CN1329680A - 从阴极分离金属沉积物的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种在如金属电解精炼或金属电解沉积的电解过程中从作为阴极的模板上分离金属沉积物的设备,在设备中有一个支承要处理阴极的支承件,一个至少部分地释放电解过程期间在模板表面上生长的金属沉积物的构件,以及一个支承已释放金属沉积物的构件,其特征在于:阴极(1,21,31,41,51)的模板上设有一个阻止生长装置(16,24,36,43,53),用于在金属沉积物(4)生长中形成一个不规则区,当金属沉积物(4)相对于阴极(1,21,31,41,51)的模板倾斜时作为一个转折件,以便沿着生长的不规则区把金属沉积物(4)断开成两个单独件。

Description

从阴极分离金属沉积物的设备

本发明涉及了一种设备，用于在电解过程(如金属电解精炼或金属电解沉积)中从作为阴极的模板上分离金属沉积物。

诸如铜、锌和镍等许多金属的精炼包括了从所生产金属上分离有害杂质的电解过程。在电解过程中产生的金属通过电流收集到阴极上。通常在注满包含硫酸的电解液的槽中进行电解过程，由某些导电材料制成并以交替方式放置的许多板状阳极和阴极浸在其中。在阳极和阴极的顶边上设有耳片或板条，用于把它们悬挂在槽边上和把它们与电源电路连接。要生产的金属或者作为电解精炼过程中的可溶解阳极进入电解过程，或者在某个先前处理阶段上溶解在电解液中，此时所采用的阳极在电沉积过程中是不溶解的。

用于电解过程的阴极可生产为所希望生产的金属，此时沉积物不需要从原始阴极板上剥离。但是，浸在电解槽中的阴极，即模板，通常是用不同于要生产金属的其它某种金属制成。例如这种模板可以是不锈钢、铝或钛。此时要生产的金属以沉积物形式聚集在模板表面，按规定的时间间隔从模板上去除。

由于电流作用，在电解过程中产生的金属以沉积物形式积聚在模板的所有导电表面上，也就是说，如果模板完全是导电的，则要生产的金属以均匀沉积物形式覆盖了模板浸在电解液中的所有部分上。为了促进要生产的金属沉积物从模板表面去除，需要沿模板窄边阻止从积聚沉积物产生的金属，也就是说，模板的边缘必须做成不导电。

使模板边缘不导电的最熟知方式是用某种绝缘材料制作的边条来覆盖边缘。一般说绝缘边条是具有槽形截面的塑料型材，把它压在模板的边缘上，依靠变形产生的压力，插入模板的铆钉，或者这两者的结合来保持定位。当用剥离方式从模板上去除沉积物时，如果边条上没有保护，则在与安装悬挂条边缘对着的边缘上的边条可能受损。因此，在与安装悬挂条边缘对着的边缘上不用塑料边条，而采用蜡作为不导电材料来产生两个单独的沉积物，或者容许沉积物绕着模板底部均匀地生长，产生单个沉积物。采用蜡的问题是必须在分离沉积物之前从模板和从沉积物上洗去蜡，然后在分离之后重新涂到模板上，并且有些蜡在清洗之后可能仍在沉积物中，引起所生产金属的某些污染。单个沉积物的问题是：在从模板分离沉积物时处理沉积物要复杂得多，并且单个沉积物不能很好适应某些最终的应用。

本发明的目的是消除先前技术的缺点，至少部分地阻止在与安装悬挂条边缘对着的模板边缘上或边缘附近沉积物的生长，由此实现一种创新的设备来从模板上分离电解过程中形成的金属沉积物。本发明最重要的新颖特性在所附权利要求中将很明显。

按照本发明，在本发明设备中处理的阴极包括一个板状的模板和装在模板一个边缘上的悬挂条。在与安装悬挂条边缘对着的边缘上或边缘附近，阴极模板上设有一个部分阻止金属沉积物生长的装置。例如阻止生长装置方便地为模板边缘或边缘附近中的一个槽，或者模板做得长于金属电解精炼或金属电解沉积过程中相关的阳极，在这个附加区域中的沉积速度降低，因而金属沉积物的生长减慢。利用至少部分地阻止金属沉积物生长的区域，在金属沉积物去除过程期间或之后把金属沉积物分成两个单独件。

