CN105849318A - 金属回收反应器及金属回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属回收反应器及金属回收系统。根据本发明的金属回收设备包括：电解池，当将溶液供应到阳极和围绕阳极的阴极之间的反应空间中时，接收来自外部的包含金属离子的溶液，然后在阴极表面上还原并析出溶液中的金属离子。阴极包括主阴极和辅助阴极，所述辅助阴极布置在主阴极内部并且能够从主阴极分离并附接到主阴极。

Description

金属回收反应器及金属回收系统

技术领域

本发明涉及一种能够使用电解器快速回收金属的用于回收金属的反应器和用于回收金属的系统。

背景技术

有价值的金属通常包含在包括半导体制造工艺的电子行业中产生的废水、电镀废水或清洗水中。具体地，相当数量的贵金属包含在使用这些贵金属的工业过程中产生的废水或清洗水中，因此有必要对它们进行回收循环利用。

废水或清洗水中的贵金属通常通过离子交换法、活性炭法和电积法进行回收，经回收的液体被中和后被丢弃，或者被净化后再利用。

电积法是将包含贵金属的水溶液或提取溶液进行电还原到电解液中，然后在阴极上提取期望的贵金属的方法。电积法可不经历粗金属而一次性地获得高纯度的金属，并且可再利用溶剂用于提取，因为溶剂是根据电解液循环利用的。

然而，尽管有这些优点，当水溶液中的金属离子浓度高时容易实施电积法，而当浓度低时，金属离子缓慢地移动到阴极表面，因此回收率降低。

发明内容

技术问题

本发明提供了一种能够使用电解器快速回收金属的用于回收金属的反应器和用于回收金属的系统。

解决问题的手段

在一个方面，提供了用于回收金属的反应器。反应器包括：电解器，当将水溶液供应到阳极和围绕阳极的阴极之间的反应空间时，接收来自外部的包含金属离子的水溶液，然后在阴极表面上还原并提取水溶液中的金属离子，其中，阴极包括：主阴极和布置在主阴极内部并与主阴极分离的子阴极。

金属离子的还原和提取可发生在子阴极的内侧。

主阴极可具有环形形状，而子阴极可具有板形状并可缠绕在主阴极内部。

子阴极可由被酸溶解的材料构成，所述酸不溶解待回收金属。

子阴极可与主阴极紧密接触，并可基本上完全覆盖主阴极的内侧。

阳极可形成为棒状并可在外侧具有多个凹槽。

阳极可以是两端都开口的中空部件，而阳极的侧面可不开口。

在反应空间中阳极的表面积/阴极的表面积的比率可大于1。

在另一方面，提供了用于回收金属的系统。所述系统包括：蓄水池，蓄存包含金属离子的水溶液；以及电解器，当将水溶液供应到阳极和围绕阳极的阴极之间的反应空间时，接收来自外部的包含金属离子的水溶液，然后在阴极表面上还原并提取水溶液中的金属离子，其中，阴极包括：主阴极和布置在主阴极内部并与主阴极分离的子阴极。

子阴极可基本上完全覆盖主阴极的内侧并与主阴极紧密接触，并且金属离子的还原和提取可发生在子阴极的内侧。

子阴极可由被酸溶解的材料构成，所述酸不溶解待回收金属。

阳极可形成为棒状并可在外侧具有多个凹槽。

阳极可以是两端都开口的中空部件，而阳极的侧面可不开口。

在反应空间中阳极的表面积/阴极的表面积的比率可大于1。

所述系统可进一步包括：固液分离器，接收从电解器排放的水溶液并分离金属粒子。

所述系统可进一步包括：辅助池，设置在电解器和固液分离器之间；以及控制器，当辅助池的液位为第一液位或更高时，减少供应到电解器的水溶液，而当辅助池的液位为第二液位或更低时，减少供应到固液分离器的水溶液，第二液位低于第一液位。

