專利名稱：高電流密度循環(huán)流陽(yáng)極隔膜電解裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
高電流密度循環(huán)流陽(yáng)極隔膜電解裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種隔膜電解裝置，尤其是一種高電流密度循環(huán)流陽(yáng)極隔膜電解>J-U ρ α裝直。
背景技術(shù)：
[0002]目前，傳統(tǒng)的隔膜電解裝置是將陰陽(yáng)極放置在電解液緩慢流動(dòng)的槽體內(nèi)，每塊陰極均置于獨(dú)立的隔膜袋內(nèi)，在電場(chǎng)的作用下，陰離子向陽(yáng)極定向移動(dòng)，陽(yáng)離子向陰極定向移動(dòng)，通過(guò)控制一定的技術(shù)條件，目標(biāo)金屬陽(yáng)離子在陰極得到電解沉積析出，從而得到高純的電解產(chǎn)品。由于電極反應(yīng)速度往往要快于離子的擴(kuò)散速度，從而形成了濃差極化。在傳統(tǒng)的電積槽中，正是由于陰極的濃差極化，造成少量雜質(zhì)離子或者氫離子與目標(biāo)金屬離子一起在陰極上析出，一方面導(dǎo)致陰極產(chǎn)品質(zhì)量下降，另一方面造成陰極電流效率大幅度降低，從而增加單位產(chǎn)品能耗。同時(shí)，傳統(tǒng)的隔膜電解技術(shù)一般采用陰極隔膜袋實(shí)現(xiàn)溶液的單向流動(dòng)，每個(gè)陰極隔膜袋相對(duì)獨(dú)立，致使袋內(nèi)陰極液無(wú)法實(shí)現(xiàn)高速流動(dòng)。因此，采用傳統(tǒng)的隔膜電解技術(shù)進(jìn)行金屬的提純或電解沉積，為了保證較高的陰極電流效率以及陰極產(chǎn)品質(zhì)量， 其電流密度必須控制在較低的范圍內(nèi)，從而造成電解體系龐大、設(shè)備投資費(fèi)用高、生產(chǎn)效率低。發(fā)明內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、產(chǎn)能更高的高電流密度循環(huán)流陽(yáng)極隔膜電解裝置。[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案這種高電流密度循環(huán)流陽(yáng)極隔膜電解裝置，主要包括養(yǎng)陽(yáng)極框、陰極框和緊固拉桿，陽(yáng)極框固定在上部的緊固拉桿上，陰極框固定在下部的緊固拉桿上，陽(yáng)極框外套有隔膜袋，陽(yáng)極框上固定有陽(yáng)極板，陽(yáng)極框內(nèi)形成陽(yáng)極板區(qū)，陰極框上固定有陰極板，陽(yáng)極框的外部形成陰極板區(qū)，陰極區(qū)的一側(cè)的電解槽壁設(shè)有陰極液循環(huán)噴液裝置，另一側(cè)設(shè)有陰極液循環(huán)回液裝置。[0005]所述陰極液循環(huán)噴液裝置由陰極液循環(huán)進(jìn)液管和陰極液循環(huán)噴液口組成。[0006]所述陰極液循環(huán)回液裝置由陰極液循環(huán)回液管和陰極液循環(huán)回液口組成。[0007]本實(shí)用新型有益的效果是本實(shí)用新型將陽(yáng)極框套在隔膜袋內(nèi)以及循環(huán)流裝置， 提高了陰極液循環(huán)流量，增大金屬陽(yáng)離子的遷移速度，從而消除陰極濃差極化，實(shí)現(xiàn)陰極高電流密度條件下較高的陰極電流效率以及高品質(zhì)的陰極產(chǎn)品，以達(dá)到通過(guò)大幅度提高電流密度，顯著增加單位電解裝置生產(chǎn)能力的目的，在實(shí)現(xiàn)大幅度降低電解精煉系統(tǒng)投資的同時(shí)，有效降低生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用。


[0008]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是陰極區(qū)側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。[0010]附圖標(biāo)記說(shuō)明緊固拉桿1，陽(yáng)極框2，隔膜袋3，陽(yáng)極板區(qū)4，陰極板區(qū)5，陰極液循環(huán)回液管6，陰極液循環(huán)回液口 7，陰極板8，陽(yáng)極板9，陰極液循環(huán)噴液口 10，陰極液循環(huán)進(jìn)液管11，陰極框12，陽(yáng)極泥排泥通道13，端封板14，緊固壓框15，墊塊16，陽(yáng)極泥沉降室17， 緊固螺母18。
具體實(shí)施方式
