一种铜镓电解分离回收生产系统及铜镓电解分离方法与流程

1.本发明涉及金属回收技术领域，具体涉及一种铜镓电解分离回收生产系统及铜镓电解分离方法。


背景技术：

2.镓是半导体材料常用金属，可用于制造半导体氮化镓、砷化镓、磷化镓、锗半导体掺杂元。
3.而原料镓的获取渠道之一就是从铜镓合金废料里面分离铜和镓进行回收获取，因为铜镓合金广泛应用于半导体行业，因此铜镓废料的量是较大的，是原料镓非常重要的获取渠道。
4.中国专利cn 111501070 a公开了一种从铜镓合金靶材中回收铜镓的装置和方法，通过钛篮对废铜镓合金靶材进行电解回收，省去了熔融浇铸处理工序，减少了金属铜镓的氧化损失，提高了回收率，简化了回收工艺。本发明的装置设有构成循环的低位槽、高位槽和电解槽，电解时，电解液循环流动，使电解液得到有效冷却，实现连续电解回收铜镓，还利用了循环流动的电解液将析出的铜粉带到电解槽末端的底部，利于回收。
5.上述专利通过金属篮和废铜镓合金靶材构成阳极板，不需要额外对废铜镓合金靶材进行处理，简化了铜镓的回收工艺。
6.但是上述专利是基于废铜镓合金靶材的回收，对于常规且大量的铜镓废料回收并不适用，因为大量铜镓废料购买回来时，由于运输成本的关系，铜镓废料已经被处理成粉体方便运输；上述专利采用的金属篮并不能用于装载粉体，并且由于需要进行大量的铜镓废料分离，采用金属蓝的技术方案电解过程中，最表层的铜镓废料容易钝化导致电解效率降低。
7.因此上述专利公开的装置和方法并不适用于大量的铜镓废料分离回收，需要研究设计出一种可用于大量铜镓废料分离回收的装置和方法，提高铜镓分离回收的效率。


技术实现要素：

8.本发明的目的之一在于，提供一种铜镓电解分离回收生产系统，可用于大量生产，以解决现有技术中不能够对大量的铜镓废料进行高效回收的问题。
9.本发明的另一个目的在于，提供一种铜镓电解分离方法，其配合本发明的一种铜镓电解分离回收生产系统可以高效分离回收铜、镓。
10.基于上述目的，本发明提供了一种铜镓电解分离回收生产系统，包括依次设置的电解模块、过滤模块和沉镓模块；所述电解模块包括电解槽、阳极板和阴极板，所述阳极板和阴极板为多个且依次间隔布置在电解槽上，所述阳极板由铜镓废料制成；所述电解槽的两端分别设置有进液口和溢流口，所述电解槽的底部设置有排液口，所述电解槽的上方设置有抽风罩。
11.在上述的铜镓电解分离回收生产系统中，所述过滤模块包括依次连接的抽滤槽、
负压罐、低位槽、精密过滤器，所述抽滤槽内设置有滤布，所述抽滤槽与所述排液口管道连接，所述抽滤槽的底部与所述负压罐的进液端之间连接有第一管道。
12.优选的，所述过滤模块还包括真空机组，所述真空机组与负压罐的出气端连接。
13.在上述的铜镓电解分离回收生产系统中，所述低位槽上设置有第一进液端、第二进液端、第三进液端、第四进液端和第五进液端，所述负压罐的出液端与所述低位槽的第一进液端之间连接有第二管道，所述低位槽的出液端与所述电解槽的进液口之间连接有第三管道，所述第三管道上设置有流量计。
14.在上述的铜镓电解分离回收生产系统中，所述第二进液端上连接有外设的硫酸管道，所述第三进液端上连接有外设的纯水管道；所述第三管道上设置有第一支管，所述第一支管一端与第三管道连接，另一端与所述第四进液端连接；所述第五进液端与所述溢流口通过第四管道连接。
15.优选的，所述第三管道上还设置有第二支管，所述第二支管与所述精密过滤器连接。