本发明的阻止生长装置至少部分地防止金属沉积物在模板表面上基本均匀的生长，以便当金属沉积物弯曲时，在阻止生长装置的位置上把金属沉积物断开成两部分。在一个实施例中，金属沉积物生长的改变是基于：作为阻止生长装置的槽的形状使得改变了金属沉积物中的晶粒结构和改变了在这部分金属沉积物上的弯曲性能。例如阻止生长装置是一个侧壁相互成一个锐角的楔形槽，使得槽的最宽处位于模板的板状部分的表面上。例如可在模板中机加工来形成槽。把一个金属型材连接到模板上也可形成槽，使得金属型材为槽壁之一，模板本身为另一个槽壁。

在另一个实施例中，在模板中形成一个槽，用不良导电率的材料填充槽。这个槽做得很窄，使得金属沉积物可以在填充材料有影响的区域生长，但金属沉积物不可能沿着填充材料表面生长。因此在填充材料表面上的金属沉积物的生长比模板表面上慢，金属沉积物较薄，因此当金属沉积物在释放过程中比较容易弯曲。

阻止生长装置在模板上形成了金属沉积物生长中的不规则区，当采用分离设备从模板去除在电解精炼或电解沉积过程中在模板上形成的金属沉积物时，方便地利用这个不规则区作为一个转折件。当转折时，金属沉积物相对于阴极模板的倾角最好在60到150度之间，优选为基本上90度。例如金属沉积物在阻止生长装置上从模板表面转折到基本上与模板成直角的位置。使金属沉积物沿上下运动也可在阻止生长装置上转折金属沉积物。

在本发明的优选实施例中，同时从阴极两侧来处理金属沉积物。但是，也可以分开处理金属沉积物。要处理的阴极被支承在基本垂直的位置上。从安装悬挂条的边缘开始，首先部分地释放要处理的阴极两侧上的金属沉积物。然后倾斜这些已部分释放的金属沉积物，直到部分释放的金属沉积物与设备的支承件或夹持件相接触为止。在这个支承位置上，至少用设备的一个夹持件夹持金属沉积物，并采用这些夹持件来倾斜金属沉积物，使得金属沉积物最终有利地处于基本水平的位置上。在把金属沉积物倾斜到基本水平位置时，金属沉积物至少部分地与阴极模板接触。在这个倾斜阶段，利用模板的阻止生长装置作为一个转折件，使得金属沉积物绕着被这个阻止生长装置阻止生长的区域倾斜。

为了从一个金属沉积物产生两个单独件，在本发明的一个实施例中，基本水平的金属沉积物随着夹持件移到分离位置，夹持件朝相反方向拉动其端部，使金属沉积物沿阻止生长区断开。当分离完成时，夹持件释放金属沉积物，返回夹持件来处理新阴极上的金属沉积物。也可以这样来把金属沉积物分离为两个单独部分：在金属沉积物倾斜到分离位置并且被夹持件释放到一个单独的断开工位中之后进行断开。因此依靠朝相反方向拉动金属沉积物的端部或依靠其它某个分离装置来完成断开。

在本发明的一个实施例中，在金属沉积物的倾斜阶段中夹持件上下移动使得阻止生长装置作为一个转折件，由此把金属沉积物从模板上完全分离。在这个上下运动中，金属沉积物绕着阻止生长装置从模板上完全分离。