发明的效果

根据本发明，提供了一种能够使用电解器快速回收金属的用于回收金属的反应器和用于回收金属的系统。

附图说明

图1是图示根据本发明第一实施例的用于回收金属的系统的配置的图。

图2是图示根据本发明第一实施例的用于回收金属的系统的控制架构的图。

图3是根据本发明第一实施例的电解器的剖视图。

图4是根据本发明第一实施例的电解器的示意性的爆炸透视图。

图5是示出根据本发明第一实施例的电解器的阳极的形状的视图。

图6是示出根据本发明第一实施例的阴极的配置的视图。

图7是示出根据本发明第一实施例的阴极的装配的视图。

图8是示出根据本发明第一实施例的电解器的组装的透视图。

图9是沿图8的线IX-IX截取的截面图。

图10是图示根据本发明第一实施例的、根据在用于回收金属的系统中的辅助池的液位的操作方法的流程图。

图11是图示根据本发明第一实施例的、用于清洗在用于回收金属的系统中的固液分离器的操作方法的流程图。

图12和图13是示出根据阳极/阴极面积比的回收行为的曲线图。

图14是示出根据本发明第二实施例的阴极的配置的视图。

图15是示出根据本发明第三实施例的阴极的配置的视图。

图16是示出根据本发明第四实施例的阴极的配置的视图。

图17和图18是示出根据阳极的材料的回收行为的曲线图。

图19是示出根据施加电流的回收行为的曲线图。

图20是示出根据流速的回收行为的曲线图。

具体实施方式

下文将参考附图描述根据本发明的用于回收金属的反应器和用于回收金属的系统。

图1是图示根据本发明第一实施例的用于回收金属的系统的配置的图，而图2是图示根据本发明第一实施例的用于回收金属的系统的控制架构的图。

用于回收金属的系统包括：电解器(100，用于回收金属的反应器)、辅助池(200)、固液分离器(300)和蓄水池(400)。提供有泵(501，502)以及阀(601、602、603、604)用于传送和阻挡包含待回收的金属离子和/或金属粒子的水溶液(以下，简称“水溶液”)。此外，提供有用于测量辅助池(200)的液位的液位测量器(210)以及用于测量固液分离器(300)的操作时间的定时器(800)，并且系统包括控制器(700)，该控制器(700)在从液位测量器(210)和定时器(800)输入的信号的基础上，控制泵(501，502)以及阀(601、602、603、604)的操作。

电解器(100)接收来自蓄水池(400)的水溶液，并使用旋流电积法从水溶液提取(回收)金属。将再次详细地描述电解器100。

辅助池(200)接收来自电解器(100)的电解获取的水溶液。辅助池在电解器(100)和固液分离器(300)之间起缓冲区的作用，并解决可由第一泵(501)和第二泵(502)之间的流速差引起的操作稳定性的问题。辅助池(200)具有液位传感器(210)，而液位传感器(210)感测辅助池(200)的液位是在适当的范围内、是超过上限还是低于下限。可使用各种方式实现液位传感器(210)，诸如利用辅助池(200)的整个重力或压力。

固液分离器(300)从水溶液中分离颗粒状金属。当由电解器(100)电解获取的金属生长并分离时，可产生颗粒状金属。尽管不被限定，但固液分离器(300)可包括能够分离粒子的过滤器。

具有由固液分离器(300)分离的金属粒子的水溶液被送回蓄水池(400)。

包含从电镀过程等供应的待回收金属的水溶液和具有通过电解器(100)和固液分离器(300)回收的金属的水溶液在蓄水池(400)中混合。在另一实施例中，穿过电解器(100)和固液分离器(300)的水溶液可通过额外的设备/过程被处理，而不必与从电镀过程等供应的水溶液混合。

用于回收金属的系统进一步包括能够清洗固液分离器的清洗单元。清洗单元由清洗水供应器、阀(603、604)、清洗水排放器以及清洗水线组成。

参考图3至图9详细地描述根据本发明第一实施例的电解器(100)。

图3是根据本发明第一实施例的电解器的剖视图；图4是根据本发明第一实施例的电解器的示意性的爆炸透视图；图5是示出根据本发明第一实施例的电解器的阳极的形状的视图；图6是示出根据本发明第一实施例的阴极的配置的视图；图7是示出根据本发明第一实施例的阴极的装配的视图；图8是示出根据本发明第一实施例的电解器的组装的透视图；以及图9是沿图8的线IX-IX截取的截面图。

