CN1039356C - 电解精炼中电积金属的剥离方法及实施该方法的设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种电解精炼中，从阴极板上剥离电积金属的方法。首先将已电积有金属的阴极板夹持住。然后朝阴极板及在它上面的沉积金属吹送热空气。结果，电积金属就从阴极板上剥离。同时还公开了一种用于实施该方法的设备。该设备包括一台剥离炉、一种支承装置以及一个用于将热空气送入剥离炉的装置。该支承装置附属于剥离炉，用来将阴极板支承在剥离炉中。该热空气送入装置将热空气送入并吹向阴极板，借此使电积金属从阴极板上剥离。

Description

电解精炼中电积金属的剥离方法及实施该方法的设备

本发明涉及一种电解精炼中电积金属从阴极上剥离的方法，并涉及一种专用于实施该方法的设备。

常规的电解精炼方法包括，用与待精炼金属相同的金属制成种板，并将其作为阴极板，然后将待精炼金属沉积到该阴极板上，进行电解精炼。最后，将所电积金属与种板一起熔化，并铸成锭。

然而，在上述方法中，每次电解精炼都必制须制备种板。并且，必须将一根导电金属制的挂杆固定在种板上，以便将该种板挂于电解槽中，并向该种板通入电流，又由于单个电解槽中所容纳的种板数目就相当多，故而，要完成在种板上固定挂杆的任务，所需的工作量很大。

为克服上述缺点，已有人提出如JP59-43996B和JP63-42716B中所公开的电解精炼改进方法。在该方法中，使用了不锈钢或钛制成的母板，将待精炼金属电积在该母板上。然后，用机械方法将所电积的金属从母板上剥下来，并将母板重复使用。

然而，由于待精炼金属电积在包括边缘部分在内的整个母板表面上，所以从母板上剥离所电积金属的任务十分繁重。

另外，为了便于剥离所电积的金属，还有人提出了另一种改进方法，该方法包括，用一种以绝缘材料制成的边缘保护器将母板的边缘覆盖住，这样就可以使金属仅仅电积在母板的前后两个表面上，而不会电积在边缘部分上。这种改进方法可使母板得以重复使用，但当以机械方法从母板上剥离电积金属时，母板可能发生变形或受损，或者边缘保护器可能受损。因此，必需修复或重制母板和边缘保护器。

况且，锡、铅、铟等的硬度较小，难于以机械方法剥离。

本发明的第一个目的，是要提供一种从阴极板上剥离电积金属的方法，用该方法可容易地剥离电积金属，不会损伤阴极板，以使阴极板不需进行任何修理即可重复使用。

本发明的另一个目的，是提供一种专门用来实施上述方法的设备。

本发明的第一方面，提供了一种将电解精炼中电积金属从阴极板上剥离的方法，该方法包括下列步骤：

将表面上电积了金属的阴极板支承住；以及

将热空气吹向该阴极板和电积在其表面上的金属，以将此电积的金属从阴极板剥离下来。

本发明的第二方面，提供了一种将电解精炼中电积金属从阴极板上剥离的设备，该设备包括：

一台剥离炉，

附属于剥离炉并用来将电积了金属的阴极板支持于剥离炉中的支承装置，

用于将热空气送入剥离炉，以向阴极板和电积在其上的金属吹送热空气并借此使电积金属从阴极板上剥离的装置。

图1是本发明剥离设备的平面示意图；

图2是图1所示设备的局部平面图；

图3是图2所示局部的纵剖面图；以及

图4是沿图3中1V-1V线剖开的图2所示局部的横剖面图。

本发明的剥离方法以下列步骤为特征：(a)将待精炼金属在其上电积的母板支承住；以及(b)将热空气吹向该母板和其表面上电积的金属，以将此电积金属从母板上剥离下来。该方法所适用的场合是，待精炼金属为锡、铟、铅、铜等，而母板，即阴极板由不锈钢、钛等制成。

在本发明的方法中，待精炼金属电积在其上的母板，首先用适当的装置支承在规定的腔室或类似空间中。然后，将加热到预定温度的热空气吹向母板和其上的电积金属。从而使电积金属被热空气加热，并从阴极板上剥离下来。

