CN103374732A

CN103374732A - 一种带有阳极材料存储箱的无残极串联电解装置

Info

Publication number: CN103374732A
Application number: CN2012101203610A
Authority: CN
Inventors: 王惟华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2013-10-30

Abstract

一种带有阳极材料存储箱的无残极串联电解装置，应用于金属电解精炼、电解生产金属粉体材料、废旧金属电解回收等领域。其特征在于：在电解槽的一侧设置阳极材料存储箱，其金属内箱通过导电联板与阳极板相连，被电解的阳极材料在此箱被氧化成金属离子，通过离子扩散和电解液的循环分布于电解槽之中；阳极板不是用被电解的阳极材料制成，而是用采用一种不能被电解液化学溶解且金属活动性低于被电解金属的金属或合金；电解材料从阳极材料存储箱进行添加，无阳极残极；槽内极板串联，阳极板和阴极通过与极板安装槽口的有效结合将电解液隔离。本发明不用更换阳极、阳极材料添加方便、无阳极板残极、阳极原材料槽内用量低，具有节约能源、节约投资，生产效率高的特点。

Description

一种带有阳极材料存储箱的无残极串联电解装置

技术领域：

本发明涉及一种水溶液的电解装置，尤其涉及一种带有阳极材料存储箱的无残极串联电解装置。应用于金属电解精炼、电解生产金属粉体材料、废旧金属电解回收等领域。

背景技术：

自1807年，英国科学家H.戴维将熔融苛性碱进行电解制取钾、钠以来，在技术装备水平、生产规模、电解产品质量、降低能源消耗上现在都有了巨大的进步。当今全世界有色金属电解精炼超过4000万吨，仅中国铜铅锌的电解量就达到了1500万吨以上，铜电解量2011年就超过了500万吨。

在当前的金属电解精炼过程中，也存在一些问题。一是阳极残留大，阳极材料在电解过程中会逐渐消耗，最后留下15-20％的残极不能电解而留下来。这些残极要再次通过加工成新的阳极板，增加了工序，还要消耗相当多的能源；二是更换阳极麻烦，工人的劳动强度大、工作环境差，同时降低了电解槽的工作效率；三是电解槽内阳极材料的一次性投入大，占用大量的流动资金。

串联电解法由于存在电流效率低，阳极极板的铸造、整修麻烦，从残极上剥离阴极沉积物困难，电解槽绝缘沥青不能承受高液温等问题，20世纪中叶国外的一些金属电解厂家也先后停止使用。

在已公开发明中，如02132682.7一种紫杂铜一步电解生产阴极铜的方法、CN1036805A不锈钢阳极框杂铜直接电解精炼法、CN1854346A网架组合式阳极框无残极直接电解精炼紫杂铜的方法，均是将阳极框置于电解槽的阳极板位置，槽内极板为并联，与传统电解方式没有实质性变化，且存在阳极框安装固定困难、添加阳极材料不方便、容易发生接触不良等问题。

针对上述存在的问题，本发明以阳极板、阳极材料为切入点，应用串联电解技术，做到不用更换阳极板，无阳极残极。具有添加阳极材料便利，阳极材料占压时间和占压量低，所需流动资金少，节约能源，节约投资，产品质量好，生产效率高等优点。