参考图3至图9，根据本发明的电解器(100)包括电解池(10)、阴极(20、22)以及阳极(30)。

电解池(10)是用于提供用于下文将描述的电积过程的空间的部分。在实施例中，电解池(10)形成为气旋形状，并具有主体(11)和圆锥部(15)。

在实施例中，主体(11)形成为圆筒形状，并具有从顶部到底部的均匀直径。进口(12)在主体(11)的一侧形成，穿过内侧和外侧，以使下文将描述的水溶液能够流入内部。将水溶液引导至进口(12)的进水端口(13)连接到进口(12)。此外，连接孔(14)在主体(11)的一侧形成，以便能插入将电源提供到下文将描述的阴极(20、22)的导线。

在实施例中，圆锥部(15)从主体(11)的底部延伸，并且具有随着其下降逐渐减小的直径，因此其具有完全的圆锥形状。在主体(11)中用于排放水溶液的出口(16)在圆锥部(15)的底部形成。此外，用于将水溶液排放到外部的出水端口(17)连接到出口(16)。

此外，提供了用于打开/关闭主体(11)的内部空间的密封帽(18)。也就是说，围绕主体(11)的上部内侧形成内螺纹，而围绕密封帽(18)的外侧形成外螺纹，因此密封帽(18)螺纹紧固到主体(11)上。O型环(18a)布置在密封帽(18)和主体(11)之间，从而确保密封。

贯穿密封帽(18)的顶部和底部而形成插入孔(18b)，并且下文将描述的具有棒状的阳极(30)插入到插入孔(18b)中。O型环(18c)布置在插入孔(18b)周围，因此其可防止阳极(30)和插入孔(18b)之间开封，这将在下面描述。压帽(19)螺纹紧固到密封帽(18)的上部，以通过将O型环(18c)压到密封帽(18)的顶部来加强密封。在压帽(19)的中心还形成通孔(19c)，因此可将阳极(30)插入在其中。

描述根据本发明实施例的阴极的结构。

阴极(20、22)整体上具有圆筒形状，并且被插入在主体11内部。在实施例中，阴极(20、22)形成为具有从顶部到底部的均匀直径的整体圆筒形状。

阴极(20、22)包括主阴极(20)和子阴极(22)。主阴极(20)具有圆筒形状。子阴极(22)具有板形状，并在组装中弯向主阴极(20)内部。因此，在实施例中，主阴极(20)和子阴极(22)没有物理地结合，并且如果有必要可在任何时候分离。

在与主体(11)的进口(12)对应的位置处形成主阴极(20)的进口(21)，并且主阴极(20)的进口(21)与主体(11)的进口(12)相通。在子阴极(22)处还形成与主阴极(20)的进口(21)对应的子进口23。包含金属离子的水溶液经过进口(12)、进口(21)和子进口(23)流入阴极(20、22)。

在实施例中，需要水溶液流入阴极(20、22)从而在电解池(10)中产生湍流，为此，需要流入阴极(20、22)的水溶液的流动方向基本上是圆筒形电极的切线方向。也就是说，假定圆筒形阴极是环形的，水溶液应当在环形边缘处沿切线方向流入内部。仅当水溶液沿切线方向流入内部时，水溶液沿阴极(20、22)的内侧旋转的同时能够产生湍流。

例如，当水溶液朝阴极的中心径向流入内部时，在电解池(10)中不产生湍流，因此不能获得期望的效果。

主阴极(20)通过主体(11)的连接孔(14)与电源电连接。主阴极(20)和子阴极(22)彼此紧密接触地电连接，并且子阴极(22)通过主阴极(20)连接到电源。

子阴极(22)基本上完全覆盖主阴极(20)的内侧，与主阴极(20)紧密接触。因此，金属离子的还原和提取集中在子阴极(22)的内侧上。在主阴极(20)的内侧上很少或基本不会发生金属离子的还原和提取。此外，金属离子也很少在子阴极(22)的外侧还原和提取。

