本發(fā)明涉及粉末冶金技術領域，具體涉及一種銅粉電解裝置及電解方法。

背景技術：

銅粉是粉末冶金工業(yè)的重要基礎原材料，其生產(chǎn)方法很多，有還原法、霧化法、機械研磨法、電解法等,不同的生產(chǎn)方法得到的銅粉有著不同的特征。電解銅粉具有樹枝狀發(fā)達、比表面積大、松裝密度低、成形性好等優(yōu)點；廣泛應用于粉末冶金零部件、電碳、金剛石工具等領域。此外，電解銅粉還應用于電工合金、射孔彈等領域。銅粉的性質可以通過調(diào)節(jié)電解工藝條件、電解液組成、電極的表面性質等來改變，如控制粉末粒度，可以生產(chǎn)超細粉末，并且可以實現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化和自動化。

電解銅粉的制取工藝流程為：可溶性銅陽極→電解→刮粉→收集銅粉→過濾→洗滌→防氧化處理→干燥→篩分→產(chǎn)品。

電解過程是制備電解銅粉的重要工序。電解銅粉的主要生產(chǎn)廠家，一般以電解精煉銅板為陽極，紫銅板為陰極采用硫酸銅和硫酸組成的溶液為電解液，將電極相互平行排列在電解槽中，電解槽為襯鉛槽、襯橡皮槽、塑料槽和玻璃鋼槽等。電解液循環(huán)采用“下進上出”方式，溶液的流動方向與電極表面垂直。首先將電解液泵到一個高位貯液槽，電解液依靠重力從貯液槽中流入電解槽底部(也可以由泵直接注入到電解槽底部)，再從上面溢液口流出，流入到地下的貯液槽中，用于再循環(huán)，通過閥門控制電解液的流量。

電解過程是一種借助電流作用實現(xiàn)化學反應的過程，即由電能轉變?yōu)榛瘜W能的過程。由于陰極放電反應的結果，界面上銅離子的濃度不斷降低，這種消耗被從溶液中擴散來的銅離子所補償，隨著電流密度的增大，銅粉的析出，使得陰極界面上的銅離子迅速貧乏，產(chǎn)生濃差極化，傳統(tǒng)電解銅粉的電解液流動方式難以消除這種極化現(xiàn)象，極易造成陰極電流效率低，使得電解銅粉的生產(chǎn)成本增加。

技術實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是提供一種銅粉電解裝置及電解方法，為減少電解銅粉過程中產(chǎn)生的濃差極化現(xiàn)象，采用一種改變了電解液進液方式的電解槽，電解槽采用傳統(tǒng)進液加側面多孔輔助進液方式，側面多孔進液方向平行于極板。該進液方式通過控制側面多孔進液速度可有效減少陰陽極之間的“死區(qū)”，降低濃差極化，提高電流效率，并進一步降低槽電壓，實現(xiàn)在保持原有銅粉性能的前提下，提高電流效率，減低電解直接能耗。

本發(fā)明的銅粉電解裝置，包括用于儲存電解液的電解槽和放置于電解槽內(nèi)的多個極板；所述電解槽內(nèi)還安裝有箱式進液器；所述箱式進液器內(nèi)設有至少兩個內(nèi)腔，各個內(nèi)腔之間通過分布器依次連通，其中位于首端的內(nèi)腔與箱式進液器的進液口相通，位于末端的內(nèi)腔與箱式進液器的出液口相通；箱式進液器包括箱體和固定于箱體內(nèi)的隔板，使箱體內(nèi)部被隔板分隔為兩個內(nèi)腔，分別為上腔和下腔，隔板上設有沿箱體長向排列的多個分布孔，形成所述分布器，上腔和下腔通過隔板上的分布孔相通，箱式進液器的進液口與上腔相通，箱式進液器的出液口與下腔相通，將箱式進液器的進液口連接電解液供液裝置，電解液注入上腔內(nèi)之后，在分布器的作用下均勻流入到下腔內(nèi)，再由箱式進液器的出液口流入電解槽內(nèi)，能夠均勻的向電解槽內(nèi)補充電解液，降低濃差極化，提高電流效率。