在本发明的分离设备中，要处理的阴极被支承在基本垂直的位置上，在去除金属沉积物的整个时间上阴极基本上保持着它的位置。用于倾斜金属沉积物到基本水平位置的夹持件沿着一个导向件作运动。装在一个底座上的导向件可绕轴转动地连接到设备的一个框架上。在一个实施例中，最终从模板分离金属沉积物的分离件有利地与夹持件的导向件装在同一底座上。也可以安装导向件和分离件使得它们具有自己不同的底座。导向件有利地成弧形，使得弧的中心与连接金属沉积物两侧的线共轴，从而金属沉积物绕着阻止生长区倾斜。在金属沉积物的基本水平位置上，分离设备提供了夹持件沿相反方向的运动，使金属沉积物沿着阻止生长区断开，产生两个单独件。

在又一个实施例中，在上下运动之前或之中，可以升高阴极的模板离开至少部分释放的金属沉积物。模板的升高将使金属沉积物的上下运动更有效。此时，最好在金属沉积物释放期间用悬挂条支承着模板。

对于本发明设备的操作，由气动、液压或电动操纵的调节装置来建立在不同操作步骤中运动的各构件所需的运动。

参照附图来更详细描述本发明，其中

图1是本发明优选实施例的示意侧视图，

图2是从图1实施例中A-A方向的部分和示意侧视图，

图3是用于本发明设备中阴极的一个实施例的示意侧视图，

图4是用于本发明设备中阴极的另一个实施例的示意侧视图，

图5是用于本发明设备中阴极的另一个实施例的示意侧视图，

图6是用于本发明设备中阴极的又一个实施例的示意侧视图，以及

图7是用于本发明设备中阴极的又一个实施例的示意侧视图。

按照图1和2，在本发明设备中要处理的阴极1位于两个单独设备2和3之间，以便可以基本上同时处理从阴极1两侧5和6的金属沉积物。从安装模板悬挂条8的模板7边缘开始，依靠释放件(图中未示)首先从阴极1部分地释放金属沉积物4。由于这个释放力，金属沉积物4倾斜到图中虚线表示的支承位置。在这个支承位置上，由气缸10移动的支承件9来支承金属沉积物4。在支承位置上，金属沉积物4被夹持件11夹持在金属沉积物4的两个基本平行的边缘12和13上，这些边缘至少部分地从模板7上释放。

当金属沉积物4被夹持件11夹持时，支承件9从支承位置移到休止位置。然后由夹持件11支承金属沉积物4，夹持件11可运动地安装在导向件14上。为了逐渐从阴极1释放金属沉积物4，由液压缸21使夹持件11和金属沉积物4沿导向件14运动。导向件14位于底座15上，使得在导向件14运动时，金属沉积物4同时绕着阴极1的阻止生长装置16倾斜。导向件14装在底座15上，使得从支承件9建立的支承位置到金属沉积物4的基本水平位置17，夹持件11和阴极上阻止生长装置16之间的距离基本保持不变。

依靠夹持件11和阻止生长装置16把金属沉积物4倾斜到基本水平位置17之后，由分离件18基本上水平地移动金属沉积物4，使得金属沉积物4完全从阴极1自由释放。分离件18装在底座15上。底座15可绕轴20转动地装在设备的主框架19上，使得在分离件18的分离操作期间，由夹持件11支承着金属沉积物4。在把金属沉积物4从阴极1分离之后，打开夹持件11，转移金属沉积物4作进一步处理。导向件14使夹持件11返回，以接收一个新金属沉积物作分离。

在图1和2的实施例中，夹持件11也可工作成使夹持件11上下运动。在这种运动中，金属沉积物4在阻止生长装置16上转折，金属沉积物4在阻止生长装置16的位置上断开成两部分。然后夹持件11倾斜到基本水平的位置17，释放和转移金属沉积物4作进一步处理。

按照图3，悬挂条22连接到模板21的板状部分23上。在与连接悬挂条22边缘对着的模板21的边缘25中形成一个侧壁相互成锐角的槽24。槽24阻止金属沉积物(图中未示)的生长，并且提供了当金属沉积物倾斜时作为一个转折点的晶粒结构。