可通过用聚四氟乙烯涂布很少还原和提取金属离子的主阴极(20)的内侧和子阴极(22)的外侧来防止不必要的还原和提取。

随着电积过程的进行，在子阴极(22)的内侧上提取待回收的金属。此过程后，很容易将子阴极(22)与主阴极(20)分离，并且进行用于将待回收的金属(诸如金)与子阴极(22)分离的后处理。当将溶于酸的金属用于子阴极(22)时，贵金属诸如金或铂不被溶解，而只有子阴极(22)在酸溶液中溶解，因此能容易地将贵金属与阴极分离。子阴极(22)可由例如铁、锌、锡、镍或铜构成。

主阴极(20)可由与子阴极(22)不同的材料构成，例如，不锈钢或钛。

如上所述，由于子阴极(22)没有与主阴极(20)物理地结合，能够将其容易地插入主阴极(20)内并在处理后分离。因此，在处理后，仅通过将子阴极(22)分离就能回收表面上的金属。可仅通过将新的子阴极(22)插入来开始新的处理，主阴极(20)维持原样。此外，由于在主阴极(20)上提取到的金属极少，所以容易进行诸如清洗的作业。

另一方面，当待回收金属的提取量增加时，所提取的金属可以以粒子分离，并且分离出的金属粒子通过固液分离器(300)被分离。此外，具有枝晶生长特征的金属很容易与阴极分离，并通过固液分离器(300)被分离。

阳极(30)形成为长的棒状，并通过压帽(19)的通孔(19c)和密封帽(18)的插入孔(18b)插入电解池(10)中。阳极(30)的顶部与电源电连接。

阳极(30)是中空部件，因此电解池(10)的内部通过阳极(30)的中空部分与外部相通。在电解池(10)中的水溶液落到圆锥部(15)，然后一部分水溶液通过在圆锥部底部的出口(16)排放到外部，而其余的通过阳极(30)排放到外部。

多个凹槽(32)在阳极(30)的外侧上形成。凹槽(32)在阳极(30)上具有规则间隔地环绕形成，并具有相同的宽度(d)和间隙(c)。凹槽(32)增加了阳极(30)的表面积。能够以比通孔低的成本形成凹槽(32)。与形成通孔相比，形成凹槽(32)是为了易于增加阳极(30)的表面积。通过形成凹槽(32)增加阳极(30)的表面积影响回收效率，这将在下面描述。

通过改变凹槽(32)的宽度(d)、间隙(c)和深度(y)可调整阳极(30)的表面积。

可对凹槽(32)进行各种排列和形状的改变。在另一实施例中，凹槽(32)可具有不同的宽度(d)并可形成为具有不规则间隔。此外，凹槽(32)可在阳极(30)的纵向形成或可形成为格子形状。可对凹槽(32)的横截面进行各种改变，诸如梯形或半圆形，而非如实施例中的矩形。

在实施例中，阳极(30)可由钛构成，其中，通过用氧化铱涂布钛增加强度。通过用氧化铱涂布钛形成的阳极稳定保持在强酸溶液或强碱溶液中而不被溶解。此外，阳极(30)可由不锈钢构成，其中，可用铂涂布不锈钢。

电积过程通常需要高分解电压，而当向用作阳极的石墨施加过压时，在很多情况下石墨阳极的表面弱化并被高速液体磨损。然而，如在实施例中，当使用通过用氧化铱涂布钛形成的电极或通过用铂涂布不锈钢形成的电极时，由于其自身的机械强度即使在高过压和高流速中也不会被磨损并保持原来的形状，所以稳定性高。

在由本申请的发明人发明的韩国专利申请公开第2012-0138921号中，已经详细解释了即使在低浓度的金属离子中，根据本发明的电解器(100)也能有效回收金属的原因。