進一步，所述電解槽的寬向兩側內(nèi)壁分別安裝一個箱式進液器，兩個箱式進液器以相對的方式安裝在電解槽的內(nèi)壁，可采取單側進液或雙側進液的方式，滿足生產(chǎn)需要。

進一步，所述箱式進液器設有多個出液口，各出液口沿箱式進液器長向均勻分布，能夠均勻的向電解槽內(nèi)補充電解液，降低濃差極化，提高電流效率。

進一步，所述箱式進液器的出液口朝水平方向并且與極板平行，該進液方式通過控制箱式進液器的出液速度可有效減少陰陽極之間的“死區(qū)”，提高電流效率，減低電解直接能耗。

進一步，所述箱式進液器沿豎直插接于電解槽的相應側內(nèi)壁，便于箱式進液器的安裝和取出，利于設備維護，箱式進液器的兩端均設有卡塊，所述卡塊與箱式進液器靠近電解槽的相應側內(nèi)壁的一側相平，電解槽的相應側內(nèi)壁對應卡塊設有插槽；箱式進液器通過卡塊沿豎直插接于相應插槽內(nèi)，插槽的下端設有用于對卡塊進行限位的限位塊，能夠保持箱式進液器穩(wěn)定的處于相應高度。

進一步，兩個箱式進液器的高度不同，雙側同時進液時，使電解液的補充更加均勻，同時利用對流效果能使電解液充分混合。

進一步，所述電解槽設有進液口和出液口，并且電解槽的進液口和出液口以低進高出的方式布置于電解槽的長向兩側，使電解液利用更充分。

進一步，所述極板沿電解槽長向均勻排列，電解槽的寬向兩側壁的上邊部設有用于卡接極板的卡槽，極板為T形板，安裝時將其卡接在卡槽內(nèi)，結構穩(wěn)定，便于拆裝。

進一步，所述電解槽為襯鉛槽、襯橡皮槽、塑料槽或者玻璃鋼槽。

本發(fā)明的銅粉電解方法，應用上述銅粉電解裝置電解銅粉，以硫酸銅和硫酸組成的溶液為電解液，電解參數(shù)如下：陰極電流密度1300～1700A/m2，溫度30～50℃，二價銅離子濃度6～13g/L，硫酸濃度120～160g/L，極間距3～80mm，刷粉周期20～40min，兩個箱式進液器出液口的流速分別為0～150cm/s和150～0cm/s，箱式進液器的出液口到極板邊部的垂直距離均為2-6mm；兩個箱式進液器出液口的流速分別為0～150cm/s和150～0cm/s是指兩個箱式進液器出液口的流速和為0～150cm/s，可采用單側進液和雙側進液的方式；箱式進液器的出液口到極板邊部的垂直距離均為2-6mm是指箱式進液器的出液口到到各個極板相應側邊部所在的平面的垂直距離為2-6mm，采用側面進溶液，出液口5位置位于陰陽極之間，靠近陰極面；參數(shù)發(fā)生了變化，電流效率得以提高，能耗降低。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的銅粉電解裝置及電解方法，采用一種改變了電解液進液方式的電解槽，電解槽采用傳統(tǒng)進液加側面多孔輔助進液方式，側面多孔進液方向平行于極板，該進液方式通過控制側面多孔進液速度可有效減少陰陽極之間的“死區(qū)”，降低濃差極化，提高電流效率，并進一步降低槽電壓，實現(xiàn)在保持原有銅粉性能的前提下，提高電流效率，減低電解直接能耗。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。附圖中，各元件或部分并不一定按照實際的比例繪制。

