[實用新型]一種鎵電解用冷卻電極

有效

• 申請號: 201720174695.4
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN206477037U
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 易德福;守建川
• 申請（專利權）人: 江西德義半導體科技有限公司
• 主分類號: C25C1/22
• 分類號: C25C1/22;C25C7/02
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司32293
• 代理人: 韓鳳

技術領域

本實用新型涉及鎵電解回收技術領域，尤其涉及一種鎵電解用冷卻電極。

背景技術

鎵，元素符號為Ga，原子質量為69.72。金屬鎵的熔點僅為29.78±0.005℃，沸點為2403℃，是液態區間最長的物質。鎵在自然界的元素豐度較低(約為0.0015％左右)，并且在地殼中的分布極其分散，幾乎沒有形成具有工業開采價值的獨立礦床，常以同晶型的雜質狀態與鉛土礦、黃銅礦、閃鋅礦等礦物緊密共生。鎵是一種對高科技產業發展極其重要的金屬元素，鎵與VA族元素磷、砷等形成具有半導體性質的化合物，在光電器件上具有特殊的應用價值，廣泛地應用于電子工業、儀器工業、催化劑、醫學、冶金工業、材料科學等領域。

近年來鎵及其化合物的研究在半導體領域取得了突出的進展，以砷化鎵和氮化鎵為代表的鎵化合物的優良特性不斷被發現，應用范圍不斷擴大，被廣泛應用于LED、光敏元件、微波通信、高速大規模集成電路、第三代太陽能電池等方面，高純鎵的市場需求迅速增加。

對于鎵的回收，常用的處理方法有：化學法、物理化學法、生物化學法、電化學法、浮選法、膜處理技術和微波技術等，由于鎵離子濃度較高時化學沉淀法必然導致沉淀產物在體系中溶解度增大，致使處理后廢水中的重金屬含量超標；在強酸條件下，物理吸附法無論采用活性炭、沸石等吸附劑，均會極大降低吸附效果；生物處理法對于常規重金屬離子的處理效果較好，但培養適合高鎵條件下的菌種則是難以逾越的障礙；膜處理法對盡管重金屬離子的處理比較成熟，但鎵離子濃度升高時，膜的損壞和更換將成為限制性環節。針對現有技術問題，開發一種新型鎵用電極，特別是能夠降溫的電解尤為重要。

目前,鎵電解用電極板裝置采用電極材料有鉑板、不銹鋼板、鎳板、鐵板，鉑板存在成本較高的缺點，其他材料很容易造成回收過程中金屬鎵中雜質含量的升高，而這些雜質是提純過程中比較難以除去的雜質之一，存在污染較大，為下一步高純鎵的制取增加難度，不適于高純鎵生產過程中鎵廢液的電解。且其電能利用率低，產生大量的熱量。一方面導致電解液以蒸汽形式揮發出來，形成浪費并污染空氣。一方面，電極板受熱，熱力和應力集中，發生變形或開裂現象，極板使用壽命低，生產成本大且生產效率低下。

實用新型內容

本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本實用新型的一個目的在于提出一種鎵電解用冷卻電極，回收得到純度為4N的金屬鎵、且電能利用率高、極板使用壽命長、生產成本低、生產效率高。

根據本實用新型實施例的一種鎵電解用冷卻電極，包括陽極電極板、環形陽極板、循環進水口、循環出水口和電極圈，所述環形陽極板上設有截斷口，且所述環形陽極板的內部密閉中空，所述循環進水口、循環出水口分別設置在環形陽極板位于截斷口處的兩端，且均與環形陽極板內部連通，所述循環進水口、循環出水口通過管道與通水裝置相連，所述通水裝置與循環進水口之間的管道上設有流量調節閥，所述電極圈與環形陽極板連接并與所述截斷口相對設置。

在本實用新型的一些實施例中，所述陽極電極板、環形陽極板的材質均為鈦合金。

在本實用新型的一些實施例中，所述通水裝置包括殼體、設置在殼體內的循環泵，所述循環泵的出水口通過管道與循環進水口連接。

一種廢料鎵回收方法，包括如下步驟：

步驟一：將NaOH溶液溶解廢料后得到NaGaO₂溶液，備用；

步驟二：以上述NaGaO₂溶液作為電解液加入電解槽中，在電解槽中插入陰極電極板、環形陽極板，調整電流密度為1500～1800A/m²；

步驟三：電解結束后，撈取電解槽中沉積的鎵。

優選的，所述步驟二中通過通水裝置提供循環水，帶走電解反應過程中陽極板產生的熱量，以降低環形陽極板溫度。

回收反應原理：將NaOH溶液溶解廢料后得到NaGaO₂溶液作為電解液，電解過程發生的反應：陽極4OH^--4e→2H₂O+O₂↑；陰極GaO₂-+2H₂O+3e→Ga↓+4OH^-；本實用新型中，通水裝置的設置：循環進水口、循環出水口，與流量調節閥配合，提供冷循環水，帶走電解反應過程中陽極板產生的熱量，形成制冷降溫效果。

與現有技術相比較，本實用新型有益技術效果在于：

1、循環裝置的設置，有效控制電解溫度，特別是使得陽極板的溫度，保證了最佳生產的溫度。