從氯化物水溶液中電解提純金屬的電解裝置的製作方法
2023-07-21 11:25:01
專利名稱：從氯化物水溶液中電解提純金屬的電解裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及不溶陽極的金屬氯化物水溶液電解有色金屬、稀貴金屬的精煉工藝設備領域，具體說是一種從氯化物水溶液中電解提純金屬的電解裝置。
背景技術：
目前，在世界及我國溼法冶金行業中，公知的較為先進的從氯化物水溶液中生產高純有色金屬的方法，一般採用不溶陽極電解法。美國專利3.959.111指出了這種方法的全部裝置「用於從有關的氯化物水溶液中電解生產金屬的電解池，至少有一個電解槽，在槽體的縱向方向上交替豎列的陰極和不溶陽極，每個陽極都裝在一隻陽極袋內，陽極袋面朝陰極的側面由一塊隔膜構成，該電解槽另外還有捕集和回收電解時產生的氯氣的裝置，排除電解液表面產生的氣體的裝置，從每個陰極底部向槽底鼓氣的裝置以及用於安放和固定陰極、陽極和陽極袋位置的帶有齒孔的U字型導軌定位裝置。」該專利提供的裝置做為目前溼法冶金行業較為流行的定型裝置廣為使用，在實際生產中有以下問題未能得到解決，也是該專利存在的缺陷1、在槽體的縱向方向上豎列的陰極和不溶陽極分別用導電棒懸掛放置在同一平面，考慮到導電棒間的安全距離和操作等因素，對各極間擺放的距離相對較大，導致整個電解槽體體積相對較大，造成生產效率相對較低，由於眾多單獨擺放的導電棒和極板，迫使操作人員在槽面上作業的時間相對較長，勞動強度大。
2、由於極間距離較大，故電阻也相應增大，電能消耗相對較高，造成一定的浪費。
3、金屬氯化物水溶液電解過程中，氯氣在陽極上放出，同時在高溫下還有酸性等到有害蒸氣產生，美國專利3.959.111提出的把板狀不溶陽極分別裝在一個陽極袋內，再在袋子上方裝一個捕集和回收電解時產生的氯氣和有害蒸氣裝置，組成一個小陽極室，如果一個電解槽有n個陽極，就需要有n個此裝置和n根回收氣體的支管及一根主管組成；以保證n個小陽極室內產生的有害氣體被抽出。該技術在氯氣回收及有害蒸氣回收方面的主要缺陷是由於多個小陽極室本身的動密封點多，回收氣體的管道複雜，對陽極室製作及隔膜質量要求嚴格，設施結構零亂、材料用量大、製造成本高，對回收氣體的負壓控制的精度要求高，難以掌握和控制，在實際生產中造成有害氣體洩漏嚴重。
發明目的本發明的目的之一是提供一個體積小、結構簡單、生產效率高、操作方便、槽面作業時間很短，便於維護的電解裝置。目的之二是提供一個節能，具有高電流效率的電解裝置。目的之三是提供一個材料用量少，造價較低，經濟耐用的電解裝置。目的之四是提供一個能有效防止有害氣體洩漏的環保電解裝置。
技術方案一種從氯化物水溶液中電解提純金屬的電解裝置，包括至少一個電解槽，槽內有交替平行排列的陰極和不溶陽極，還包括一個整體固定的帶有陽極導電板並呈立體布置的陽極導電架，和一個帶有陰極導電板的陰極導電架，所述陽極導電架的上方設置一陽極罩，在所述電解槽側面居中電解液平面以上位置設一回收管道。
所述的陽極導電架是一個由金屬製成的與所述電解槽平面內徑相同的框架，所述陽極導電板沿電解槽縱向豎列排列固定，全部陽極導電板的上端比整個框架的上沿低5mm，上述陽極導電板上掛有陽極板。
陽極罩由一塊玻璃鋼或PC製成的凹型盤狀罩體，上有平行排列的n個穿過罩體上下貫通的陰極池孔和電解液補充管，所述陰極池孔的上部高出罩平面20mm，在上述陰極池孔與電解液補充管相鄰的一端有一側孔，所述陰極池孔的下部裝一隔膜袋，所述電解液補充管與所述平行排列的陰極池孔並行，在與每個陰極池孔側端的對應處，留有液體溢流孔，為陰極池補充電解液。
