CN115161715A - 一种粗镓提纯电解装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电解提纯装置的技术领域，特别是涉及一种粗镓提纯电解装置；其增加电解镓与原料镓的分离机构，减少原料镓和电解镓的混杂现象，提高电解镓的纯度，提高设备的使用可靠性；包括电解池，还包括分隔机构、阴极体、温度调节机构以及两组输出管道，分隔机构左侧和右侧分别设置于阳极区和阴极区，所述阳极区固定设置有阳极板，阴极区底端设置有限位机构，所述阴极体设置为管状，温度调节机构与阴极体连通。

Description

一种粗镓提纯电解装置

技术领域

本发明涉及电解提纯分离的技术领域，特别是涉及一种粗镓提纯电解装置。

背景技术

众所周知，粗镓提纯电解装置是一种用于粗镓提纯过程中，对提纯后电解镓进行分离时所使用的装置，其在电解装置的领域中得到了广泛的使用；现有的粗镓提纯电解装置包括电解池，电解池顶端设置有电解槽；现有的粗镓提纯电解装置使用时将阴极板和阳极板均放置于电解池内，并将电解液进入至电解池内进行电解提纯，现有技术中，镓的电解提纯操作主要在碱性条件下进行，以NaOH和NaGaO₂溶液作为电解液，粗镓作为阳极，铂片或铂棒作为阴极，电解过程中阳极的液态粗镓溶解，电解液中的GaO₂ ^-离子经过迁移到达阴极放电析出；现有的粗镓提纯电解装置使用中发现，原料镓与电解镓较难进行分离，降低了电解镓的纯度，降低设备的使用可靠性。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种粗镓提纯电解装置，增加电解镓与原料镓的分离机构，减少原料镓和电解镓的混杂现象，提高电解镓的纯度，提高设备的使用可靠性。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本申请的一种粗镓提纯电解装置，包括电解池，电解池顶端设置有电解槽；还包括：分隔机构，所述分隔机构固定设置于电解池底端中部，分隔机构左侧和右侧分别设置于阳极区和阴极区，所述阳极区固定设置有阳极板；阴极体，所述阴极体通过移动机构可上下移动于阴极区，所述阴极区底端设置有限位机构，所述阴极体设置为管状；温度调节机构，所述温度调节机构与阴极体连通；收料机构，所述收料机构挂设于阴极体底端；以及两组输出管道，所述两组输出管道分别与电解槽左端和右端连通，所述两组输出管道均连通设置有阀门。

优选的，所述分隔机构包括固定设置于电解槽底端中部的分隔板、设置于分隔板上侧的多组连通孔、设置于分隔板顶端的长型槽、设置于长型槽内的移动板以及与移动板连接的高度调节组件，所述移动板外侧壁与长型槽内侧壁密封接触。

优选的，所述高度调节组件包括设置于移动板中部的第一连接孔、固定设置于第一连接孔内部的第一螺纹管、螺装设置于第一螺纹管内部的第一螺纹杆以及固定设置于第一螺纹杆顶端的第一手轮，所述第一螺纹杆底端与长型槽底端中部可转动连接，所述长型槽上侧中部设置有加固板，所述第一螺纹杆可转动穿过加固板。

优选的，所述移动机构包括固定设置于阴极体前后两端的支架、固定设置于前侧支架前端和后侧支架后端的第二螺纹管、螺装设置于两组第二螺纹管内部的第二螺纹杆以及与两组第二螺纹杆底端连接的驱动组件，所述两组第二螺纹杆底端均与阴极区底端可转动连接。

优选的，所述驱动组件包括固定设置于第二螺纹杆底端的第一连接轴、固定设置于两组第一连接轴底端的第一锥齿轮、啮合设置于两组第一锥齿轮侧端的第二锥齿轮、固定设置于两组第二锥齿轮中部的第二连接轴、固定设置于前侧第二锥齿轮前端的第三连接轴、固定设置于第三连接轴前端的转板以及固定设置于转板前端下侧的把手。

