前苏联吸附提金厂都采用装有多孔右果阴极的ЭУ-1和ЭУ-1M型电解槽。
片状阳板〔图1a〕和多孔石墨阴极〔图1b〕是前苏联科学院西伯利亚分院冶金物理化学研究所(I1ФХI1MC CO AHCCCP)研制的两种大表面积阴极,并据此电极研制成上述两种电解槽。
图1 片状阴极(a)和多孔石墨阴极(b)的结构
1-电极本体;2-石墨材料;3-管接头;4-导电闸刀卡头;5-压紧格板
片状阴极是由大量垂直排列的极板用垫片隔离组装于框架上而成,具有很大的总表面积。电积过程中,贵液从极板组下部供入,然后从各片极板间的间隙流过而发生电积金的反应。试验证明,片状极板的高度最大可达极板间距的100倍。如再增大极板高度,则会降低极板的利用效率。当片状阴极的容积为3.4L时,阴极组的总表面积达5m2。如使用装有10个片状阴极组的电解槽,在金的回收率为95%时,则每昼夜可处理约5m3的贵液,它的效率比同样大小的平板阴极电解槽提高9倍。
前苏联现今部采用多孔石墨阴极,因为它有比片状阳极更高的生产效率。多孔阴极有中心室结构,作为阴极导体的石墨材料由格板盖压紧在中心室侧面的壁上。贵液经由管接头供入阴板内部,并在通过石墨纤维的孔隙时发生电积过程。多孔石墨阴极的外部尺寸虽与片状阴极相同,但它的生产效率却比片状阴极高3~4倍,这是因为石墨材料有很大的表面积(1gВВП-66-95型石墨材料有0.3m2表面积),而能沉积更多的金属。在最佳电积条件下,1kg石墨能沉积50kg金属。沉积物中所含的石墨基体材料不到沉淀物总重量的2%。
在前苏联,从硫脲贵液中提金采用如图2所示的ЭУ-1M型电解槽。槽体用钛材制成,并于两侧壁上固定阴极和阳极的供电母板。壳体内有工作空间和外溢流室。外溢流室用于接收脱除部分金的贵液。工作空间可装入10个阴极组和11个阳极室。阳极室由不导电的聚乙烯或有机玻璃制的“П”形框组成,框上设有阳极液的进出口,并将离子交换膜压紧在钛制框板阳极室的侧壁上。生产过程中往阳极室内注入1%~2%的硫酸液并放入钛网阳极。
图2 ЭУ-1M型电解槽
1-导电闸刀;2-供电母极;3-槽体;4-导向装置;5-平板;6-阴极;
7-接管;8-阴、阳极液排出管;9-隔膜;10-阳极;11-聚乙烯框板
由于阳极室中阳极液的体积不大,作业的容积电流密度高达25A∕L,因而电解过程中阳极液的酸度增加很快,而影响阳极的寿命。为消除酸的影响,在电积过程中由高位槽向阳极室中不断供给低酸阳极液,并将高酸液送回高位槽,使其不断循环。
向电解槽供电使用ВАКГ-630A/6V的硅整流器。往阳极和阴极室中供电使用的导电闸刀,一端与电极上的绞链连接,另一端嵌入焊在导电母板上的弹簧夹中。为了防止异性电荷间的电接触,阴极组和阳极室用绝缘的固定梢子固定在电解槽壳的相应位置上。
贵液(阴极液)进入电解槽,是由高位槽经集流管进入阴极组的管接头,然后透过石墨电极充满工作空间,最后溢流排出电解槽外。随着电积的进行,贵液中的金、银不断沉积于石墨电极的空隙中。当电极空隙逐渐为金所充满时,经过阴极组的溶液流速也逐渐降低。当阴极液的流速急剧降低时,说明金在石墨上的沉积已达最大值。此时应停止电积,从槽中取出阴极组卸下阴极沉淀,然后给阴极组装上新的石墨材料再电积。
从贵液中电积提金的典型设备连接和工艺流程如图3。它包括贵液过滤、电解、阴极沉积物的卸出、洗涤、干燥和灼烧等作业。
图3 电解工段的设备连接及原则流程
1-贵液贮槽;2-耐蚀泵;3-压滤机;4-高位槽;5-电解槽;
6-阳极液高位槽;7-空气分离器;8-空气提升器;9-阴极装配工作台;
10-卸阴极沉积物平台;11-电阻炉;12-称量成品的工业天平
贮槽1中的贵液经泵2抽送压滤机3,以除去悬浮的矿泥颗粒、木屑和碎树脂等,以免石墨阴极被矿泥等堵塞,而降低电解效率和阴极沉积物质量。过滤后的贵液溢流进入高位槽4,并从这里自流入电解槽阴极室。电积提取部分金后的贫液由空气提升器进入高位槽再流入阴极室,经循环电积至溶液中残留的金含量达规定值为止。
高位槽6中的阳极液供入电解槽阳极室。阳极室排出的高酸液用空气提升器送回高位槽,经循环使用一段时间至含酸达一定浓度后,送去作树脂的酸处理用,并往高位槽中补加水。
沉积金量达最大值的阴极,于通入压缩空气和水的槽5中洗涤和干燥。即先向已沉积金的阴极组中通5~10min的清水,停水后开压缩空气吹去沉淀中的水分。经洗涤和干燥的沉淀物从阴极组中卸至平台10上。再将沉淀物置于钛盘内于电阻炉11中,在500~600℃进行灼烧,烧掉石墨材料后,金属块称重送熔炼或交库。