下文描述了使用上述用于回收金属的系统回收金属的方法。

通过第一泵(501)将蓄水池(400)中的水溶液供应到电解器(100)。具体地说，通过电解器(100)的进口(12)将水溶液供应到电解器(100)。将电源连接到电解器(100)的阴极(20、22)以及阳极(30)。

以2～10m/s的流入速度将水溶液传送入电解器(100)。当以小于2m/s的速度传送水溶液时，不能在阴极中产生湍流，因此无法实现期望的结果，而当速度大于10m/s时是不经济的。

水溶液沿阴极(20、22)的切线方向流入内部，并且沿着阴极(20、22)的内侧旋转的同时向下移动，其中，一部分水溶液通过出口(16)从圆锥部(15)排放，而一些水溶液流入阴极(30)的中空部分并向上排放到外部。在具有气旋形状的电解池的切线方向上流入内部的水溶液在电解池内部的下部产生上升流的同时通过阳极排放到外部。

阳极(30)以及阴极(20、22)通过电解池中的水溶液电连接，并且诸如金、银和铂的金属离子通过来自阴极的电子被还原并在子阴极(22)上以固态被提取。

在相关技术中，通常，当3g/L或更多的金属离子在水溶液中时，通过电积能够有效地回收金属，但在本发明中，即使在0.3g/L或更小的金属离子浓度，也可进行电积，这是因为由于气旋类型的电解池，金属离子的移动速度很高。

水溶液在电解池中产生湍流，并且甚至从示出流速的无量纲雷诺数(Reynolds number,Re)和示出质量转移的无量纲舍伍德数(Sherwood number,Sh)之间的关系中可发现湍流的产生。

湍流的产生基于气旋的固有几何特征。在湍流中，金属离子的质量转移快速增加。也就是说，扩散层(其为金属离子的扩散距离)变薄，从而使金属离子扩散到阴极的表面的距离相对减小，因此，反应速度增加。此外，具体地，产生金属离子的随机波动(其是湍流的固有特征)，因此金属离子突然移动到阴极表面，并且相应地质量转移迅速增加。

在电解后，通过电解池(100)的出口(16)排放水溶液，并将阳极(30)供应到辅助池(200)。辅助池(200)在电解器(100)和固液分离器(300)之间起缓冲区的作用。也就是说，消除了处理中的不稳定性，所述不稳定性是由通过泵(501)将水溶液供应到电解器(100)的流速和通过泵(502)将水溶液从电解器(100)供应到固液分离器(300)的流速之间的差异引起的。

辅助池(200)中的水溶液通过第二泵(502)供应到固液分离器(300)。在固液分离器(300)中金属粒子与水溶液分离，使得只有液体被供应到蓄水池(400)。

在操作继续预定的时间，然后处理停止之后，在电解器(100)中电沉积在辅助阴极(22)上的金属和通过固液分离器(300)分离的金属被回收，然后操作再次开始。

在上述回收金属的处理中，通过辅助池(200)稳定地进行持续操作，因此经济价值明显增加。此外，通过固液分离器(300)有效地回收易于与阴极(20、22)分离的金属，并且稳定地进行连续操作。此外，能够同时使用电解器(100)和固液分离器(300)有效地处理具有不同回收特征的两个或更多个成分的水溶液。

在下文中描述当辅助池(200)的液位存在问题时以及当清洗固液分离器(300)时的操作，该操作与上述正常状态的处理不同。

首先参考图10描述当辅助池(200)的液位存在问题时的情况。

即使在正常操作(S100)中，由于通过泵(501、502)的流速之间的差异，辅助池(200)的流速也会改变。当到电解器(100)的流速大于到固液分离器(300)的流速时，辅助池(200)的液位持续降低，而在相反的情况下，辅助池(200)的液位持续增加。当降低的液位和增加的液位变为预定水平以上时，辅助池(200)不能恰当地起缓冲区的作用。