发明内容：

一种带有阳极材料存储箱的无残极串联电解装置

一种带有阳极材料存储箱的无残极串联型电解装置其特征在于：1、在电解槽的一侧设置阳极材料存储箱，其金属内箱通过导电联板与阳极板连接，阳极材料在阳极材料存储箱内发生电化反应，被氧化成金属离子，金属离子通过离子的迁移、扩散和电解液的循环均匀分布于电解槽之中，阳极材料在电解过程中逐渐被电解，无残极遗留。2、阳极材料从阳极材料存储箱分批次进行添加，不需要更换阳极板。3、阳极板不是用被电解的阳极材料制成，而是选择不溶于电解液且金属活动性低于被电解金属的金属或合金制作。4、阳极材料存储箱金属内箱及导电联板采用不能被电解液化学溶解、金属活动性低于被电解金属且强度较高的金属或合金材料制作。5、在阳极材料存储箱的侧面电解液出口设置滤布，对即将电解的电解液中悬浮物进行过滤。6、电解槽内极板为串联方式，阳极板和阴极板通过与极板安装槽口的有效结合将电解液相对隔离，极板的边沿置于隔离槽口之中。7、电解液分别经过阳极材料存储箱、电解槽和电解液循环隔离槽而实现循环。8、阳极泥沉于阳极材料存储箱底部，悬浮的阳极泥则被滤布挡在阳极材料存储箱内。9、电解槽底部向出液口端倾斜。

本发明特点：

1、在电解槽的一侧设置阳极材料存储箱。

①、无残极，阳极材料随电解的继续被彻底电解。

②、阳极材料从阳极材料存储箱添加便利，不用更换阳极，不会因更换阳极而停产，而且有利于机械化、自动化投料设备的使用。

③、阳极材料按日按批次投入，阳极材料占压时间和占压量低，所需流动资金少。传统电解方法，阳极板一次性投入可供二十天左右阳极材料。

④、阳极板，面积大小几何形状均保持不变，有利于电解电压、电流的稳定，阴极电解物纯度和外观质量高。

⑤、阳极泥存于阳极材料存储箱内排出容易。

⑥、阳极材料的添加不对电解槽槽体产生磨损。

⑦、相比传统电解装置，贵金属回收率高。

2、槽内极板为串联模式。

①、节约电解设备原材料。除两端的极板外，不需要任何导电母线，无需中间的导电棒及阴极板导电挂棒，极板为串联模式，系统电流低，导电母线仅用电缆即可。

②、节约能源。没有金属导电横梁导电触点，降低了线路压降；系统电流小线路压降小。

③、生产效率高。整个系统电路路中没有软连接，降低了故障的发生率；无需停产更换阳极板，提高了生产效率。

④、由于采取槽内极板串联模式，极板固定在隔离槽内，极板安装偏差小，极间距稳定，电场分布均匀。

3、电解槽上极板隔离安装槽口的使用，阴极板的安装和取出便利。

4、设置了电解液循环出液隔离槽，使电解液循环造成的漏电达到最小。

5、由于单槽电压高，而电流相对较小。有利于电解电源的设计制造和选型，并可采用高效率的高频电解电源。

6、电解槽部分顶端无其他任何部件，便于阴极产品出槽，并有利于环保(酸雾或碱雾)处理设备的安装。

具体实施方式

本装置由电解电源、带有阳极材料存储箱的电解槽、阳极材料、阳极板、阴极板、电解液、高位槽、低位槽、电解液循环管道等组成。如图10所示。

电解发生时，阳极材料在阳极材料存储箱内的发生电化作用，氧化形成金属离子，金属离子在自身扩散和电解液的循环流动带领下，均匀的分布于电解液当中。在电场的作用下，金属离子在阴极得到电子被还原成金属，完成电解过程。从高位槽流出的电解液通过分流经过阳极材料存储箱，金属离子得到补充后，经阳极材料存储箱电解液出口，流到电解槽内，经过电解液循环隔离槽，从循环电解液出口进入低位槽，低位槽的电解液净化后，通过电泵抽到高位槽。

阳极材料中的杂质形成阳极泥沉于阳极材料存储箱底部，阳极材料存储箱侧面电解液出口的滤布则起到阻挡悬浮的阳极泥的作用。

在电解槽两侧面和底部均设置有极板隔离安装槽口，阳极板和阴极板极板置于极板隔离安装槽口之中。阳极板和阴极板导电板相互依靠在一起成为一个组合，如图4、图5所示。

阳极板在这里所取的作用既不同于传统的电解精炼，又不同于电解沉积，在它上面不发生氧化，也无氧气的析出。传统电解方法阳极板用被电解金属材料制作而成，而本发明阳极板可选用能够不被电解液化学溶解，金属活动性低于被电解金属材料的金属或合金材料。可以采用的材料有钛、不锈钢、石墨、铅、铅合金等。