16.优选的，所述沉镓模块包括搅拌釜和抽滤机，所述精密过滤器的输出端与所述搅拌釜的进料端之间连接有第五管道，所述搅拌釜的出料端与所述抽滤机的进液端通过第六管道连接。
17.本发明还公开了一种铜镓电解分离方法，采用上述的铜镓电解分离回收生产系统进行分离，包括如下步骤：
18.步骤1：制作铜镓废料阳极板；
19.步骤2：在电解槽上安装阳极板、阴极板和通入电解液，通电进行电解，电解完成后铜以海绵铜的形态附在阴极板的外表面，镓溶入电解液内形成含镓电解液，取出阴极板收集海绵铜；
20.步骤3：将步骤2电解完成后的含镓电解液经过过滤模块过滤，充分分离出还残留在含镓电解液里的海绵铜；
21.步骤4：将步骤3过滤完成后的含镓电解液经过沉镓模块处理得到粗镓。
22.优选的，所述步骤2中通电进行电解的电流密度为200～500a/m223.优选的，所述步骤2中通入电解液的具体步骤为：往低位槽加入定量的纯水，然后往低位槽匀速加入硫酸，在加入硫酸的过程中，需要控制低位槽内的液体温度＜60℃，把定量的硫酸都加入低位槽与纯水混合配置成电解液后，将配置好的电解液输送至电解槽内。
24.有益效果
25.与现有技术相比，本发明至少具备以下优势：
26.(1)本发明公开的电解模块可以同时布置多个铜镓废料制成的阳极板，可以大量电解分离铜、镓的同时也避免了钝化层的产生，提高大量电解铜镓废料的电解效率；
27.(2)本发明在电解槽上设置了抽风罩，将电解时产生的少量氢气与酸雾及时抽离电解车间，防止氢气积聚产生爆炸风险；
28.(3)本发明在电解模块与沉镓模块之间设置了过滤模块，通过多重过滤有效地将残留在含镓电解液内的海绵铜完全分离出来，提高了分离效率；
29.(4)本发明公开的铜镓电解分离方法通过控制电解液配置时的温度，有效提高了电解效果。
附图说明
30.下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；
31.图1为本发明的实施例1的电解槽的立体图；
32.图2为本发明的实施例1的电解槽的结构剖析图；
33.图3为本发明的实施例1的抽滤槽的结构示意图；
34.图4为本发明的实施例1的第一部分(电解槽、罩体、抽滤槽)结构示意图；
35.图5为本发明的实施例1的第二部分(负压罐、真空机组、低位槽、精密过滤器)结构示意图；
36.图6为本发明的实施例1的第三部分(搅拌釜、抽滤机)结构示意图。
37.图中：1、电解槽，2、阳极板，3、阴极板，4、整流器，5、进液口，6、溢流口，7、抽风罩，8、排液口，9、抽滤槽，10、负压罐，11、低位槽，12、精密过滤器，13、第一管道，14、真空机组，15、第二管道，16、第三管道，17、硫酸管道，18、纯水管道，19、第一支管，20、第四管道，21、流量计，22、第二支管，23、搅拌釜，24、抽滤机，25、第五管道，26、第六管道。
具体实施方式
38.下面结合实施例，对本发明作进一步的描述，但不构成对本发明的任何限制，任何在本发明权利要求范围所做的有限次的修改，仍在本发明的权利要求范围内。
39.为了详细说明本发明的技术内容，以下结合实施方式作进一步说明。
40.实施例1
41.参照图1-图6，本发明提供了一种铜镓电解分离回收生产系统，包括依次设置的电解模块、过滤模块和沉镓模块；所述电解模块包括电解槽1、阳极板2和阴极板3，所述阳极板2和阴极板3为多个且依次间隔布置在电解槽1上，所述阳极板2由铜镓废料制成。
