[發明專利]用于從溶液中電沉積金屬的壓濾裝置，其由形成多個陽極電解液腔室和陰極電解液腔室的離子交換膜所形成的分離元件構成，電極與金屬產物的自動分離件串聯連接

在審

• 申請號: 201680060282.1
• 申請日: 2016-10-13
• 公開（公告）號: CN108474124A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 加布里埃爾·安赫爾·里韋羅斯·烏爾蘇亞;馬格達萊納·西富恩特斯·卡韋薩斯
• 申請（專利權）人: 轉換器有限公司
• 主分類號: C25B9/00
• 分類號: C25B9/00;C25B9/06;C25B9/08;C25B9/10;C25B9/18;C25B9/20;C25C1/00;C25C1/12;C25C7/00;C25C7/02;C25C7/04;C25C7/06;C25C7/08
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張晶;趙愛玲

本發明涉及一種用于從具有低或者高含量的金屬溶解于其中的酸性、中性或堿性溶液中電沉積金屬的方法。該裝置設置用于以無瑕疵和純凈的電解金屬板的形式電解產生金屬。壓濾裝置由與溶液串聯電連接和液壓并聯連接的多個電解池構成，每個電解池包括交替的四邊形框架和離子交換膜，以交替地形成陽極隔室和陰極隔室。考慮到每個框架包括內表面上的入口和出口以及內表面上的孔，每個隔室提供液體的自由流動，陽極電解液或陰極電解液通過每個隔室并且電解產物以金屬或金屬化合物形式從陽極電解液隔室排出，或者從陰極電解液隔室排出。除端電極以外的所有電極都是雙極的并且設計有垂直基板，各個陽極電解液處于電解池單元時其一側作為陽極，并且各個陰極電解液處于相鄰的電解池單元時其另一側作為陰極。端電極的外側包括用于一排電解池的電連接器，使得相鄰的基板的電極被插入，而不需要直接彼此接觸，形成一組電極板。

背景技術

用于從礦物中萃取金屬的方法和裝置在廣譜中是已知的，技術文獻展示了這些技術。

通常，在銅電解液來自粗銅陽極或回收廢金屬的情況下，該系列的最后工藝為電解提純；或者如果銅來自溶解于濃硫酸或其它酸性或堿性介質溶液中的氧化銅或硫酸銅，則該系列的最后工藝是電解沉積(以下也稱為EW)。在第一種情況下，對于電解提純，電解液來自硫化銅，而在第二種情況下，對于電解沉積，電解液來自溶劑萃取(以下也稱為SX)。在這兩種情況下，通過施加電流，溶解的銅沉積在表面上而形成高純度陰極。進行該工藝的槽通常被稱為電解沉積池或電解提純池，或者追溯到上個世紀，也可被稱為電解槽。

在工業中已很好地建立了后一種工藝，例如來自溶劑萃取(SX)的電解液由硫酸鹽和硫酸以及雜質鐵(<1g/l)、錳和氯構成，其中濃度為：銅為40g/l至45g/l，酸為180g/l至200g/l。添加硫酸鈷和瓜爾豆膠，作為改善陰極質量的添加劑。

電沉積所帶來的問題之一是形成酸霧(O₂+H₂SO₄)，并且為了保持產品的質量具有可接受的陰極沉積物，具有保持在250A/m²至360A/m²之間的臨界電流密度。在此范圍以外，陰極可能密度低、有光澤，并且通常在商業上不可接受。技術文獻還顯示，由于陽極反應，存在大量相關的能量消耗，近似3kWh/kg Cu，并且這與半反應陰極沉積涉及雙電子工藝，即二價銅排出金屬銅的事實相關。因為亞銅離子比銅離子具有更大的還原電位，這表明亞銅離子分解成銅離子和金屬銅的自然趨勢，因此不可能在包括一價銅的硫酸環境中進行操作。

為避免從硫酸銅生產銅，工業上采用的最經濟的方式是在存在過量氯離子的鹽酸環境中進行電解池操作，其執行絡合作用，以優化的方式轉換不均衡反應的平衡。因此，可以利用氯化銅和氯化鈉對礦物進行侵蝕，從而可以使一價銅的含量最大化。利用5g/l至75g/l的Cu⁺與60g/l至300g/l的NaCl以及1M的鹽酸獲得并且pH不大于2的典型溶液可用于電解沉積工藝。該方法降低了能量消耗，但因為即使在電流密度不大于1kA/m²的情況下操作，陰極的粘附性和光澤度仍然存在問題，所以陰極的質量與利用硫酸銅所獲得的質量不相似。為此，羅賓遜等人2010年2月的專利US7,658,833B2通過借助于允許電解液在電解槽中從陽極到陰極進行可控循環的半透膜來改變陰極沉積來解決該問題。

在澳大利亞，氯化技術在工業層次上得到使用，但工廠的腐蝕過度，導致生產停止。因此，現今還沒有實施亞銅離子的技術。

另一方面，在任何用于獲得可接受質量的金屬沉積物的電解系統中，尤其是如果要獲得商品化性陰極，如在大多數電解沉積和電解提純工藝中的情況那樣，這由電流密度構成，其與電極的表面積直接相關，因此與電解池的大小及其成本直接相關。因此，任何用于增加電流密度限制而未顯著增加其成本的開發都受到高度重視。因此，為減少與陰極相鄰的膜在厚度上的增加，其中厚度增加降低擴散率，并且防止上述目的，需要增加對電解液的攪拌。在這方面，有很多專利提出了不同的機制。