更具体地说，同由不锈钢或钛之类材料制成的母板相比，诸如锡、铟、铅之类的待精炼金属具有更大的热膨胀系数和更低的熔点。例如，锡、铟及铅的热膨胀系数分别为23.5×10^-6、24.8×10^-6和29.0×10^-6，而316L不锈钢和钛的热膨胀系数则分别为9.0×10^-6和8.9×10^-6。另外，锡、铟和铅的熔点分别为232℃、155℃和327℃，而同一种不锈钢和钛的熔点分别为1200℃和1725℃。

在此情况下，当将温度低于电积金属熔点的热空气吹向已电积有金属的母板时，该电积金属要比母板发生较大的热膨胀，因此电积金属就立即从母板上剥离下来。另外，如果将热空气的温度进一步提高到超过电积金属熔点，这时电积金属就会开始熔化，并从母板上流下来。这样，通过向母板吹热空气就可以使电积金属剥离。这种剥离作用是由于电积金属的熔化或由于电积金属发生比母板更大的热膨胀而引起的。

由上所述可以理解，为了保证发生剥离作用，可取的是，将热空气温度调节到至少能使电积金属部分地熔化，而使母板保持不熔化的温度。然而，当精炼铜等熔点相当高的金属时，可将热空气的温度调节到某个较低温度，使电积金属在此温度下，仅因电积金属与母板之间热膨胀的差异而剥离。

如上所述，在本发明的方法中，电积金属可以简单地通过吹热空气的方法来剥离，因而不再需要使用机械装置来进行剥离作业，使电解精炼方法大大简化。

下面参照附图来阐明一种用来实施上述方法的设备。

以数字1概括标示的该设备，包括一台剥离炉2、一种用来将热空气送入剥离炉2的装置3，以及一种附设于剥离炉2、用来将母板支承于剥离炉2中的支承装置4。

以M表示的每块母板皆由不锈钢或钛之类材料制成，并呈矩形。如同常规母板那样，其上端部用焊接法或螺栓连接法牢靠地固定一根用类似母板材料的金属制成的挂杆7。当将母板M装入电解槽时，挂杆7适于在其一端上同导电体接合。母板M借助挂杆7悬挂在电解槽中，电流经由挂杆7传到母板上。

如图3和图4所示，剥离炉2包括一个其中置有规定数目母板M的上腔室8，以及一个设置在上腔室下方的下腔室9。上腔室8底部，敞开而下腔室9顶部敞开，故此上腔室8与下腔室9彼此相通，使从母板M上剥离的电积金属能落到下腔室9中。

上腔室8具有一个用来接纳母板的上开口8a。该腔室周壁上端通过铰接组件10，以枢轴活动方式固定着一对门扇11的一侧，上开口8a用这对门扇11来开闭。每个铰接组件10包括一个轴杆13和一对连接板14，其中轴杆13由上腔室壁上端通过两个链轮12可旋支承，连接板14的一端固定在轴杆13两个纵向间隔一定距离的位置上，另一端固定在各个门扇11的两个纵向间隔一定距的位置上。

另外，如图2和图3所示，在每个轴杆13的一端上附装一个驱动机构15，用来开闭上述门扇11。该驱动机构15包括一个安装在轴杆13一端上的链轮16、一个置于铰接组件10附近并通过支架17固定在上腔室壁外表面上的电动机18，以及一条绕在电动机18转轴和链轮16上、用来将电动机18的驱动力传递到轴杆13上的链条19。这样，当电动机18转动时，门扇11就以一定角度往复移动，使开口8a敞开和关闭。

邻近上腔室8开口8a配置的支承组件4，包括导向器21和一对并行的支承板22，其中导向器21一般呈矩形，并具有朝上向外倾斜的斜面，并行支承板22沿导向器21的窄长框部设置，并能通过多个支架20固定在上腔室内壁上。支承板稍微向内突出于导向器21，使两块支承板之间距离大于母板M的宽度，但小于挂杆7的长度。这样，当将母板M置于两块支承板之间时，由于每根挂杆7的两端支承在支承板22上而将母板M挂住。另外，支承板22的尺寸要定得使其长度能支承单个电解槽中所容纳的所有母板。

此外，在上腔室8中，分别穿通相对两面周壁设置了空气进口8b和空气出口8c，两者之间适于安置支承组件4所支承的所有母板M。尤其是，如图4所示，入口8b和出口8c要设置得能使热空气的流动方向平行于母板M的正反两侧面，以提高加热效率。

