一種提高電流效率和防結晶的金屬錳電解槽的製作方法

2023-05-08 07:19:21

專利名稱：一種提高電流效率和防結晶的金屬錳電解槽的製作方法
技術領域：
本發明涉及電解金屬錳所用的電解槽。
背景技術：
金屬錳(Mn)不但是生產不鏽鋼，高強度的合金鋼和銅、鋁等有色金屬合金的重 要原料，而且在醫藥、化工領域中也有廣泛用途，目前大多採用電解的方法來生產高純金 屬錳。其生產過程是製備出合格的硫酸錳(MnS04)溶液以作為電解液(業內習稱"合格 液")一在該合格液加入電解添加劑二氧化硒(Se02)—在電解槽中對添加有二氧化硒的硫 酸錳溶液進行電解一得到沉積在陰極板上的電解金屬錳一把帶有電解金屬錳的陰極板取 出，進行鈍化、衝洗、烘乾一從該陰極板上剝離下電解金屬錳片。其電解裝置是金屬錳電解 槽，在該金屬錳電解槽中有通過隔膜分開的陽極室和陰極室等。金屬錳的電解過程是放熱 反應，因此在金屬錳電解槽內設置有循環水冷凝管以把其反應溫度控制在4(TC左右；在電 解生成金屬錳的過程中，其陰極室內的陰極液中二價錳離子(Mn,的濃度越來越低，於是 就必須設置合格液供液管，並通過它不斷地向陰極室內的陰極液中補充合格液。現有補充 合格液的方法及相應結構(參考圖1)是把合格液供液管的供液口設置在陰極室內的陰極 液液面的上方(當然距其液面較近)。從保證不斷補充合格液，以使電解過程能連續進行的 角度看，的確滿足了生產要求。然而，現有這種補充合格液的方法及相應結構，卻容易產生 濃差極化和溫度極化，從而降低了電解過程的電流效率；並且，合格液從合格液供液管口流 出與空氣接觸降溫後會出現合格液結晶的現象，進而堵塞合格液供液管，這樣一來，就給工 人操作增加了負擔，同時也增大了電解金屬錳的人工成本。

發明內容
本發明的目的是提供一種在金屬錳電解過程中既能夠提高電流效率、又能夠防止 合格液在供液管內結晶的金屬錳電解槽。 實現所述目的之方案，是這樣一種提高電流效率和防結晶的金屬錳電解槽。它與 現有技術相同的方面是，該金屬錳電解槽包括槽體、位於該槽體底部的陽極泥室、在該陽極 泥室上方通過隔膜袋隔開的陽極室和陰極室、位於該陰極室內以控制其陰極液溫度的循環 水冷凝管、與合格液貯存池聯通的合格液供液管。其改進之處是，本發明的合格液供液管 是其前部分帶有若干供液孔的多孔合格液供液管，其帶有供液孔的部分從陰極室的一側到 另一側被埋入在陰極液中，這些供液孔的孔徑為0. 5 2. 5mm，各供液孔的中心距為4. 5 12cm。 從方案中可以看出，在本發明把現有技術中位於陰極液液面的上方的，與其合格 液供液管的管徑相同的一個供液口，改為全部埋入陰極液內，並通過若干個小於合格液供 液管管徑的供液孔來進行供液的，也即把現有技術敞開式集中供液，改進為埋入式分散供 液了，極大地減小了陰極液的濃差極化和溫度極化，從而取得了提高電流效率的效果。如背 景技術中所介紹的，金屬錳的電解過程是控制在4(TC左右進行的，於是，所有埋入陰極液內的供液孔及其對應的多孔合格液供液管的前部分，其溫度也自然地被控制在4(TC左右，這 樣一來，就避免了現有技術中的合格液從合格液供液管口流出與空氣接觸降溫後會出現合 格液結晶的現象，堵塞問題也自然被克服了，既減輕了操作工人負擔，同時也降低了電解金 屬錳的人工成本。 簡言之，本發明具有結構簡單、簡化操作，既能提高電流效率、又能夠防止合格液 在供液管內結晶的優點。 下面結合附圖對本發明作進一步的說明。