42.在开始将铜镓废料电解前，需要先将铜镓废料制作成阳极板2，然后将多个阳极板2、阴极板3安装在电解槽1上，通入电解液后进行电解分离得到海绵铜和含镓电解液，电解完成后含镓电解液送入过滤模块通过过滤模块充分将海绵铜从含镓电解液中分离出来，然后将含镓电解液送入沉镓模块将镓沉淀处理成为粗镓，此时铜镓废料彻底分离回收完成。
43.优选地，在本实施例中，所述阴极板3采用的是钛板；需要说明的是，其他常规的金属阴极板3也应纳入本发明的保护范围。
44.更为优选地，所述电解槽1与外设的整流器4相连，由于整流器4属于现有技术，此处不再过多表述。
45.为了提高电解效率，本实施例采用流动的电解液来进行电解，因此在本实施例中，所述电解槽1的两端分别设置有进液口5和溢流口6。
46.作为本实施例的优选技术方案，所述电解槽1的上方设置有抽风罩7，其作用在于，通过外设的抽风机与抽风罩7的配合，将电解时产生的少量氢气与酸雾及时抽离电解车间，防止氢气积聚产生爆炸风险，酸雾通过外设的除雾塔过滤消除酸雾后的尾气排放到室外。
47.上述优选技术方案中，外设的抽风机和除雾塔均属于现有技术，本领域技术人员可根据需求选购市面上的抽风机和除雾塔。
48.更为优选地，为了提高生产的安全性，所述抽风罩7与外设的抽风机之间的抽气管道内设置有在线氢气报警仪，氢气浓度异常时立刻声光报警通知操作人员及时排查处理保
证安全。
49.进一步地，所述电解槽1的底部设置有排液口8。
50.更进一步地，在本实施例中，所述过滤模块包括依次连接的抽滤槽9、负压罐10、低位槽11、精密过滤器12，所述抽滤槽9内设置有滤布，所述抽滤槽9与所述排液口8管道连接，所述抽滤槽9的底部与所述负压罐10的进液端之间连接有第一管道13。
51.在实际应用中，当铜镓废料电解分离后，收集附在阴极板3上的海绵铜，然后打开电解槽1的排液口8将含镓电解液送入抽滤槽9进行再一次的过滤，将混在含镓电解液里面的海绵铜过滤出来，含镓电解液通过滤布后留存在抽滤槽9内。
52.优选地，所述过滤模块还包括真空机组14，所述真空机组14与负压罐10的出气端连接；在实际应用中，真空机组14将负压罐10内的气体抽空使得负压罐10内部处于真空状态，然后打开负压罐10的进液端，通过负压罐10的负压将含镓电解液流经第一管道13抽至负压罐10内，相比于采用离心泵抽取含镓电解液，负压罐10的优势在于可以缓慢抽取含镓电解液，方便抽滤槽9可以过滤电解液的同时缓慢输送含镓电解液，并且轻微的负压可以加快过滤效率。
53.在本实施例中，所述低位槽11上设置有第一进液端、第二进液端、第三进液端、第四进液端和第五进液端，所述负压罐10的出液端与所述低位槽11的第一进液端之间连接有第二管道15，所述低位槽11的出液端与所述电解槽1的进液口5之间连接有第三管道16，所述第三管道16上设置有流量计21。
54.进一步地，所述第二进液端上连接有外设的硫酸管道17，所述第三进液端上连接有外设的纯水管道18；所述第三管道16上设置有第一支管19，所述第一支管19一端与第三管道16连接，另一端与所述第四进液端连接；所述第五进液端与所述溢流口6通过第四管道20连接。
55.在实际应用中，低位槽11不仅仅是过滤模块的其中一个设备，它还承担着输送配置电解液用的纯水和硫酸的工作；在需要配置电解液时，纯水先通过纯水管道18输送至低位槽11内，当纯水输送完成时以同样的方法将硫酸通过硫酸管道17输送至低位槽11内配置成电解液，然后再把配置好的电解液输送至电解槽1；而在低位槽11输送电解液到电解槽1内时，电解液会通过第三管道16流入电解槽1内，过程中可以通过流量计21来监控输送流量。