所述的陰極導電架由槽內自上而下立體布置的陰極導電板、密封蓋、加強筋和吊勾組成，上述陰極導電板兩列並排固定在陰極導電架上，與密封蓋成為一體，密封蓋上部設有加強筋和吊勾，每個陰極導電板的下部帶有掛勾，其上掛陰極板。
有益效果1、結構簡單，組裝、維修方便，易於操作。
2、提供了一個立體導電系統，本裝置設計的陰極導電板10和陽極導電板20均為立式布置，其有益之處一是由傳統的點連接形式改為線、面連接增加了導電板與極板間的接觸面積提高了導電效率，使單位產量電耗下降，二是最大限度地縮小了極間距，與現行的不溶陽極電解裝置相比相同體積的電解槽內可容納的陰陽極數增加了3倍以上，同時由於極間距縮小，也能使耗電量有所減少，整體立式設計的陰極、陽極導電架與傳統的導電棒連接方式相比，導電材料用量減少了50％節約了製造成本，這是本了明的先進性所在。
3、提供了一個環保的電解裝置一個整體的陽極罩將槽內的陽極板全部罩在下面，形成了一個大陽極室，一根回收氯氣及有害蒸氣的管道18，在任意負壓下就能夠很好的將陽極室內的有害氣體抽去，與傳統的小陰極室(即每片陽極都有一個陽極室待服)和多根回收有害氣體的管道組成有害氣體回收裝置相比，動密點大大減少，可有效阻止有害氣體洩漏，減少大氣汙染和對操作人員的身體損害。
4、加工工序減少，操作程序簡單本發明設計陰極板7的吊掛方式改訂耳安裝為打孔安裝。陽極板的吊掛方式也由訂耳安將改為掛勾安裝。這一改進一是減少了陰極板和陽極板的多道加工工序，節約了製作掛耳所用的材料，二是方便了安裝，改穿裝為掛裝，減少了操作人數，穿裝至少需要2人合作才能完成，而掛裝只需1人即可，減輕了操作勞動強度。
圖1是本發明結構示意2是本發明側視3是本發明立體視4是陽極導電架示意5是陽極導電架立體6是陰極導電架組合示意7是陰極導電架側視8是陰極導電架立體9是陽極罩示意10是陽極罩剖視示意11是陽極板示意12是陰極板示意13是另一種實施方式的陽極導電架示意圖
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步詳細敘述一種從氯化物水溶液中電解提純金屬的電解裝置，包括至少一個電解槽，槽內有交替平行排列的陰極和不溶陽極，一個整體固定的帶有陽極導電板20、呈立體布置的陽極導電架3，和一個帶有陰極導電板10的陰極導電架，所述陽極導電架3的上方設置一陽極罩4，在所述電解槽1側面居中電解液平面以上位置設一回收管道18。
所述的陽極導電架3是一個由金屬製成的與所述電解槽1平面內徑相同的框架，所述陽極導電板20沿電解槽1縱向豎列排列固定在導電架3上，全部陽極導電板20的上端比整個框架的上沿低5mm，上述陽極導電板20上掛有陽極板6。
所述的陽極板6是由金屬鈦材塗貴金屬的不溶金屬板，其上部彎製成U型掛勾。
所述的陽極罩4由一塊玻璃鋼或PC製成的凹型盤狀罩體，上有平行排列的n個穿過罩體上下貫通的陰極池孔19和電解液補充管(5)，所述陰極池孔19的上部高出罩平面20mm，在上述陰極池孔19與電解液補充管5相鄰的一端有一側孔23，陰極池孔的下部裝一隔膜袋8，所述電解液補充管5與所述平行排列的陰極池孔19並行，在與每個陰極池孔19側端的對應處，留有液體溢流孔22，為陰極池補充電解液。
所述的陰極導電架由槽1內自上而下立體布置的陰極導電板10、密封蓋2、加強筋11和吊勾9組成，上述陰極導電板10兩列並排固定在密封蓋2上成為一體，密封蓋2上部設有加強筋11和吊勾9，每個陰極導電板10的下部帶有掛勾，其上掛陰極板7。