圖1——現有金屬錳電解槽的結構示意圖(附圖標記6為現有技術中的合格液供 液管) 圖2——本發明金屬錳電解槽的結構示意圖(為清楚顯示出供液孔7，故未嚴格按 照其孔徑與各供液孔7中心距的比例關係繪製)
圖3——圖2中I區域的局部放大、剖視圖
具體實施例方式
—種提高電流效率和防結晶的金屬錳電解槽(對比、參考圖1、2、3)。該金屬錳電 解槽包括槽體、位於該槽體底部的陽極泥室1、在該陽極泥室1上方通過隔膜袋隔開的陽極 室2和陰極室3、位於該陰極室3內以控制其陰極液溫度的循環水冷凝管4、與合格液貯存 池5聯通的合格液供液管(特別說明由於本發明的區別特徵在於對合格液供液管的改進， 所以，為圖幅清晰，與本改進無關或不影響對改進內容理解的金屬錳電解槽的其餘結構，均 省略未畫，例如陽極液溢流口、隔膜袋支架、陰極板和陽極板等均省略繪製了 )。在本發 明中，合格液供液管是其前部分帶有若干供液孔7的多孔合格液供液管6'，其帶有供液 孔7的部分從陰極室3的一側到另一側被埋入在陰極液中，這些供液孔7的孔徑為0. 5 2. 5mm，各供液孔7的中心距為4. 5 12cm。 至此，本領域技術人員結合對本發明優越性的理解，已經完全能夠實現本發明，並 根據其他方面的不同要求和具體的金屬錳電解槽，提出在實質上與本發明相同的技術方案。 進一步講，為利於固定與簡化結構，在本具體實施方式
中，所述多孔合格液供液管 6'被埋入陰極液中的部分，是固定在循環水冷凝管4上的。 本領域技術人員清楚，供液孔7的孔徑和各供液孔7的中心距，應當在改進前後的 正常供液量基本不變的情況下來確定，通常，該供液孔7的孔徑為1 2mm，各供液孔7的中 心距為6 10cm較好。 顯然，本發明仍然是利用合格液貯存池5中合格液的自重來進行供液的。為保證 正常供液並取得本發明的有益效果，應當把合格液貯存池5下方的調節閥8的開度開大，也 可以適當提高合格液貯存池5的高度；在必要時，還可以用適度加大多孔合格液供液管6' 的管徑和/或加壓的方式與結構(由於顯見，圖中未畫)來保證正常供液。
同樣顯然的是，運用本發明的金屬錳電解槽來進行電解的化學反應步驟，與現有 技術方法的步驟相同，也即早已被本領域技術人員所熟知。因此，在介紹本發明的驗證過程時，其步驟與相應工藝條件均省略。僅選擇其中的合格硫酸錳(MnS04)與電解添加劑二氧化 硒(Se02)的不同比例來進行對比驗證。驗證方法是，在每一個電解周期後計算電流效率。
電流效率的計算公式為
附 —7777 = ^r^xl00% 《// 式中n_電流效率(％ ) ;m。-陰極板的質量(g) ;mt_電沉積上錳的陰極板的質量
(g) ;I-平均電流強度(A) ;t-電解時間(h) ;q-錳的電化學當量(1. 025g/A h)。 對比試驗中，合格液使用現有的供液方式的結構。對比實驗的電流效率為70%
75%。 對比、驗證例表
對比、驗證例12345678
Se02 : MnS04(g/L)0. 020. 020. 250. 250. 020. 030. 250. 03
現有電流效率(％ )70. 075. 074. 074. 273. 574. 273. 875. 0
本發明電流效率(％)73. 078. 076. 576. 675. 977. 076. 477. 9 在驗證中，根據驗證用的金屬錳電解槽的槽體容量和其他條件，供液孔7的孔徑 分別選擇了 lmm、1. 5mm和2. 5mm三種，各供液孔7的中心距對應選擇了 6cm、8cm和10cm三種。 上述對比、驗證例說明，由本發明裝置來電解金屬錳時，其電流效率比現有裝置的 電解電流效率提高了2.5 3.0個百分點。在本發明的多孔合格液供液管6'的各供液孔 7處，均未發現結晶現象。
權利要求
一種提高電流效率和防結晶的金屬錳電解槽，該金屬錳電解槽包括槽體、位於該槽體底部的陽極泥室(1)、在該陽極泥室(1)上方通過隔膜袋隔開的陽極室(2)和陰極室(3)、位於該陰極室(3)內以控制其陰極液溫度的循環水冷凝管(4)、與合格液貯存池(5)聯通的合格液供液管，其特徵在於所述合格液供液管是其前部分帶有若干供液孔(7)的多孔合格液供液管(6′)，其帶有供液孔(7)的部分從所述陰極室(3)的一側到另一側被埋入在陰極液中，這些供液孔(7)的孔徑為0.5～2.5mm，各供液孔(7)的中心距為4.5～12cm。
2. 根據權利要求1所述提高電流效率和防結晶的金屬錳電解槽，其特徵在於，所述多孔合格液供液管(6')被埋入陰極液中的部分，固定在所述循環水冷凝管(4)上。
3. 根據權利要求1或2所述提高電流效率和防結晶的金屬錳電解槽，其特徵在於所述供液孔(7)的孔徑為1 2mm，各供液孔(7)的中心距為6 10cm。
全文摘要
一種提高電流效率和防結晶的金屬錳電解槽。它包括槽體、位於該槽體底部的陽極泥室、在該陽極泥室上方通過隔膜袋隔開的陽極室和陰極室、位於該陰極室內以控制其陰極液溫度的循環水冷凝管、與合格液貯存池聯通的合格液供液管。本發明的合格液供液管是其前部分帶有若干供液孔的多孔合格液供液管，其帶有供液孔的部分從陰極室的一側到另一側被埋入在陰極液中，這些供液孔的孔徑為0.5～2.5mm，各供液孔的中心距為4.5～12cm。本發明具有結構簡單、簡化操作，既能提高電流效率(提高了2.5～3.0個百分點)、又能夠防止合格液在供液管內結晶的優點。
文檔編號C25C1/00GK101748429SQ20101004202
公開日2010年6月23日 申請日期2010年1月8日 優先權日2010年1月8日
發明者習蘇芸, 劉仁龍, 劉作華, 周小霞, 唐敏, 孫大貴, 孫思, 李敏, 杜軍, 範興, 陳燕, 陶長元 申請人:重慶大學