56.低位槽11还有一个功能，那就是在电解过程中循环和补充电解液：电解液从溢流口6和第四管道20流回低位槽11，然后低位槽11将电解液输送到电解槽1内，使得电解槽1内的电解液在电解过程中处于流动状态，有助于提高电解效率，也可以有效防止阳极板2钝化；
57.作为本实施例进一步的优选技术方案，所述低位槽11内还设置有温度传感器和ph值检测仪；其中温度传感器的作用在于控制低位槽11内电解液配置时的液体温度，当低位槽11内液体温度高于设定的上限温度时停止输送硫酸到低位槽11内，待低位槽11内液体降到可以继续输送硫酸的温度时继续输送硫酸配置电解液；而ph值检测仪的作用是，在循环电解槽1的电解液过程中，由于电解过程会消耗硫酸，因此当低位槽11的ph值检测仪检测到电解液低于工艺要求值时，可以打开硫酸管道17补充硫酸使得电解液的ph值稳定在合适的工艺要求范围。
58.优选的，所述第三管道16上还设置有第二支管22，所述第二支管22与所述精密过滤器12连接。
59.在实际应用中，电解完成后含镓电解液从负压罐10输入到低位槽11，然后再从低位槽11经过第三管道16和第二支管22的输送进入到精密过滤器12内进行再进一步的过滤，把残留在含镓电解液里的少量海绵铜过滤截留，使得含镓电解液里没有海绵铜的存在，充分回收海绵铜。
60.在本实施例中，所述沉镓模块包括搅拌釜23和抽滤机24，所述精密过滤器12的输出端与所述搅拌釜23的进料端之间连接有第五管道25，所述搅拌釜23的出料端与所述抽滤机24的进液端通过第六管道26连接。
61.在实际应用中，过滤完成后的含镓电解液通过第五管道25输送至搅拌釜23内，然后往搅拌釜23输送碱液进行沉镓工序，再把搅拌釜23内的物料全部输送至抽滤机24进行抽滤得到粗镓。
62.在上述液体输送过程中，均可通过离心泵进行硫酸、纯水和电解液的输送，由于离心泵输送液体属于现有技术，此处不再过多表述。
63.实施例2
64.本实施例提供一种铜镓电解分离方法，采用实施例1的铜镓电解分离回收生产系统进行分离，包括如下步骤：
65.步骤1：制作铜镓废料阳极板；
66.步骤2：在电解槽上安装阳极板、阴极板和通入电解液，通电进行电解，电解完成后铜以海绵铜的形态附在阴极板的外表面，镓溶入电解液内形成含镓电解液，取出阴极板收集海绵铜；
67.步骤3：将步骤2电解完成后的含镓电解液经过过滤模块过滤，充分分离出还残留在含镓电解液里的海绵铜；
68.步骤4：将步骤3过滤完成后的含镓电解液经过沉镓模块处理得到粗镓。
69.优选地，所述步骤1的具体步骤为：将粉状的铜镓废料放入高温炉熔化浇铸到模具中，冷却成标准形状的阳极板。
70.优选地，所述步骤2中通电进行电解的电流密度为200～500a/m2。
71.优选地，所述步骤2中通入电解液的具体步骤为：往低位槽加入定量的纯水，然后往低位槽匀速加入硫酸，在加入硫酸的过程中，需要控制低位槽内的液体温度＜60℃，把定量的硫酸都加入低位槽与纯水混合配置成电解液后，将配置好的电解液输送至电解槽内。
72.本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合选择的实施方式。所附的权利要求不应受说明本发明的实施方式所限制。在权利要求中所用的一些数值范围包括在其之内的子范围，这些范围中的变化也应为所附的权利要求覆盖。

技术特征：