[0011]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明[0012]如圖所示，這種高電流密度循環(huán)流陽(yáng)極隔膜電解裝置，主要包括養(yǎng)陽(yáng)極框2、陰極框12和緊固拉桿1，陽(yáng)極框2固定在上部的緊固拉桿I上，陰極框12固定在下部的緊固拉桿I上，緊固拉桿I的兩端設(shè)有端封板14，通過(guò)緊固螺母18固定，端封板14上設(shè)有緊固壓框15，緊固拉桿I與端部的陰極框12或陽(yáng)極框2接觸處設(shè)有墊塊16。陽(yáng)極框2外套有隔膜袋3，陽(yáng)極框2上固定有陽(yáng)極板9，陽(yáng)極框2上設(shè)有陽(yáng)極泥排泥通道13，陽(yáng)極框2下部設(shè)有陽(yáng)極泥沉降室17，陽(yáng)極框2內(nèi)形成陽(yáng)極板區(qū)4，陰極框12上固定有陰極板8，陽(yáng)極框2的外部形成陰極板區(qū)5，陰極區(qū)5之間相互連通，陰極區(qū)5的一側(cè)的電解槽壁設(shè)有陰極液循環(huán)噴液裝置，另一側(cè)設(shè)有陰極液循環(huán)回液裝置，陰極液循環(huán)噴液裝置由陰極液循環(huán)進(jìn)液管11和陰極液循環(huán)噴液口 IO組成，陰極液循環(huán)回液裝置由陰極液循環(huán)回液管6和陰極液循環(huán)回液口 7組成，循環(huán)裝置的設(shè)計(jì)使電解槽中陰極液進(jìn)行快速循環(huán)，實(shí)現(xiàn)陰極周?chē)芤旱目焖倭鲃?dòng)，金屬陽(yáng)離子的對(duì)流遷移速率大大提高，從而彌補(bǔ)擴(kuò)散速率的不足，達(dá)到降低陰極濃差極化的目的，使陰極電流密度在保證陰極產(chǎn)品質(zhì)量和陰極電流效率的前提下，能夠大幅度提升。最終達(dá)到在電解槽規(guī)格不變的如提下，大幅度提聞電解生廣能力的目的。[0013]實(shí)施方法I[0014]將硫酸鎳溶液調(diào)整pH至3. 0-3. 5，加溫至70_75°C，加入硼酸至5_6g/L，該硫酸鎳溶液自高位槽自流至電解槽中，待硫酸鎳溶液充滿電解槽后，開(kāi)啟陰極液自循環(huán)泵，使陰極液在槽內(nèi)自循環(huán)，并在每塊陰極表面形成循環(huán)流。當(dāng)陰極液自循環(huán)流量達(dá)到1500m3/Mt，將陰極電流密度提升至380A/m2，電解4天后，取出陰極產(chǎn)品，其陰極電流效率達(dá)到96 %，單槽陰極產(chǎn)品產(chǎn)量較電流密度為230A/m2時(shí)提高66%。[0015]實(shí)施方法2[0016]將硫酸鎳溶液調(diào)整pH至3. 0-3. 5，加溫至70_75°C，加入硼酸至5_6g/L，該硫酸鎳溶液自高位槽自流至電解槽中，待硫酸鎳溶液充滿電解槽后，開(kāi)啟陰極液自循環(huán)泵，使陰極液在槽內(nèi)自循環(huán)，并在每塊陰極表面形成循環(huán)流。當(dāng)陰極液自循環(huán)流量達(dá)到2000m3/Mt， 將陰極電流密度提升至420A/m2，電解4天后，取出陰極產(chǎn)品，其陰極電流效率達(dá)到95. 8%，單槽陰極產(chǎn)品產(chǎn)量較電流密度為230A/m2時(shí)提高81. 8%。[0017]實(shí)施方法3[0018]將硫酸鎳溶液調(diào)整pH至3. 0-3. 5，加溫至70_75°C，加入硼酸至5_6g/L，該硫酸鎳溶液自高位槽自流至電解槽中，待硫酸鎳溶液充滿電解槽后，開(kāi)啟陰極液自循環(huán)泵，使陰極液在槽內(nèi)自循環(huán)，并在每塊陰極表面形成循環(huán)流。當(dāng)陰極液自循環(huán)流量達(dá)到2300m3/Mt，將陰極電流密度提升至450A/m2，電解4天后，取出陰極產(chǎn)品，其陰極電流效率達(dá)到95. 6%，單槽陰極產(chǎn)品產(chǎn)量較電流密度為230A/m2時(shí)提高95%。[0019]實(shí)施方法4[0020]將硫酸鎳溶液調(diào)整pH至3. 0-3. 5，加溫至70_75°C，加入硼酸至5_6g/L，該硫酸鎳溶液自高位槽自流至電解槽中，待硫酸鎳溶液充滿電解槽后，開(kāi)啟陰極液自循環(huán)泵，使陰極液在槽內(nèi)自循環(huán)，并在每塊陰極表面形成循環(huán)流。當(dāng)陰極液自循環(huán)流量達(dá)到3000m3/Mt，將陰極電流密度提升至480A/m2，電解4天后，取出陰極產(chǎn)品，其陰極電流效率達(dá)到96.1 %，單槽陰極產(chǎn)品產(chǎn)量較電流密度為230A/m2時(shí)提高106%。