參閱圖示，本發明在電解裝置槽1中有陽極板6，陰極板7及一槽含金屬氯化物的電解液。陽極是不溶性的，它是由金屬鈦材塗加一層貴金屬的材料製成，每個陽極板6都懸掛在平行布置在陽極導電架3上的陽極導電板20上。陽極導電板20呈直立狀固定在陽極導電架3上，製作成掛勾型的陽極板6與陽極導電板20成線狀連接，方便了操作，增加了導電效率。導電板的布置比導電架的框的上沿低5mm(陽極板掛勾的厚度)，這樣可以使組裝成形後的裝置間的相互咬合，同時也增加了陽極板與陽極導電板的壓力，使連接更為牢靠。陽極導電架3的一端有母線13與供電系統的正極相連。陽極導電架3用鏍絲17固定在槽體1上，也可將陽極導電架製作成翻邊壓在槽體上，這樣即可以使陽極導電架能放置在適應的位置，又可以對槽體起到加強的作用，防止槽體因內容壓力大向外膨脹，用於固定陽極架3和槽體1的鏍絲孔在電解液14面的上方，不會造成電解液洩漏。
為了完全的捕集和回收電解過程中在陽極產生的氯和其它有害蒸氣，在陽極導電架3的上方配置了由n個陰極池孔19、電解液補充管道5(耐酸鹼腐蝕材料製成)、氯氣及有害蒸氣回收管18(耐次氯酸腐蝕材料製成)組成的玻璃鋼或PC制的陽極罩4，陽極罩把電解槽內的陽極區與周圍空氣隔開，形成了一個大陽極室，使整個電解槽內的陽極所產生的氯氣及其它有害蒸氣在密閉的狀態下由一根回收管道進行回收。陽極罩4壓在陽極導電架3上，或用n個鏍絲21與槽體1相連接。平行布置在陽極罩體4上的陰極池孔19呈上下不對稱布置，其上部高出罩面20mm，在與電解液補充管相鄰的端頭有一側孔23接受由補液管溢流的電解液沿池孔壁流入，其下部延至電解液面以下，即可以阻斷陽極池內產生的氯氣及有害氣體從陰極池孔中洩漏，又是隔膜袋8的固定支架。電解液補充管5與平行排列的陰極池孔19並行，在管與陰極池相鄰的對應處各有一個液體溢流孔22。電解補充液由孔22中流出，經對應的陰極池孔端的導液孔23沿池孔壁流入陰極池19中，可防止電解液直接滴入池中與液面形成的飛濺液體對陰極板16的上部和陰極導電板10相接觸部位的腐蝕，影響導電效果。
氯氣及有害蒸氣回收管18固定在槽體1的側面居中部電解液面的上方，利用隨意單位的負壓抽取在陽極罩以下聚集的氣體。
陽極罩4的上方是由n組並列成兩行的陰極導電板10與密封蓋2成一體的陰極導電架，陰極導電架上方還安裝了加強筋骨11、吊勾9及陰極導電母線12；也可將母線12去掉，在槽體端頭上部與陰極導電架相接的平面上固定陰極導電母線更加方便。並行排列的每組陰極導電板10的間距與陽極罩4上面的陰極池孔19的中心距相同。吊勾9加強筋11與密封蓋成為一體方便了整池n個陰極板7一次從池內提出，減少了槽面作業時間。陰極板7由金屬始極板製成，在其上方距上邊沿15mm處平行打2個方孔16，孔的尺寸為高20mm、寬15mm，孔的左右距離與陰極導電板20上的掛勾相同，能方便掛在陰極導電板20上，減輕了勞動強度，減少了陰極板7加工程序。
陽極導電架3和帶有陰極導電板10的密封蓋2，除與極板接觸的介面進行塗銀處理以增加導電性外，其餘部分均覆有塘瓷或PC，增加了防腐性，使之經久耐用。
在槽體1的端側，配置了帶有密封蓋板24和能夠調節液面高度的溢流環15的溢流裝置，可根據需要調節液面高度。
權利要求