控制器(700)接收来自辅助池(200)的液位传感器(210)的液位值，并确定液位是否在高液位和低液位之间(S110)。

当液位值非常低，在该低液位之下时，控制器(700)停止第二泵(502)向固液分离器(300)供应水溶液(S120)。因此，辅助池(200)的液位升高。经过预定时间后，控制器(700)再次检查液位，当液位在高液位和低液位之间时，通过运行第二泵(502)进行正常操作(S140)。

在另一实施例中，在第二泵(502)停止后，当辅助池(200)的液位变为在低液位和高液位之间的预定水平(例如，50％、60％和70％)时，控制器(700)可重启泵(502)。此外，能够减少作业流速而不必停止第二泵(502)。

当液位值非常高，在该高液位之上时，控制器(700)停止第一泵(501)向电解器(100)供应水溶液(S130)。因此，辅助池(200)的液位降低。经过预定时间后，控制器(700)再次检查液位，当液位在高液位和低液位之间时，通过运行第一泵(501)进行正常操作(S140)。

在另一实施例中，在第一泵(501)停止后，当辅助池(200)的液位变为在低液位和高液位之间的预定水平(例如，30％、40％和50％)时，控制器(700)可重启第一泵(501)。此外，能够减少流速而不必停止第一泵(501)。

在另一实施例中，当辅助池(200)的液位低时，控制器(600)可增加通过第一泵(501)的流速并降低通过第二泵(502)的流速，而当辅助池(200)的液位高时，控制器可降低通过第一泵(501)的流速并增加通过第二泵(502)的流速。此外，可一直进行这种调整，从而辅助池(200)的液位是预定水平(例如，40％、50％和60％)。

如上所述，由于控制了辅助池(200)的液位，辅助池(200)能够保持稳定地起缓冲区的作用，因此提高了连续处理的可靠性。

接下来参考图11描述当清洗固液分离器(300)时的操作。

在正常操作期间，当控制器(600)确定是时候清洗时，清洗开始(S200)。控制器(600)可在从定时器(800)接收的时间信息的基础上，以每个预定操作时间确定清洗的开始。

在另一实施例中，控制器(600)可在固液分离器(300)的压力的基础上确定开始清洗(当压力变成预定水平或以上时，清洗开始)，而在清洗开始的确定中可考虑水溶液中的金属浓度(当金属浓度高时，清洗较早开始)。

当确定开始清洗时，首先，关闭用于将水溶液供应到电解器(100)的第一泵(501)和在辅助池(200)的出口处的第一阀(601)(S210)。接下来，关闭用于将水溶液供应到固液分离器(300)的第二泵(502)和在固液分离器(300)的出口处的第二阀(602)(S220)。因此，在电解器(100)和固液分离器(300)中消除水溶液的流动。

接下来，启动清洗单元。具体地说，打开连接到清洗水供应器的第三阀(603)、连接到固液分离器(300)的第二泵(502)和连接到清洗水排放器的第四阀(604)(S230)。因此，进行清洗处理(S240)，其中，清洗水从清洗水供应器供应到固液分离器(300)，清洗固液分离器(300)，然后排放到清洗水排放器。

当清洗完成时，通过关闭第三阀(603)停止清洗水供应，并且第二泵(502)和第四阀(604)也被关闭(S250)。因此，清洗水供应器和清洗水排放器与固液分离器(300)分离，并停止清洗单元的操作。

上述清洗处理完成后，进行正常状态的操作(S260)。

可以各种方式修改上述用于回收金属的系统。具体地，可提供多个电解器(100)和/或固液分离器(300)来实现稳定的操作和持续的操作。

当以并联方式提供电解器(100)，并且回收由电解器(100)中的任一个电沉积的金属时，可通过另一电解器(100)维持持续的处理。

当以并联方式提供固液分离器(300)，并且固液分离器(300)中的任一个被清洗或金属从过滤器被回收时，可通过另一固液分离器(300)维持持续的处理。

回收金属的回收行为取决于阳极/阴极的面积比。

参考图12和图13描述根据阳极/阴极的面积比的回收行为。

为了观察根据阳极的面积的回收行为，通过改变阳极面积将阳极/阴极的面积比改变到0.42、0.55、0.67、0.79、0.93和1.02。阳极的材料为SUS 304，流速固定到7.7M/s(145LPM)，并且总施加电流为51.3A，两倍于电解精炼基准电流密度(550A/)。