阳极材料存储箱内金属箱体通过导电联板与阳极板相连接，处于等电位。阳极材料存储箱内金属箱体及导电联板制作材料的选择，除要求不被电解液化学溶解，金属活动性低于被电解金属材料的金属或合金材料外，还要求有一定的强度，坚固耐磨。可用不锈钢、钛等材料。

本装置的槽体制作一种是采用板体材料，如塑料板、玻璃钢板等制作；另一种是四周采用混凝土聚合体制作，此时极板隔离安装槽口等材料，在浇筑后进行安装。当阳极板面积较大时可在阳极板外侧增置绝缘格栅(见图10)，以防止阳极板产生形变。槽体不得采用钢塑合成材料制作。

由于采用极板串联方式，电解电流较小，一般在千安以下，有利于选用高效率的高频电解电源。一般情况下一只或几只电解单体就可构成一个电解体系。

电解液和添加剂的使用与常规传统电解方法基本相同，电解液循环量应比传统电解方法稍大。

由于系统电解电压较高，工作人员要防止触电。电解槽工作时，要避免工作人员直接接触导电金属部件和电解液。要带上绝缘手套或采用绝缘物体刮取粉体材料及清理槽面污染物；高位槽、低位槽、管道要采用塑料等非导电性材料制作。

被电解的阳极材料可为片状、块状、球状、线状等。当电解材料不同形状结构时，要对阳极材料存储箱内部设置不同挡板，防止阳极材料堆积堵塞电解液液流通道。

采用本发明，现有的电解精炼厂家，在不增加原材料库存的情况下，可实现产能翻番；新建厂家，在相同产量规模的情况下，原材料对流动资金占用将大幅减少。

实施例一：金属电解精炼及废旧金属直接电解精炼回收

本装置用于金属电解精炼时(如铜、铅、锌等)，将粗炼阳极材料置于阳极材料存储箱之中，在电流的作用下，阳极材料氧化成离子存于电解液中。金属离子阳极得到电子形成固态金属，完成电解精炼。随电解过程的不断进行，阳极材料不断减少，阳极材料只需要从阳极材料存储箱补充即可。电解一定时间时，取出阴极板，得到电解精炼的纯金属。

实施例二：电解金属粉体材料

在电解粉体材料时(如铜粉、镍粉、锌粉等)，原料金属置于阳极材料存储箱内，电解所得粉体材料覆盖于阳极板之上，由于电解槽体上没有并联电解极板的导电联条阻挡，无需将阳极板取出刮粉，可在槽内定时刮粉，沉于底部的粉体，通过电泵或利用电解液循环排出槽外，从而实现连续不间断连续生产。随电解过程的不断进行，阳极材料不断减少，阳极材料只需要从阳极材料存储箱补充即可。阳极泥由于沉积于阳极材料存储箱内不会污染沉于槽底的粉体材料。

附图说明：

图1电解槽结构图

图2电解槽侧视图

图3电解槽顶部视图(图中仅画出一部分)

图4阳极板面侧视图

图5阴极板面侧视图

图6电解液循环隔离槽结构图

图7阳极材料存储金属内箱结构图

图8极板安装槽口结构图

图9阳极材料存储箱与金属内箱结构图

图10阳极板与绝缘格栅结构图

图11电解系统框图

符号说明：

①阳极材料存储箱、②阴极板、③阳极板、④阳极材料存储箱电解液出口、⑤电解液循环出液管、⑥电解液循环出口、⑦、极板安装槽口、⑧、阳极材料存储箱金属内箱、⑨、电解液排放口、⑩滤布、

电解槽、

电解液循环隔离槽、

导电联板

电解液管道、

电缆

绝缘格栅。