1.一種從氯化物水溶液中電解提純金屬的電解裝置，包括至少一個電解槽，槽內有交替平行排列的陰極和不溶陽極，其特徵在於它還包括一個整體固定的帶有陽極導電板(20)、並呈立體布置的陽極導電架(3)，和一個帶有陰極導電板(10)的陰極導電架，所述陽極導電架(3)的上方設置一陽極罩(4)，在所述電解槽(1)側面居中電解液平面以上位置設一回收管道(18)。
2.根據權利要求1所述的一種從氯化物水溶液中電解提純金屬的電解裝置，其特徵在於所述的陽極導電架(3)是一個由金屬製成的與所述電解槽(1)平面內徑相同的框架，所述陽極導電板(20)沿電解槽(1)縱向豎列排列固定，全部陽極導電板(20)的上端比整個框架的上沿低5mm，上述陽極導電板(20)上掛有陽極板(6)。
3.根據權利要求2所述的一種從氯化物水溶液中電解提純金屬的電解裝置，其特徵在於所述的陽極板(6)是由金屬鈦材塗貴金屬的不溶金屬板，其上部彎製成U型掛勾。
4.根據權利要求1所述的一種從氯化物水溶液中電解提純金屬的電解裝置，其特徵在於所述的陽極罩(4)由一塊玻璃鋼或PC製成的凹型盤狀罩體，上有平行排列的n個穿過罩體上下貫通的陰極池孔(19)和電解液補充管(5)，所述陰極池孔(19)的上部高出罩平面20mm，在上述陰極池孔(19)與電解液補充管(5)相鄰的一端有一側孔(23)，陰極池孔的下部裝一隔膜袋(8)，所述電解液補充管(5)與所述平行排列的陰極池孔(19)並行，在與每個陰極池孔(19)側端的對應處，留有液體溢流孔(22)，為陰極池補充電解液。
5.根據權利要求1所述的一種從氯化物水溶液中電解提純金屬的電解裝置，其特徵在於所述的陰極導電架由槽(1)內自上而下立體布置的陰極導電板(10)、密封蓋(2)、加強筋(11)和吊勾(9)組成，上述陰極導電板(10)兩列並排固定在陰極導電架上，與密封蓋(2)成為一體，密封蓋(2)上部設有加強筋(11)和吊勾(9)，每個陰極導電板(10)的下部帶有掛勾，其上掛陰極板(7)。
6.根據權利要求5所述的一種從氯化物水溶液中電解提純金屬的電解裝置，其特徵在於所述的陰極板(7)是一塊金屬始極板，在其上方距上邊沿15mm處平行訂出兩個方孔(16)，孔的左右距離與陰極導電板(20)上的掛勾相同。
7.根據權利要求1或2所述的一種從氯化物水溶液中電解提純金屬的電解裝置，其特徵在於所述的陽極導電架(3)用鏍絲(17)固定在槽體(1)上。
8.根據權利要求1或2所述的一種從氯化物水溶液中電解提純金屬的電解裝置，其特徵在於所述的陽極導電架(3)也可製作成翻邊壓在槽體(1)上。
9.根據權利要求1所述的一種從氯化物水溶液中電解提純金屬的電解裝置，其特徵在於所述的陽極導電架(3)框體一端固定連接一導電母線(13)。
全文摘要
一種從氯化物水溶液中電解提純金屬的電解裝置，包括至少一個電解槽，槽內有交替平行排列的陰極和不溶陽極，還包括一個整體固定的帶有陽極導電板並呈立體布置的陽極導電架，和一個帶有陰極導電板的陰極導電架，所述陽極導電架的上方設置一陽極罩，在所述電解槽側面居中電解液平面以上位置設一回收管道。本發明結構簡單，組裝、維修方便，易於操作；提供了一個立體導電系統，增加了導電板與極板間的接觸面積提高了導電效率，使單位產量電耗下降，縮小了極間距，使耗電量有所減少，導電材料用量減少；有效阻止有害氣體洩漏，減少大氣汙染和對操作人員的身體損害；加工工序減少，操作程序簡單，減輕了操作勞動強度。
文檔編號C25C1/00GK1540038SQ0312300
公開日2004年10月27日 申請日期2003年4月25日 優先權日2003年4月25日
發明者陳鴻乾 申請人:王紅銀