[0021]金屬離子電解沉積過(guò)程中，通過(guò)在電解槽中將陽(yáng)極框2套在隔膜袋3的設(shè)計(jì)，使電解槽中每個(gè)陰極板區(qū)5實(shí)現(xiàn)聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)陰極液槽內(nèi)自循環(huán)，并在陰極板區(qū)的側(cè)端·增加循環(huán)流噴頭，使電解槽中陰極液進(jìn)行快速循環(huán)，實(shí)現(xiàn)陰極周?chē)芤旱目焖倭鲃?dòng)，陰極液循環(huán)流量達(dá)到150-3000m3/Mt，陰極電流密度為350_600A/m2，電解液中金屬離子濃度35_70g/L，陰極電流效率大于95%，陰極產(chǎn)品質(zhì)量不受高電流密度的影響，是一個(gè)清潔、高效、環(huán)保的先進(jìn)技術(shù)，該方法適用于鎳、鈷、銅、鉛、鋅、金、銀等金屬的電解沉積提取以及金屬提純，[0022]除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種高電流密度循環(huán)流陽(yáng)極隔膜電解裝置，主要包括養(yǎng)陽(yáng)極框(2)、陰極框(12)和緊固拉桿(1)，其特征是陽(yáng)極框(2)固定在上部的緊固拉桿(I)上，陰極框(12)固定在下部的緊固拉桿(I)上，陽(yáng)極框(2)外套有隔膜袋(3)，陽(yáng)極框(2)上固定有陽(yáng)極板(9)，陽(yáng)極框(2)內(nèi)形成陽(yáng)極板區(qū)(4)，陰極框(12)上固定有陰極板(8)，陽(yáng)極框(2)的外部形成陰極板區(qū)(5)，陰極區(qū)(5)的一側(cè)的電解槽壁設(shè)有陰極液循環(huán)噴液裝置，另一側(cè)設(shè)有陰極液循環(huán)回液裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電流密度循環(huán)流陽(yáng)極隔膜電解裝置，其特征是所述緊固拉桿(I)的兩端設(shè)有端封板(14)，通過(guò)緊固螺母(18)固定，端封板(14)上設(shè)有緊固壓框(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高電流密度循環(huán)流陽(yáng)極隔膜電解裝置，其特征是所述緊固拉桿(I)與端部的陰極框(12 )或陽(yáng)極框(2 )接觸處設(shè)有墊塊(16 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電流密度循環(huán)流陽(yáng)極隔膜電解裝置，其特征是所述陰極液循環(huán)噴液裝置由陰極液循環(huán)進(jìn)液管(11)和陰極液循環(huán)噴液口(10)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電流密度循環(huán)流陽(yáng)極隔膜電解裝置，其特征是所述陰極液循環(huán)回液裝置由陰極液循環(huán)回液管(6 )和陰極液循環(huán)回液口( 7 )組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電流密度循環(huán)流陽(yáng)極隔膜電解裝置，其特征是所述陽(yáng)極框(2 )上設(shè)有陽(yáng)極泥排泥通道(13)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的高電流密度循環(huán)流陽(yáng)極隔膜電解裝置，其特征是所述陽(yáng)極框(2)下部設(shè)有陽(yáng)極泥沉降室(17)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高電流密度循環(huán)流陽(yáng)極隔膜電解裝置，陽(yáng)極框固定在上部的緊固拉桿上，陰極框固定在下部的緊固拉桿上，陽(yáng)極框外套有隔膜袋，陽(yáng)極框上固定有陽(yáng)極板，陽(yáng)極框內(nèi)形成陽(yáng)極板區(qū)，陰極框上固定有陰極板，陽(yáng)極框的外部形成陰極板區(qū)，陰極區(qū)的一側(cè)的電解槽壁設(shè)有陰極液循環(huán)噴液裝置，另一側(cè)設(shè)有陰極液循環(huán)回液裝置。本實(shí)用新型有益的效果是本實(shí)用新型將陽(yáng)極框套在隔膜袋內(nèi)以及循環(huán)流裝置，提高了陰極液循環(huán)流量，增大金屬陽(yáng)離子的遷移速度，實(shí)現(xiàn)陰極高電流密度條件下較高的陰極電流效率以及高品質(zhì)的陰極產(chǎn)品，以達(dá)到通過(guò)大幅度提高電流密度，顯著增加單位電解裝置生產(chǎn)能力的目的，有效降低生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用。
文檔編號(hào)C25C7/06GK202865358SQ201220489859
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者林建平 申請(qǐng)人:杭州百斯特塑焊設(shè)備有限公司