图12示出了回收Au时的行为。金的剩余浓度线性降低到大约50ppm，但是此后，减小大幅降低，因此大致上，初期的回收效率高并且金的剩余浓度降低，随之回收效率也降低。当阳极/阴极的面积比小于1.0时，大约经过10分钟后，金的剩余浓度为140～160ppm，反之当阳极/阴极的面积比大于1时，浓度为107.6ppm。因此，结果发现，阳极/阴极的面积比大于1，初期的回收率优异。当阳极/阴极的面积比大于1时，即使大约22分钟过去后，金的剩余浓度为28.7ppm的回收行为较其他情况中的48至70ppm更优异。然而，45分钟过去后，金的剩余浓度为5.1ppm至9.1ppm，因此回收率的差异大大降低。

图13示出了当阳极/阴极的面积比为0.93和1.02并且处理时间增加到180分钟时的回收行为。与图12所示的结果相似，当面积比大于1时，初期的回收率优异，但45分钟后几乎完全收敛。此外，当达到180分钟时，对于1.02的面积比，金的剩余浓度下降到1.3ppm，而对于0.93的面积比，金的剩余浓度下降到3.3ppm。

从这个结果可发现，阳极/阴极的面积比优选地大于1，以提高初期的回收率。具体地说，阳极/阴极的面积比可以是1至1.5或1至1.2。

参考图14具体描述根据第二实施例的阴极的配置。

在第二实施例中，在主阴极(20)处形成与主体(11)的连接孔(14)对应的阴极连接孔(21a)。子阴极(22)可通过连接孔(14)和阴极连接孔(21a)直接连接到电源。

参考图15具体描述根据第三实施例的阴极的配置。

在第三实施例中，子阴极(22)形成为圆筒形状。因此，可以将其快速插入主阴极(20)。当在处理后金属被回收时，如有必要，可将子阴极(22)切成板形状。

参考图16具体描述根据第四实施例的阴极的配置。

在第四实施例中，在子阴极(22)表面上形成凸起(24)，子阴极(22)与主阴极(20)的接触。可通过凸起(24)将子阴极(22)更可靠地电连接到主阴极(20)。可将凸起(24)改变成各种形状和布置，例如，线或格子的形状。

参考图17和图18描述根据阳极的材料的回收行为。图17示出了当使用SUS阳极和用铂涂布的阳极时的回收行为。在阳极/阴极的面积比为1.02并且流速和施加电流与参考图12和图13描述的那样相同的情况下进行测试。金的剩余浓度在两种阳极处收敛到1.3ppm至1.8ppm。图18是用于观察初期的回收行为的初期阶段的放大曲线图。

用铂涂布的阳极看起来轻，在测试的初期阶段具有稍大的回收率，但结果发现，在回收行为中与初期阶段几乎不存在差异。然而，在测试后观察到的阳极表面是非常不同的。也就是说，关于SUS阳极，在表面上存在相当大的腐蚀，因此预计在回收的金的纯度上会有不利的影响。关于用铂涂布的阳极，最大程度抑制洗脱，并且金的纯度几乎保持在100％。

参考图19描述根据所施加的电流的回收行为。

通过选择1.5倍、2倍和3倍的电解提纯基准电流密度，相对于阳极的面积施加38.5A、51.3A和76.9A的总电流。在测试中，当施加76.9A的电流时，在阳极和阴极的连接处过多地产生电阻热，因此旋液分离器的一部分被融化。因此，电流的测试被停止，并且在图19中示出了在其他条件下的回收行为。经过20分钟后，当电流为51.3A时金的剩余浓度为26.4ppm，而当电流低至38.5A时剩余浓度为34.0ppm，低于51.3A的电流时的剩余浓度，但随后，收敛浓度几乎完全相似。也就是说，在180分钟测试中，剩余浓度为1.5ppm和1.7ppm，其中几乎不存在差异。