在图4中，模板31的板状部分32上设有一个附件33，附件33连接到与安装模板31悬挂条35的边缘对着的模板31板状部分32的边缘34上。附件33的表面基本上收敛到模板31的板状部分32的表面上。在附件33中有一个侧壁相互成一个锐角的槽，用作阻止生长装置。

图5中的实施例与图4实施例相似，但附件33不是做成一件，图5中的附件37做成两件。

在图6的实施例中，在与安装模板41悬挂条45的边缘对着的模板41板状部分42的边缘44附近设有一个阻止生长装置43。阻止生长装置43连接到模板41的板状部分42，使得阻止生长装置43的一个壁与模板41的板状部分42表面成一个锐角。

按照图7，模板51的板状部分52上设有一个槽53，其中充以不导电材料54。槽53是一个沿着槽53可以生长金属沉积物的阻止生长装置。

Claims (12)

1.一种在如金属电解精炼或金属电解沉积时的电解过程中从作为阴极的模板上分离金属沉积物的设备，在设备中有一个支承要处理阴极的支承件，一个至少部分地释放电解过程期间在模板表面上生长的金属沉积物的构件，以及一个支承已释放金属沉积物的构件，其特征在于：阴极(1，21，31，41，51)的模板上设有一个阻止生长装置(16，24，36，43，53)，用于在金属沉积物(4)生长中形成一个不规则区，当金属沉积物(4)相对于阴极(1，21，31，41，51)的模板倾斜时作为一个转折件，以便沿着生长的不规则区把金属沉积物(4)断开成两个单独件。

2.按照权利要求1的设备，其特征在于：阻止生长装置(16，24，36，43，53)是依据在与安装悬挂条边缘对着的阴极(1，21，31，41，51)模板边缘(25，34，44)或边缘附近的电解过程中所用的电流密度工作的。

3.按照权利要求2的设备，其特征在于：阻止生长装置(16，24，36，43，53)是依据在电解过程中阴极和相关阳极之间的长度差工作的。

4.按照权利要求1的设备，其特征在于：阻止生长装置(16，24，36，43，53)是侧壁相互成一个锐角的槽。

5.按照权利要求1的设备，其特征在于：阻止生长装置(16，24，36，43，53)是充以绝缘材料的槽。

6.按照权利要求1-5中任一条的设备，其特征在于：沿着由阻止生长装置(16，24，36，43，53)形成的金属沉积物(4)生长中不规则区分离的金属沉积物(4)倾斜角度相对于阴极(1，21，31，41，51)的模板为60到150度之间。

7.按照权利要求1-6中任一条的设备，其特征在于：沿着由阻止生长装置(16，24，36，43，53)形成的金属沉积物(4)生长中不规则区分离的金属沉积物(4)倾斜角度相对于阴极(1，21，31，41，51)的模板基本上为90度。

8.按照权利要求1-6中任一条的设备，其特征在于：使金属沉积物(4)上下运动，来沿着由阻止生长装置(16，24，36，43，53)形成的金属沉积物(4)生长中不规则区分离。

9.按照权利要求1-7中任一条的设备，其特征在于：为了沿着由阻止生长装置(16，24，36，43，53)形成的金属沉积物(4)生长中不规则区把金属沉积物(4)断开成两个单独部分，金属沉积物(4)的夹持件(11)朝相反方向移动。

10.按照权利要求1-7中任一条的设备，其特征在于：为了沿着由阻止生长装置(16，24，36，43，53)形成的金属沉积物(4)生长中不规则区把金属沉积物(4)断开成两个单独部分，把金属沉积物(4)转移到一个单独的段开工位，朝相反方向拉动金属沉积物(4)。

11.按照以上权利要求中任一条的设备，其特征在于：在上下运动之前，升高阴极(1，21，31，41，51)的模板离开至少部分释放的金属沉积物(4)，以便使金属沉积物(4)的上下运动更有效。

12.按照以上权利要求中任一条的设备，其特征在于：在上下运动期间，升高阴极(1，21，31，41，51)的模板离开至少部分释放的金属沉积物(4)，以便使金属沉积物(4)的上下运动更有效。

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