1.一种铜镓电解分离回收生产系统，其特征在于，包括依次设置的电解模块、过滤模块和沉镓模块；所述电解模块包括电解槽、阳极板和阴极板，所述阳极板和阴极板为多个且依次间隔布置在电解槽上，所述阳极板由铜镓废料制成；所述电解槽的两端分别设置有进液口和溢流口，所述电解槽的底部设置有排液口，所述电解槽的上方设置有抽风罩。2.根据权利要求1所述的铜镓电解分离回收生产系统，其特征在于，所述过滤模块包括依次连接的抽滤槽、负压罐、低位槽、精密过滤器，所述抽滤槽内设置有滤布，所述抽滤槽与所述排液口管道连接，所述抽滤槽的底部与所述负压罐的进液端之间连接有第一管道。3.根据权利要求2所述的铜镓电解分离回收生产系统，其特征在于，所述过滤模块还包括真空机组，所述真空机组与负压罐的出气端连接。4.根据权利要求2所述的铜镓电解分离回收生产系统，其特征在于，所述低位槽上设置有第一进液端、第二进液端、第三进液端、第四进液端和第五进液端，所述负压罐的出液端与所述低位槽的第一进液端之间连接有第二管道，所述低位槽的出液端与所述电解槽的进液口之间连接有第三管道，所述第三管道上设置有流量计。5.根据权利要求4所述的铜镓电解分离回收生产系统，其特征在于，所述第二进液端上连接有外设的硫酸管道，所述第三进液端上连接有外设的纯水管道；所述第三管道上设置有第一支管，所述第一支管一端与第三管道连接，另一端与所述第四进液端连接；所述第五进液端与所述溢流口通过第四管道连接。6.根据权利要求5所述的铜镓电解分离回收生产系统，其特征在于，所述第三管道上还设置有第二支管，所述第二支管与所述精密过滤器连接。7.根据权利要求6所述的铜镓电解分离回收生产系统，其特征在于，所述沉镓模块包括搅拌釜和抽滤机，所述精密过滤器的输出端与所述搅拌釜的进料端之间连接有第五管道，所述搅拌釜的出料端与所述抽滤机的进液端通过第六管道连接。8.一种铜镓电解分离方法，其特征在于，采用如权利要求1-7所述的铜镓电解分离回收生产系统进行分离，包括如下步骤：步骤1：制作铜镓废料阳极板；步骤2：在电解槽上安装阳极板、阴极板和通入电解液，通电进行电解，电解完成后铜以海绵铜的形态附在阴极板的外表面，镓溶入电解液内形成含镓电解液，取出阴极板收集海绵铜；步骤3：将步骤2电解完成后的含镓电解液经过过滤模块过滤，充分分离出还残留在含镓电解液里的海绵铜；步骤4：将步骤3过滤完成后的含镓电解液经过沉镓模块处理得到粗镓。9.根据权利要求8所述的铜镓电解分离方法，其特征在于，所述步骤2中通电进行电解的电流密度为200～500a/m2。10.根据权利要求8所述的铜镓电解分离方法，其特征在于，所述步骤2中通入电解液的具体步骤为：往低位槽加入定量的纯水，然后往低位槽匀速加入硫酸，在加入硫酸的过程中，需要控制低位槽内的液体温度＜60℃，把定量的硫酸都加入低位槽与纯水混合配置成电解液后，将配置好的电解液输送至电解槽内。

技术总结
本发明属于金属回收技术领域，公开了一种铜镓电解分离回收生产系统及铜镓电解分离方法，包括依次设置的电解模块、过滤模块和沉镓模块；所述电解模块包括电解槽、阳极板和阴极板，所述阳极板和阴极板为多个且依次间隔布置在电解槽上，所述阳极板由铜镓废料制成。本发明公开的电解模块可以同时布置多个铜镓废料制成的阳极板，可以大量电解分离铜、镓的同时也避免了钝化层的产生，提高大量电解铜镓废料的电解效率。的电解效率。的电解效率。


技术研发人员：严嘉明 吴伟平
受保护的技术使用者：广东长信精密设备有限公司
技术研发日：2023.03.17
技术公布日：2023/7/12