仅考虑金的回收率，增加电流密度是重要的，但考虑到总体能量消耗效率，在35A至45A的施加电流下以高速进行回收是被认为是优选。

图20是示出根据流速的回收行为的曲线图。

观察以5.3m/s(100LPM)和7.7m/s(145LPM)的流速的回收行为。与用不同的电流密度的测试相似，在这种情况下，回收率行为仅在测试的初期阶段不同。也就是说，流速为7.7M/s，在经过22分钟和45分钟后，金的剩余浓度分别为26.4ppm和4.1ppm，而流速为5.3M/s，在经过22分钟和45分钟后，金的剩余浓度分别为45.4ppm和6.3ppm。经过180分钟后，剩余浓度为1.5ppm和1.6ppm，因此发现随着时间的流逝，回收率行为变得相似，并收敛到相同的值。

根据施加电流的变化的回收率行为和根据流速的变化的回收率行为示出了相似的趋势，但当初期的回收率重要时，考虑更有效地增加流速而不是施加电流。

尽管已经参考附图中示出的示例性实施例描述了本发明，这些仅仅是示例，并且可由本领域技术人员将本发明实施例改变或修改为其他等同的示例性实施例。因此，本发明的实际保护范围应当仅由所附的权利要求确定。

工业实用性

本发明可以在工业上用于回收金属。

Claims (16)

1.一种用于回收金属的反应器，包括：电解器，当将水溶液供应到阳极和围绕所述阳极的阴极之间的反应空间中时，接收来自外部的包含金属离子的所述水溶液，然后在阴极表面上还原并提取所述水溶液中的金属离子，

其中，所述阴极包括：主阴极和布置在所述主阴极内部并与所述主阴极分离的子阴极。

2.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述金属离子的所述还原和提取发生在所述子阴极的内侧。

3.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述主阴极具有环形形状，所述子阴极具有板形状并且缠绕在所述主阴极的内部。

4.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述子阴极由被酸溶解的材料构成，所述酸不溶解待回收的金属。

5.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述子阴极与所述主阴极紧密接触，并基本上完全覆盖所述主阴极的内侧。

6.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述阳极形成为棒状，并在外侧具有多个凹槽。

7.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述阳极是两端均开口的中空部件，而所述阳极的侧面不开口。

8.根据权利要求1所述的反应器，其中，在所述反应空间中，所述阳极的表面积/所述阴极的表面积的比率大于1。

9.一种用于回收金属的系统，包括：蓄水池，蓄存包含金属离子的水溶液；以及电解器，当所述水溶液被供应到阳极和围绕所述阳极的阴极之间的反应空间中时，接收来自外部的所述水溶液，然后在所述阴极表面上还原并提取所述水溶液中的金属离子，

其中，所述阴极包括：主阴极和布置在所述主阴极内部并与所述主阴极分离的子阴极。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述子阴极基本上完全覆盖所述主阴极的内侧，与所述主阴极紧密接触，并且

所述金属离子的所述还原和提取发生在所述子阴极的内侧。

11.根据权利要求9所述的反应器，其中，所述子阴极由被酸溶解的材料构成，所述酸不溶解待回收金属。

12.根据权利要求9所述的反应器，其中，所述阳极形成为棒状，并在外侧具有多个凹槽。

13.根据权利要求9所述的反应器，其中，所述阳极是两端均开口的中空部件，而所述阳极的侧面不开口。

14.根据权利要求9所述的反应器，其中，在所述反应空间中所述阳极的表面积/所述阴极的表面积的比率大于1。

15.根据权利要求9所述的系统，进一步包括：固液分离器，接收从所述电解器排放的水溶液并分离金属粒子。

16.根据权利要求15所述的系统，进一步包括：

辅助池，设置在所述电解器和所述固液分离器之间；以及

控制器，当所述辅助池的液位为第一液位或更高时，减少供应到所述电解器的水溶液，当所述辅助池的液位为第二液位或更低时，减少供应到所述固液分离器的所述水溶液，所述第二液位低于所述第一液位。