优选的，所述阴极体内设置有腔，所述温度调节机构包括设置于阴极体顶端左右两侧的进水管和出水管，所述进水管和出水管底端分别与腔顶端左侧和腔右下侧连通。

优选的，所述限位机构包括固定设置于阴极区底端中部的伸缩杆、固定设置于伸缩杆顶端的限位板以及绕设于伸缩杆外侧壁的弹簧，所述弹簧顶端和底端分别与限位板底端和阴极区底端连接。

优选的，所述收料机构包括设置于阴极体底端的滑道、设置于滑道内部的滑杆、固定设置于滑杆、设置于阴极体下侧的收料筒以及连接收料筒内侧壁与滑杆的连接杆。

优选的，还包括防护箱，所述防护箱顶端设置有防护槽，所述防护箱设置于电解池底端，所述两组第一连接轴底端可转动插入至防护槽内，所述第三连接轴前端可转动穿出防护箱，所述第二连接轴通过两组固定板与电解池底端连接。

优选的，所述两组第二螺纹杆顶端均固定设置有圆形板。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种粗镓提纯电解装置，具备以下有益效果：在进行电解提纯过程中，首先将电解液放置于电解槽内，将原料镓输入至阳极区内，分隔机构可对阴极区和阳极区进行分隔，阳极的液态粗镓溶解，电解液中的GaO₂ ^-离子经过迁移到达阴极放电析出，阴极体设置于管状可提高表面面积，提高电解效率，此时将温度调节机构对阴极体进行降温至合适温度，使连接镓结晶至表面，电解完成后，通过移动机构将阴极体向上移动出液体表面，此时通过温度调节机构使阴极体温度高于电解镓的熔融温度，将收料机构挂于阴极体底端，使熔融态的电解镓向下输送至收料机构内，以此实现了电解镓与原料镓的分离操作，减少两者的混杂现象，提高电解镓的纯度。

附图说明

图1是本发明的前侧切面图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明中移动机构和温度调节机构等结构的示意图；

图4是本发明中收料机构的结构示意图；

图5是本发明中限位机构的结构示意图；

图6是本发明中分隔机构的结构示意图；

图7是图6的分解结构示意图。

附图中标记：

1、电解池；11、阳极区；12、阴极区；13、阳极板；14、阴极体；

2、分隔机构；21、分隔板；22、连通孔；23、移动板；24、高度调节组件；241、第一螺纹管；242、第一螺纹杆；243、第一手轮；244、加固板；

3、移动机构；31、支架；32、第二螺纹管；33、第二螺纹杆；34、驱动组件；341、第一锥齿轮；342、第二锥齿轮；343、第二连接轴；344、转板；345、把手；

4、限位机构；41、伸缩杆；42、限位板；43、弹簧；

5、温度调节机构；51、进水管；52、出水管；

6、收料机构；61、滑道；62、滑杆；63、收料筒；

7、输出管道；

8、防护箱；

9、圆形板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本申请实施例提供了一种粗镓提纯电解装置，包括电解池1，电解池1顶端设置有电解槽；还包括：

