且通过两个所述拉板车的所述棘爪拨开所述阴极板或所述阳极板。

6.根据权利要求1所述的铜电积设备，其特征在于，多个所述进液嘴分布在所述边框的底边和侧边的中部以下部位，多个所述出液嘴分布在所述边框的顶边。

7.根据权利要求6所述的铜电积设备，其特征在于，还包括进液支管和回液支管，所述进液支管呈U型框围设在所述边框的下部外侧，多个所述进液嘴与所述进液支管连通；多个所述出液嘴与所述回液支管连通。

8.根据权利要求7所述的铜电积设备，其特征在于，所述还包括进液总管，所述进液总管有两个，所述进液支管包括底管段和位于底管段两端的竖管端，所述底管段和两个所述竖管段形成所述U型框，两个所述进液总管分别连通在两个所述竖管段与所述底管段的连接处。

9.根据权利要求1所述的铜电积设备，其特征在于，所述边框与所述阳极板固定。

10.根据权利要求9所述的铜电极设备，其特征在于，还包括第一密封垫圈和第二密封垫圈；所述第一密封垫圈设置在所述边框与所述阳极板之间，以当所述阳极板、所述阴极板和所述边框被压紧时，所述边框与所述阳极板之间密封；所述第二密封垫圈设置在所述边框与所述阴极板之间，以当所述阳极板、所述阴极板和所述边框被压紧时，所述边框与所述阴极板之间密封。