CN102345139A - 用于硫酸铵电解生产过硫酸铵的石墨阴极电解槽 - Google Patents

用于硫酸铵电解生产过硫酸铵的石墨阴极电解槽 Download PDF

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张天峰
钟仁标
傅瑞芳
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Abstract

本发明公开了一种用于硫酸铵电解生产过硫酸铵的石墨阴极电解槽，其包括阴极石墨排、石墨电极柱、阳极盖板、阴极铜排、阳极插孔，阴极石墨排、石墨电极柱组成石墨阴极框架，阴极铜排与石墨电极柱的头部相连，阳极盖板固定于石墨阴极框架的上方，阳极盖板上对应地开有一组阳极插孔。本发明可以解决电解槽阴极的腐蚀和频繁的维修问题，并可以完全消除生产过程中存在的铅污染、延长电解槽的维修周期、强化设备的生产能力、降低工人的劳动强度。

Description

用于硫酸铵电解生产过硫酸铵的石墨阴极电解槽
技术领域
本发明涉及一种石墨阴极电解槽，特别涉及一种用于硫酸铵电解生产过硫酸铵的石墨阴极电解槽。
背景技术
目前国内成熟的生产过硫酸铵方法是普遍采用铅阴极的电解槽生产过硫酸盐。电解槽的阴极为金属铅板构成的无底排篮式电极，每一排篮内安装一排阳极组成一个电解单元，通常每4-6个并配以冷却水盘管的单元组成一个电解槽用于过硫酸铵的工业化。在生产过程中铅阴极在酸性条件下由于铅自身的特性，会不断地被腐蚀溶解于硫酸铵电解液。由于这一原因，当前的铅阴极电解槽存在如下的问题：
一、酸性条件下，铅阴极不断地溶解，铅盐进入电解液中，造成铅进入产品中因而导致产品的铅污染。
二、通常铅阴极使用6-8个月后，因腐蚀而需要取出维修，造成生产设备的维修工人工作负何很高。
三、维修工人与铅电极及铅电极维修过程中产生的污染物接触，使工厂员工有吸入较高浓度铅的风险。
四、生产过程中溶解在电解液中的铅不断地沉淀在电解槽中形成铅泥，这是一种环境危害性极大的重金属污染物，每台槽子每年产生上百公斤。需对该环境风险物质处置，处置困难且风险很高。
五、因铅的金属活动性较高(排在氢的前面)，而在电解过程中有氢气从铅阴极上析出，因此每一铅阴极上有析氢电位存在。虽然该电压不高仅零点几伏，但电解电流达数千安培，由此制造每吨产品耗电能达1700-1900千瓦时每吨产品。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种，其可以解决电解槽阴极的腐蚀和频繁的维修问题，并可以完全消除生产过程中存在的铅污染、延长电解槽的维修周期、强化设备的生产能力、降低工人的劳动强度。
为解决所述技术问题，本发明提供了一种用于硫酸铵电解生产过硫酸铵的石墨阴极电解槽，其特征在于，其包括阴极石墨排、石墨电极柱、阳极盖板、阴极铜排、阳极插孔，阴极石墨排、石墨电极柱组成石墨阴极框架，阴极铜排与石墨电极柱的头部相连，阳极盖板固定于石墨阴极框架的上方，阳极盖板上对应地开有一组阳极插孔。
本发明的积极进步效果在于：本发明可以解决电解槽阴极的腐蚀和频繁的维修问题，并可以完全消除生产过程中存在的铅污染、延长电解槽的维修周期、强化设备的生产能力、降低工人的劳动强度。
附图说明
图1为本发明一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。
如图1所示，本发明用于硫酸铵电解生产过硫酸铵的石墨阴极电解槽包括阴极石墨排1、石墨电极柱2、阳极盖板3、阴极铜排4、阳极插孔5，阴极石墨排1、石墨电极柱2组成石墨阴极框架，阴极铜排4与石墨电极柱2的头部相连，阳极盖板3固定于石墨阴极框架的上方，阳极盖板3上对应地开有一组阳极插孔5。阳极盖板用于固定阳极和形成液封，阳极插孔用于插入阳极通电，形成电解回路。
在正常使用时，阳极盖板固定在石墨阴极框架上后浸入盛有一定浓度的硫酸/硫酸铵混合液的槽壳中；然后以阴极铜排为负极、插在阳极插孔中的阳极为正极，加上适当的电压并控制一定的电流进行电解。电解时电流依次通过阳极、槽壳中的电解液、阴极石墨排和石墨电极柱汇集到阴极铜排，形成电解电流的回路。同时在阴阳极上发生如下的电化学反应：
在阴极石墨排和石墨柱上氢离子得到电子，形成氢气，反应式如下式(1)：
2H++2e＝＝H2…………………………………………………………式(1)
形成的氢气，收集在阳极上盖板和电解液所组成的液封内后放空或回收。
在阳极上，硫酸根离子失去电子，形成过硫酸根离子，反应式如下式(2)：
2SO4 2--2e＝＝S2O8 2-……………………………………………………式(2)
形成的过硫酸根离子，溶解在电解液中。将电解液蒸发结晶，便得到产品过硫酸铵晶体。
本发明的独到之处是使用了无析氢电势的石墨材料替代了有析氢电势的铅电极，并且综合考虑了石墨电极的几何尺寸和形状，使阴阳间的电流路径尽可能缩短而降低电解电压降，由此达到了良好的节能效果。同时在用石墨取代铅的改进上彻底消除了生产过程中的铅污染，从而又达到了良好的环保效果。除此之外，由于石墨耐硫酸的腐蚀，浸泡在电解液中阴极材料的使用寿命较铅电极大幅度延长，这使得电解槽的维修周期、维修成本和工人的劳动强度有大幅度下降的好处。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (1)

1.一种用于硫酸铵电解生产过硫酸铵的石墨阴极电解槽，其特征在于，其包括阴极石墨排、石墨电极柱、阳极盖板、阴极铜排、阳极插孔，阴极石墨排、石墨电极柱组成石墨阴极框架，阴极铜排与石墨电极柱的头部相连，阳极盖板固定于石墨阴极框架的上方，阳极盖板上对应地开有一组阳极插孔。
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