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明的主視圖；

圖3為本發(fā)明的俯視圖；

圖4為本發(fā)明的左視圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發(fā)明技術方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案，因此只作為示例，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

實施例一：

如圖1-4所示，本實施例的銅粉電解裝置，包括用于儲存電解液的電解槽1和放置于電解槽1內(nèi)的多個極板2；所述電解槽1為襯鉛槽、襯橡皮槽、塑料槽或者玻璃鋼槽；所述電解槽1設有進液口8和出液口9，并且電解槽1的進液口8和出液口9以低進高出的方式布置于電解槽1的長向兩側，使電解液利用更充分；所述極板2沿電解槽1長向均勻排列，電解槽1的寬向兩側壁的上邊部設有用于卡接極板2的卡槽3，極板2為T形板，安裝時將其卡接在卡槽3內(nèi)，結構穩(wěn)定，便于拆裝；所述電解槽1的寬向兩側內(nèi)壁分別安裝一個箱式進液器4，兩個箱式進液器4以相對的方式安裝在電解槽1的內(nèi)壁，可采取單側進液或雙側進液的方式，滿足生產(chǎn)需要；所述箱式進液器4內(nèi)設有至少兩個內(nèi)腔，各個內(nèi)腔之間通過分布器6依次連通，其中位于首端的內(nèi)腔與箱式進液器4的進液口10相通，位于末端的內(nèi)腔與箱式進液器4的出液口5相通；所述箱式進液器4設有多個出液口5，各出液口5沿箱式進液器4長向均勻分布，能夠均勻的向電解槽1內(nèi)補充電解液，所述箱式進液器4的出液口5朝水平方向并且與極板2平行，該進液方式通過控制箱式進液器4的出液速度可有效減少陰陽極之間的“死區(qū)”，提高電流效率，減低電解直接能耗，降低濃差極化，提高電流效率；箱式進液器4包括箱體和固定于箱體內(nèi)的隔板，使箱體內(nèi)部被隔板分隔為兩個內(nèi)腔，分別為上腔和下腔，隔板上設有沿箱體長向排列的多個分布孔形成所述分布器6，上腔和下腔通過隔板上的分布孔相通，箱式進液器4的進液口10與上腔相通，箱式進液器4的出液口5與下腔相通，將箱式進液器4的進液口10連接電解液供液裝置，電解液注入上腔內(nèi)之后，在分布器6的作用下均勻流入到下腔內(nèi)，再由箱式進液器4的出液口5流入電解槽1內(nèi)，能夠均勻的向電解槽1內(nèi)補充電解液，降低濃差極化，提高電流效率。

本實施例中，所述箱式進液器4沿豎直插接于電解槽1的相應側內(nèi)壁，便于箱式進液器4的安裝和取出，利于設備維護，兩個箱式進液器4的高度不同，雙側同時進液時，使電解液的補充更加均勻，同時利用對流效果能使電解液充分混合，箱式進液器4的兩端均設有卡塊，所述卡塊與箱式進液器4靠近電解槽1的相應側內(nèi)壁的一側相平，電解槽1的相應側內(nèi)壁對應卡塊設有插槽7；箱式進液器4通過卡塊沿豎直插接于相應插槽7內(nèi)，插槽7的下端設有用于對卡塊進行限位的限位塊，能夠保持箱式進液器4穩(wěn)定的處于相應高度。

實施例二：

本實施例的銅粉電解方法，應用上述銅粉電解裝置電解銅粉，以硫酸銅和硫酸組成的溶液為電解液，電解參數(shù)如下：陰極電流密度1300～1700A/m2，溫度30～50℃，二價銅離子濃度6～13g/L，硫酸濃度120～160g/L，極間距3～80mm，刷粉周期20～40min，兩個箱式進液器4出液口55的流速分別為0～150cm/s和150～0cm/s，箱式進液器4的出液口5到極板2邊部的垂直距離均為2-6mm；兩個箱式進液器4出液口55的流速分別為0～150cm/s和150～0cm/s是指兩個箱式進液器4出液口55的流速和為0～150cm/s，可采用單側進液和雙側進液的方式；箱式進液器4的出液口5到極板2邊部的垂直距離均為2-6mm是指箱式進液器4的出液口5到到各個極板2相應側邊部所在的平面的垂直距離為2-6mm，采用側面進溶液，出液口5位置位于陰陽極之間，靠近陰極面；參數(shù)發(fā)生了變化，電流效率得以提高，能耗降低。