上述用来引入热空气的装置3，同入口8b和出口8c相接，它包括一根连接入口8b的供气管23、一根连接出口8c的排气管24、一台连接供气管23上游端的鼓风机25，以及一台连接鼓风机25入口端和排气管24下游端之间的燃烧器或热空气产生装置26。在此种结构的情况下，燃烧器26所加热的空气由鼓风机25增压，并如图1中的箭头所指方向，经供气管23送入剥离炉2的上腔室8中。而且，从上腔室8排出的空气经排气管24送回燃烧器26，并重复使用。

另外，安装在下腔室9中的是一个截面为半圆形的熔化锅或容器5，其两个相对端头部封闭，开口部对着上腔室8。如图3所示，熔化锅5外形狭长，以适应上腔室8中母板M的并排布列。因此，从母板M上剥离下来的电积金属，由于自身的重量而落入锅5中。

再有，在将锅5安装在下腔室9中时，应使锅5的下方形成一个空间G，并在下腔室9的侧壁上附设一台燃烧器6，用来加热空间G中的空气。这样，由于燃烧器6加热了锅5，使收集在锅5中的金属W熔化。另外，在下腔室9中相对燃烧器6的侧壁上，装有一根用来排出空间G中空气的废气管28。

另外，如图3详尽所示，下腔室9和锅5的形状要定得使其长度稍微大于上腔室8，以使锅5的一个纵向端部位于上腔室8之外。在上述一个端部的上部，设置有一个用来从锅5中吸出熔融金属的开口9a，并且该开口9a用一块可移动的盖子27覆盖。

另外，剥离设备1还包括一个设置在锅5中用来从锅5所盛熔融金属W上扒去浮渣的扒渣元件或扒渣板29，以及一个使扒渣板29朝下腔室9的开口9a方向移动的驱动机构30。

更具体地说，有一对轴杆31穿过轴承32按可旋转的方式安装在下腔室9中，安装的方式应使得这对轴杆在锅5的横向上延伸，并在锅5的纵向上彼此间隔一定距离。链轮33紧固地安装于每一根轴杆31的两端，有一根链条34绕在固定于两根轴杆同一端的两个链轮上，另外，如图2所示，电动机36通过链条35连到两根杆31中的一根上，而另一根链条37则绕在固定于这两根轴杆另一端的两个链轮上。上述扒渣板29以其上端固定于这两根链条34上。这样，电动机36的正、反旋转就能带动扒渣板29沿着锅5的整个长度方向前后运动。鉴上所述，轴杆31、轴承32、电动机36以及链条34、35和37共同构成了上述驱动机构30。

在操作时，驱动机构15驱使门扇11绕枢轴转动，以打开上腔室8的开口8a。很多块母板M被吊车之类的装置从电解槽中吊起，并通过开口8a被送入上腔室8中，并且将各挂杆7的两端放置在支承装置4的相对两条支持板22之上，使这些母板M安置在如图3和4所示的位置上。接着，使驱动机构15再次动作，使门扇11反过来绕枢轴转动，以关闭上腔室8的开口8a。然后，通过供气管23将热空气送入上腔室8，以加热母板M。

当母板被热空气加热时，电积在母板M上的金属部分地熔化，并从该母板上剥离下来。

已剥离的电积金属因其自身重量而落入锅5中。

考虑到电积金属W的剥离，以燃烧器6对锅5进行预先加热。因此，当金属落入锅5中时就在其中熔化掉。

锅5中熔化的电积金属的表面，可能在所有的电积金属尚未完全从母板上剥离之前就已发生部分的氧化，所生成的熔渣浮于金属熔体表面上。因此，当观察到在金属表面上有熔渣形成时，或者按照一定的时间间隔，将驱动机构的电动机36开动，驱使扒渣板29慢慢地朝着下腔室9的开口9a的方向移动。从而，熔渣就被驱赶到开口9a的附近。这样就可以用一个勺子或抽吸泵将收集在一起的熔渣从开口9a处取出。

然后，驱动门扇11以使开口8a打开，并从中取出已经剥离了电积金属的母板M。在进行了例如洗涤等后处理之后，将这些回收的母板送回电解槽。

这样回收的母板既不变形也不受损伤，因此可以重复利用。当接收在锅5中的熔化金属W达到预定数量时，可用抽吸泵之类的设备从开口9a处将其吸出，并转送到下一道工序的铸造设备中。

