CN110904470A - 一种电解装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化工技术领域，涉及一种电解装置。其包括顶部开口阴极筒、竖直插设于阴极筒内的阳极棒，所述阴极筒内壁与阳极棒之间形成电解腔室，所述阴极筒外壁同轴套装有筒状磁体，所述阴极筒底部设置有与所述电解腔室连通的进液口，所述阴极筒顶部设置有与所述电解腔室连通的出液口，所述进液口与出液口通过循环泵管路连接。本发明能够增加电解液中的离子分布的均匀程度，促使离子扩散更加均匀，提高阴极的致密度；本发明能够加快离子运动速度，提高目标离子上板率和电解反应速率，提高生产效率，减少有害气体的溢出量，减少漂浮阳极泥量，提高产品质量，降低电解的电耗和能耗。

Description

一种电解装置
技术领域
本发明属于化工技术领域，涉及一种电解装置。
背景技术
传统的电解技术是将阴阳极放置在缓慢流动或停滞的槽体内，在电场的作用下，阴离子向阳极定向移动，阳离子向阴极定向移动，欲获得的金属阳离子在阴极得到电子沉积析出，从而得到电解产品；传统电解槽内的电解液在竖直方向上存在浓差极化，由于重力原因，离子多数聚集在下部，导致下部离子浓度和粘度增大，特别是进液量小的时候，阳极泥沉降困难，造成阴极板出现阳极泥粒子，导致阴极的化学成分不合格，同时造成离子运动速度低，扩散困难，上板率低，影响产量；为了解决上述问题，通常采用的措施为增大进液量解决离子在竖直方向分布不均匀的情况，但增大电解液进液特别容易搅浑阳极泥，导致阳极泥漂浮在电解液中，严重影响了产品质量。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题提供一种具有提高阴极致密度、提高离子上板率且减少漂浮阳极泥的电解装置。
本发明的具体技术方案如下：
一种电解装置，包括顶部开口阴极筒、竖直插设于阴极筒内的阳极棒，所述阴极筒内壁与阳极棒之间形成电解腔室，所述阴极筒外壁同轴套装有筒状磁体，所述阴极筒底部设置有与所述电解腔室连通的进液口，所述阴极筒顶部设置有与所述电解腔室连通的出液口，所述进液口与出液口通过循环泵管路连接；
进一步的，所述电解腔室底部围绕阳极棒呈环形排布有喷射口，所述进液口与喷射口连接；
进一步的，所述阴极筒底部设置有与所述电解腔室连通的注液口；
进一步的，所述筒状磁体为圆筒状磁铁或通电螺线管；
进一步的，所述筒状磁体的磁场强度为0.5-1.5T；
进一步的，所述阴极筒的筒底设置有带有阀门的排泥口；
进一步的，所述阳极棒上设置有阳极电源接触点，所述阴极筒上设置有阴极电源接触点；
进一步的，所述阴极筒的筒底设置有定位杆，所述阳极棒下端设置有与所述定位杆相适配的定位孔；
进一步的，所述阳极棒上端设置有T形固定杆，所述T形固定杆的横杆端头设置有与所述阴极筒上边沿适配的固定槽；
进一步的，所述进液口与出液口之间的管路上设置有电解液加热器。
本发明具有以下有益效果：
1、能够增加电解液中的离子分布的均匀程度，促使离子扩散更加均匀，提高阴极的致密度；
2、能够加快离子运动速度，提高目标离子上板率和电解反应速率，提高生产效率；
3、减少有害气体的溢出量，改善操作环境；
4、有利于增加电解液进液量的前提下促进阳极泥沉降，减少漂浮阳极泥量，提高产品质量；
5、降低电解的电耗和能耗。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1A-A向视图；
图3为本发明电解过程中离子在水平方向作用原理图；
图3中，FL为洛仑磁力，B为电场，E为电场，V正为正离子的运动速度，V负为负离子的运动速度。
具体实施方式
如图1和图2所示的一种电解装置，包括顶部开口阴极筒1、竖直插设于阴极筒1内的阳极棒2，所述阴极筒1内壁与阳极棒2之间形成电解腔室3，阳极棒2上设置有阳极电源接触点，阴极筒1上设置有阴极电源接触点，阳极电源接触点与阴极电源接触点通过电气回路连接，所述阴极筒1外壁同轴套装有磁场强度为0.5-1.5T的筒状磁体4，筒状磁体4为圆筒状磁铁或通电螺线管，所述阴极筒1底部设置有与所述电解腔室3连通的进液口5，阴极筒1顶部设置有与所述电解腔室3连通的出液口6，所述进液口5与出液口6通过循环泵7管路连接，所述进液口5与出液口6之间的管路上设置有电解液加热器15；
所述电解腔室3底部围绕阳极棒2呈环形排布有喷射口8，所述进液口5与喷射口8连接，所述阴极筒1底部设置有与所述电解腔室3连通的注液口9，所述阴极筒1的筒底设置有带有阀门的排泥口10；
所述阴极筒1的筒底设置有定位杆11，所述阳极棒2下端设置有与所述定位杆11相适配的定位孔12，所述阳极棒2上端设置有T形固定杆13，所述T形固定杆13的横杆端头设置有与所述阴极筒1上边沿适配的固定槽14；通过定位杆11与定位孔12的配合、T形固定杆13的固定槽14与阴极筒1上边沿的配合，完成对阴极筒1与阳极棒2进行稳固定位。
本发明的具体工作过程如下：
确定筒状磁体4的磁感线方向，若目标提纯离子为顺磁性离子，则使筒状磁体4的磁感线方向向上，若目标提纯离子为抗磁性离子，则使筒状磁体4的磁感线方向向下；电解液由注液口9注入并充满电解腔室3，打开循环泵7，电解液由出液口6排出再由进液口5进入，使电解液在电解腔室3内由下至上循环流动，电解液加热器15同时对电解液加热，开启阴、阳极电源接触点的电气回路，电解液在电解腔室3内进行电解，金属在阴极析出，电解一段时间后，由注液口9补充电解液，电解腔室3内产生的阳极泥通过排泥口10排出；
如图3所示，电解液在电解腔室3内由下至上循环流动过程，电解液中的水分子水平方向速度为零，而电解液中的离子在洛仑磁力和电场力作用下，水平方向做圆周运动，即水分子在电解腔室3内做竖直向上的运动，而离子在电解腔室3内围绕阳极棒2做螺旋向上的运动，上述运动方式使得离子与水分子之间间距增加，降低离子与水分子之间的作用力，促使离子运动速度更快，有害气体的溶解量增加，溢出量减少，并且更快的离子运动能够大幅提升了目标离子的上板率和反应速率，加快了产品产出效率；离子螺旋向上运动使离子在电解液中分布均匀，增大电解液进液量时能够促进阳极泥沉降，减少漂浮阳极泥，提高阴极致密度，提高产品质量。
以下使用实施例1和对比例1对本发明的有益效果作进一步说明，实施例1和对比例1皆采用表1所示的铜电解液；
表1 铜电解液主要元素以及含量
Figure 758892DEST_PATH_IMAGE002
对比例1
采用图1所示的电解装置进行铜电解，将表2所示的铜电解液注入电解腔室3内，电解液加热器15加热电解液并保持温度至50℃-65℃，循环泵7使铜电解液以30-35L/min在电解腔室3内由下至上循环流动，初始槽电压：0.35V，电流密度：236A/m2开始电解，同时按照明胶：20～150g/t，硫脲：20～150g/t，盐酸：100～250g/t（t表示每吨阴极铜）的量向电解腔室3内进行滴加，电解12d后，将阴极取出，用稀硫酸煮洗后，进行真空干燥并观察其微观结构，电解铜上、下边缘均无阳极泥粒子，对Cu2+浓度分布、阳极泥含量、电流效率、电耗、阴极板增重值进行检测，检测结果如表2所示。
对比例1
采用固体电解质膜电解槽进行铜电解，将表2所示的铜电解液注入电解槽内，加热电解液温度至50℃-65℃并保持，初始槽电压：0.35V，电流密度：236A/m2开始电解，同时按照明胶：20～150g/t，硫脲：20～150g/t，盐酸：100～250g/t（t表示每吨阴极铜）的量向电解腔室3内进行滴加，电解12d后，将阴极取出，用稀硫酸煮洗后，进行真空干燥并观察其微观结构，电解铜上边缘黏附有阳极泥，下边缘有阳极泥粒子，对Cu2+浓度分布、阳极泥含量、电流效率、电耗、阴极板增重值进行检测，检测结果如表2所示。
表2 实施例1和对比例1的检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE001
由表2可知，实施例1电解过程中电解腔室3内的上、中、下部的Cu2+含量数值较接近，Cu2 +浓度差极化较小，而对比例1电解过程中电解槽内的上、中、下部的Cu2+含量数值相差较大，Cu2+浓度差极化较大，表明实施例1的子分布更为均匀；对比例1电解后中的电解液中阳极泥含量大于实施例1中的阳极泥含量，表明实施例1能够有效的促进阳极泥沉降；实施例1电解过程的电流效率和阴极板增重值均高于对比例1，而实施例1得电耗低于对比例1，表明实施例1相较于对比例1，能够使用更低能耗生产更多的产品。