實施例三：

電解槽1內(nèi)部尺寸為150cm×150cm，電極有效面積為0.84cm²，電流密度為1500A/m²，極距為3cm，電解液溫度為30℃，Cu²⁺濃度為12g/L，硫酸濃度為160g/L，流量是2.0L/min，在電解液流量為2L/min，傳統(tǒng)進液方式條件下制備電解銅粉的電流效率為83.59％，能耗為1013.78Kw.h/t；采用上述銅粉電解裝置電解銅粉，以“傳統(tǒng)進液+側面平行于極板2進液”的方式，箱式進液器4的出液口5到極板2邊部的垂直距離均為3mm，在總流量為2L/min，電解槽1的進口流量是1.0L/min，箱式進液器4的出液流速均為58.98cm/S，其他條件不變的條件下，電流效率為95.53％％，能耗為809.4Kw.h/t。

實施例四：

電解槽1內(nèi)部尺寸為150cm×150cm，電極有效面積為0.64cm²，電流密度為1500A/m²，極距為3cm，電解液溫度為40℃，Cu²⁺濃度為10g/L，硫酸濃度150g/L，電解溫度40℃，刮粉周期30min；在電解液流量為2L/min，傳統(tǒng)進液方式條件下的電流效率是90.56％，電能消耗846.2428kw·h/t；采用上述銅粉電解裝置電解銅粉，以“傳統(tǒng)進液+側面平行于極板2進液”的方式，箱式進液器4的出液口5到極板2邊部的垂直距離均為3mm，在總流量為2L/min，電解槽1的進口流量是1.0L/min，箱式進液器4的出液流速均為58.98cm/S，電流效率為95.53％，電能消耗為703.6275kw·h/t。

實施例五：

電解槽1內(nèi)部尺寸130cm×130cm，電極有效面積為0.64cm²，電流密度為1500A/m²，極距為3cm，電解液溫度為40℃。Cu²⁺濃度為10g/L，硫酸濃度為155g/L，在電解液流量為0.74l L/min，傳統(tǒng)進液方式條件下的電流效率為80.61％，能耗為987.111Kw.h/t；采用上述銅粉電解裝置電解銅粉，以“采用傳統(tǒng)進液+側面平行于極板2進液”的方式，箱式進液器4的出液口5到極板2邊部的垂直距離均為2.5mm，在總流量是0.741L/min，電解槽1的進口流量是0.37l L/min，箱式進液器4的出液流速均為52.00cm/S，電流效率為98.83％，能耗為746.27Kw.h/t。

實施例六：

電解槽1內(nèi)部尺寸130cm×130cm，電極有效面積為0.64cm²，電流密度I＝1500A/m²，極距為3cm，電解液溫度為40℃。Cu²⁺濃度為10g/L，硫酸濃度為155g/L，流量為0.74l L/min，傳統(tǒng)進液方式條件下的電流效率為80.61％，能耗為987.111Kw.h/t；采用上述銅粉電解裝置電解銅粉，以“采用傳統(tǒng)進液+側面平行于極板2進液”的方式，箱式進液器4的出液口5到極板2邊部的垂直距離均為2.5mm，在總流量為0.741L/min，電解槽1的進口流量是0.178L/min，箱式進液器4的出液流速均為52.00cm/S，電流效率為100％，能耗為715.56Kw.h/t。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求和說明書的范圍當中。