下面以实施例来更详细地阐述本发明。

                          实施例1

将19块316L不锈钢板制成母板，然后在每块母板上固定一根304不锈钢制的挂杆。每块母板厚3.0mm，而它的尺寸应使它浸入电解液那部分的面积为1,000mm×、1,000mm。另外，制备20块锡阳极板。然后将这些母板与阳极板安置入电解槽中，安置时要使它们交替相间地排列，并使彼此之间有110mm的间距。然后进行锡的电解精炼，电解时的工艺条件为：电解液(氟硅酸)的回流速率为20-30L/min，电解液温度为36℃，以及电流强度为1,450A。阳极寿命为336h。因此，每一个电解槽中有1,000kg的锡电积在母板上。

接着，将电解后的母板送入剥离炉中，并对着这些母板吹330℃的热空气30min。结果，所有电积在母板上的锡皆成功地从母板上剥离下来。

然后，将已经剥离了电积金属的母板返回电解精炼工序，并重复上述的那些步骤。然而，尽管这些母板可以重复使用，但仍可观察到这些母板有轻微的变形或损伤。

                          实施例2

重复实施例1的步骤，所不同的是，用钛母板来进行铟的电解精炼，以及对着母板吹的热空气温度被调节至约180～200℃。结果，电积的铟完全从母板上剥离下来。

                      实施例3

重复实施例1的步骤，所不同的是，对铅进行电解精炼，以及对母板吹的热空气温度被调节到约350-400℃。结果，电积的铅完全从母板上剥离下来。

Claims (12)

1.一种用于电解精炼中将电积金属从阴极板上剥离的方法，该方法包含下列步骤：

将已电积有金属的阴极板支承住；以及

向所说的阴极板和在其上面的所说电积金属吹热空气以将该电积金属从阴极板上剥离；

其特征在于，所说的阴极板由一种熔点高于所说电积金属熔点的材料制成，并且在该方法的所说吹风步骤中所说的热空气被调节到这样一个温度，在此温度下，需要从所说阴极板上剥离的电积金属至少部分地熔化，同时阴极板不熔化。

2.如权利要求1的方法，其中所说的电积金属选自锡、铟和铅。

3.如权利要求1的方法，其中所说的阴极板的材料选自不锈钢和钛。

4.一种用于电解精炼中将电积金属从阴极板上剥离的方法，该方法包含下列步骤：

将已电积有金属的阴极板支承住；以及

向所说的阴极板和在其上面的所说电积金属吹热空气以将该电积金属从阴极板上剥离；

其特征在于，所说的阴极板由一种具有与所说电积金属不同热膨胀系数的材料制成；并且在该方法的所说吹风步骤中，所说的热空气被调节到这样一个温度，在此温度下，由于电积金属与阴极板之间热膨胀的差异而使得电积金属从所说阴极板上剥离；所说电积金属选自锡、铟和铅。

5.如权利要求4的方法，其中所说的阴极板的材料选自不锈钢和钛。

6.一种用于在电解精炼中将电积金属从阴极板上剥离的设备，它包含：

一台剥离炉；

一个附属于所说剥离炉并用于把已电积了所说金属的所说阴极板支承在所说剥离炉中的支承装置；以及

一个用于将热空气送入所说剥离炉中以向所说母板及在其上面的电积金属吹热空气并借助此使电积金属从阴极板上剥离下来的装置。

7.如权利要求6中的设备，其中所说的剥离炉包括一个用于将所说阴极板装入其中的上腔室以及一个设置于所说上腔室之下的下腔室，所说上腔室与所说下腔室彼此相互连通，以使得从阴极板上剥离的电积金属能落入所说下腔室中。

8.如权利要求6中的设备，其中所说的热空气送入装置包括一个热空气产生装置以及一条连接于所说热空气生产装置和所说剥离炉的所说上室之间的供气管道。

9.如权利要求6中的设备，其中所说的阴极板包括一根固定在其上端的挂杆，而所说的支承装置包括紧固地安装在所说上腔室中的一对并行的支承板，所说的一对支承板相互间隔一定距离。以使所说的极板由于所说挂杆的两端支承在所说的支承板上而挂在这对支承板之间。

10.如权利要求6中的设备，其中所说的下腔室包含一个安装在其中并用于接受从所说阴极板上剥离的电积金属并将该金属熔化的熔化锅。

11.如权利要求10中的设备，该设备还包含一个附属于所说熔化锅并用来扒去在所说锅内所盛金属熔体上有浮渣的扒渣装置。

12.如权利要求6中的设备，其中所说的上腔室包括一个设置于其顶部的开口、一个设置于所说开口处的门以及一个设置于所说开口附近用于驱动该门以打开或关闭所说开口的驱动机构。

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