Claims (10)

1.一种电解装置，包括顶部开口阴极筒(1)、竖直插设于阴极筒(1)内的阳极棒(2)，所述阴极筒(1)内壁与阳极棒(2)之间形成电解腔室(3)，其特征在于：所述阴极筒(1)外壁同轴套装有筒状磁体(4)，所述阴极筒(1)底部设置有与所述电解腔室(3)连通的进液口(5)，所述阴极筒(1)顶部设置有与所述电解腔室(3)连通的出液口(6)，所述进液口(5)与出液口(6)通过循环泵(7)管路连接。
2.如权利要求1所述的一种电解装置，其特征在于：所述电解腔室(3)底部围绕阳极棒(2)呈环形排布有喷射口(8)，所述进液口(5)与喷射口(8)连接。
3.如权利要求1所述的一种电解装置，其特征在于：所述阴极筒(1)底部设置有与所述电解腔室(3)连通的注液口(9)。
4.如权利要求1所述的一种电解装置，其特征在于：所述筒状磁体(4)为圆筒状磁铁或通电螺线管。
5.如权利要求1或4所述的一种电解装置，其特征在于：所述筒状磁体(4)的磁场强度为0.5-1.5T。
6.如权利要求1所述的一种电解装置，其特征在于：所述阴极筒(1)的筒底设置有带有阀门的排泥口(10)。
7.如权利要求1所述的一种电解装置，其特征在于：所述阳极棒(2)上设置有阳极电源接触点，所述阴极筒(1)上设置有阴极电源接触点。
8.如权利要求1所述的一种电解装置，其特征在于：所述阴极筒1的筒底设置有定位杆(11)，所述阳极棒(2)下端设置有与所述定位杆(11)相适配的定位孔(12)。
9.如权利要求1所述的一种电解装置，其特征在于：所述阳极棒(2)上端设置有T形固定杆(13)，所述T形固定杆(13)的横杆端头设置有与所述阴极筒(1)上边沿适配的固定槽(14)。
10.如权利要求1所述的一种电解装置，其特征在于：所述进液口(5)与出液口(6)之间的管路上设置有电解液加热器（15）。
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