分隔机构2，所述分隔机构2固定设置于电解池1底端中部，分隔机构2左侧和右侧分别设置于阳极区11和阴极区12，所述阳极区11固定设置有阳极板13；

阴极体14，所述阴极体14通过移动机构3可上下移动于阴极区12，所述阴极区12底端设置有限位机构4，所述阴极体14设置为管状；

温度调节机构5，所述温度调节机构5与阴极体14连通；

收料机构6，所述收料机构6挂设于阴极体14底端；以及

两组输出管道7，所述两组输出管道7分别与电解槽左端和右端连通，所述两组输出管道7均连通设置有阀门。

本申请中，在进行电解提纯过程中，首先将电解液放置于电解槽内，将原料镓输入至阳极区11内，分隔机构2可对阴极区12和阳极区11进行分隔，阳极的液态粗镓溶解，电解液中的GaO₂ ^-离子经过迁移到达阴极放电析出，阴极体14设置于管状可提高表面面积，提高电解效率，此时将温度调节机构5对阴极体14进行降温至合适温度，使连接镓结晶至表面，电解完成后，通过移动机构3将阴极体14向上移动出液体表面，此时通过温度调节机构5使阴极体14温度高于电解镓的熔融温度，将收料机构6挂于阴极体14底端，使熔融态的电解镓向下输送至收料机构6内，以此实现了电解镓与原料镓的分离操作，减少两者的混杂现象，提高电解镓的纯度。

具体的，在电解结束后，电解液与原料镓可分别自两组输出管道7输出，并通过阀门对两组输出管道7进行控制。

具体的，在阴极体14向下移动时，限位机构4可对其进行限位，减少阴极体14底端与阴极区12底端接触，影响电解效果。

本申请实施例中，所述分隔机构2包括固定设置于电解槽底端中部的分隔板21、设置于分隔板21上侧的多组连通孔22、设置于分隔板21顶端的长型槽、设置于长型槽内的移动板23以及与移动板23连接的高度调节组件24，所述移动板23外侧壁与长型槽内侧壁密封接触。

本申请中，分隔板21可对阴极区12和阳极区11进行分隔，减少原料镓的传输，同时可根据原料镓的量，使用高度调节组件24对移动板23的高度进行调节，高度调节组件24带动移动板23向上移动时，下侧多组连通孔22被遮挡，此时分隔板21的可使用高度随之变高，原料镓的可放置量增多，反之原料镓的可放置量减少。

具体的，连通孔22设置有多组，可保证离子的通过。

本申请实施例中，所述高度调节组件24包括设置于移动板23中部的第一连接孔、固定设置于第一连接孔内部的第一螺纹管241、螺装设置于第一螺纹管241内部的第一螺纹杆242以及固定设置于第一螺纹杆242顶端的第一手轮243，所述第一螺纹杆242底端与长型槽底端中部可转动连接，所述长型槽上侧中部设置有加固板244，所述第一螺纹杆242可转动穿过加固板244。

本申请中，在使用高度调节组件24时，转动第一手轮243，第一螺纹杆242随之进行转动，在第一螺纹管241的螺装作用下，移动板23随之进行上下移动，移动板23的上下移动过程中可实现对连通孔22的遮挡操作。

具体的，在移动板23设置于长型槽最底端时，移动板23对连通孔22无遮挡。

具体的，加固板244的设置可提高第一螺纹杆242转动的稳定性。

本申请实施例中，所述移动机构3包括固定设置于阴极体14前后两端的支架31、固定设置于前侧支架31前端和后侧支架31后端的第二螺纹管32、螺装设置于两组第二螺纹管32内部的第二螺纹杆33以及与两组第二螺纹杆33底端连接的驱动组件34，所述两组第二螺纹杆33底端均与阴极区12底端可转动连接。

本申请中，在阴极体14进行上下移动时，驱动组件34带动两组第二螺纹杆33进行转动，在螺纹的螺装作用下，两组第二螺纹管32随之进行上下移动，在两组支架31的连接作用下，阴极体14随之进行上下移动。

具体的，所述支架31设置为L型，在增加阴极体14的稳定性的同时，可使阴极体14向上移动至最大限度。

本申请实施例中，所述驱动组件34包括固定设置于第二螺纹杆33底端的第一连接轴、固定设置于两组第一连接轴底端的第一锥齿轮341、啮合设置于两组第一锥齿轮341侧端的第二锥齿轮342、固定设置于两组第二锥齿轮342中部的第二连接轴343、固定设置于前侧第二锥齿轮342前端的第三连接轴、固定设置于第三连接轴前端的转板344以及固定设置于转板344前端下侧的把手345。

本申请中，驱动组件34进行运转时，转动把手345，在转板344与第三连接轴的连接作用下，前侧第二锥齿轮342进行转动，在第二连接轴343与齿的啮合作用下，两组第一锥齿轮341随之进行转动，在两组第一连接轴的连接作用下，两组第一螺纹杆242随之进行转动，以此可带动阴极体14进行上下移动。

具体的，两组第一连接轴和第三连接轴均通过轴承分别与电解池1底端与防护箱8前端可转动连接。

本申请实施例中，所述阴极体14内设置有腔，所述温度调节机构5包括设置于阴极体14顶端左右两侧的进水管51和出水管52，所述进水管51和出水管52底端分别与腔顶端左侧和腔右下侧连通。

本申请中，在对阴极体14进行温度控制时，将温度调节用水自进水管51传输至腔内并自出水管52输出，以此可实现对阴极体14的温度的调节。

本申请实施例中，所述限位机构4包括固定设置于阴极区12底端中部的伸缩杆41、固定设置于伸缩杆41顶端的限位板42以及绕设于伸缩杆41外侧壁的弹簧43，所述弹簧43顶端和底端分别与限位板42底端和阴极区12底端连接。

本申请中，在阴极体14向下移动时，阴极体14底端首先接触限位板42，弹簧43被压缩，伸缩杆41缩短，以此可阴极体14底端触底的现象。

具体的，限位板42设置为长型板，可实现与管状的阴极体14底端接触的效果。

本申请实施例中，所述收料机构6包括设置于阴极体14底端的滑道61、设置于滑道61内部的滑杆62、固定设置于滑杆62、设置于阴极体14下侧的收料筒63以及连接收料筒63内侧壁与滑杆62的连接杆。

本申请中，在需要对电解镓进行收料时，将滑杆62自滑道61前侧插入，并向后侧推入至最后端，此时收料筒63即可对电解镓进行收料。

具体的，在收料结束后，将收料筒63向前拉动并取下。

具体的，滑道61与水平面具有一定的角度倾斜，滑道61前侧高于后侧，可减少滑杆62自滑道61内滑落的现象，可减少收料筒63的脱落。

本申请实施例中，还包括防护箱8，所述防护箱8顶端设置有防护槽，所述防护箱8设置于电解池1底端，所述两组第一连接轴底端可转动插入至防护槽内，所述第三连接轴前端可转动穿出防护箱8，所述第二连接轴343通过两组固定板与电解池1底端连接。

本申请中，防护箱8可对第一锥齿轮341等结构进行防护，增加支撑力的同时可减少磕碰损坏。

本申请实施例中，所述两组第二螺纹杆33顶端均固定设置有圆形板9。

本申请中，圆形板9的设置可对第二螺纹管32进行限位。

该粗镓提纯电解装置在使用时，在进行电解提纯过程中，首先将电解液放置于电解槽内，将原料镓输入至阳极区11内，分隔机构2可对阴极区12和阳极区11进行分隔，可根据原料镓的量，对分隔板21的可使用高度调节组件24对移动板23的高度进行调节，高度调节组件24带动移动板23向上移动时，下侧多组连通孔22被遮挡，此时分隔板21的可使用高度随之变高，原料镓的可放置量增多，反之原料镓的可放置量减少，阳极的液态粗镓溶解，电解液中的GaO₂ ^-离子经过迁移到达阴极放电析出，阴极体14设置于管状可提高表面面积，提高电解效率，此时将温度调节机构5对阴极体14进行降温至合适温度，使连接镓结晶至表面，电解完成后，转动把手345，在转板344与第三连接轴的连接作用下，前侧第二锥齿轮342进行转动，在第二连接轴343与齿的啮合作用下，两组第一锥齿轮341随之进行转动，在两组第一连接轴的连接作用下，两组第一螺纹杆242随之进行转动，以此可带动阴极体14向上移动出液体表面，此时通过温度调节机构5使阴极体14温度高于电解镓的熔融温度，将滑杆62自滑道61前侧插入，并向后侧推入至最后端，此时收料筒63即可对电解镓进行收料，使熔融态的电解镓向下输送至收料机构6内，以此实现了电解镓与原料镓的分离操作，减少两者的混杂现象，提高电解镓的纯度。

应当指出，在说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等表示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语未必是指同一实施例。此外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合明确或未明确描述的其他实施例实现这样的特征、结构或特性处于本领域技术人员的知识范围之内。

应当容易地理解，应当按照最宽的方式解释本公开中的“在……上”、“在……以上”和“在……之上”，以使得“在……上”不仅意味着“直接处于某物上”，还包括“在某物上”且其间具有中间特征或层的含义，并且“在……以上”或者“在……之上”不仅包括“在某物以上”或“之上”的含义，还可以包括“在某物以上”或“之上”且其间没有中间特征或层（即，直接处于某物上）的含义。

此外，文中为了便于说明可以使用空间相对术语，例如，“下面”、“以下”、“下方”、“以上”、“上方”等，以描述一个元件或特征相对于其他元件或特征的如图所示的关系。空间相对术语意在包含除了附图所示的取向之外的处于使用或操作中的器件的不同取向。装置可以具有其他取向（旋转90度或者处于其他取向上），并且文中使用的空间相对描述词可以同样被相应地解释。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种粗镓提纯电解装置，包括电解池（1），电解池（1）顶端设置有电解槽；其特征在于，还包括：

分隔机构（2），所述分隔机构（2）固定设置于电解池（1）底端中部，分隔机构（2）左侧和右侧分别设置于阳极区（11）和阴极区（12），所述阳极区（11）固定设置有阳极板（13）；

阴极体（14），所述阴极体（14）通过移动机构（3）可上下移动于阴极区（12），所述阴极区（12）底端设置有限位机构（4），所述阴极体（14）设置为管状；

温度调节机构（5），所述温度调节机构（5）与阴极体（14）连通；

收料机构（6），所述收料机构（6）挂设于阴极体（14）底端；以及

两组输出管道（7），所述两组输出管道（7）分别与电解槽左端和右端连通，所述两组输出管道（7）均连通设置有阀门。

2.根据权利要求1所述的一种粗镓提纯电解装置，其特征在于，所述分隔机构（2）包括固定设置于电解槽底端中部的分隔板（21）、设置于分隔板（21）上侧的多组连通孔（22）、设置于分隔板（21）顶端的长型槽、设置于长型槽内的移动板（23）以及与移动板（23）连接的高度调节组件（24），所述移动板（23）外侧壁与长型槽内侧壁密封接触。

3.根据权利要求2所述的一种粗镓提纯电解装置，其特征在于，所述高度调节组件（24）包括设置于移动板（23）中部的第一连接孔、固定设置于第一连接孔内部的第一螺纹管（241）、螺装设置于第一螺纹管（241）内部的第一螺纹杆（242）以及固定设置于第一螺纹杆（242）顶端的第一手轮（243），所述第一螺纹杆（242）底端与长型槽底端中部可转动连接，所述长型槽上侧中部设置有加固板（244），所述第一螺纹杆（242）可转动穿过加固板（244）。

4.根据权利要求3所述的一种粗镓提纯电解装置，其特征在于，所述移动机构（3）包括固定设置于阴极体（14）前后两端的支架（31）、固定设置于前侧支架（31）前端和后侧支架（31）后端的第二螺纹管（32）、螺装设置于两组第二螺纹管（32）内部的第二螺纹杆（33）以及与两组第二螺纹杆（33）底端连接的驱动组件（34），所述两组第二螺纹杆（33）底端均与阴极区（12）底端可转动连接。

5.根据权利要求4所述的一种粗镓提纯电解装置，其特征在于，所述驱动组件（34）包括固定设置于第二螺纹杆（33）底端的第一连接轴、固定设置于两组第一连接轴底端的第一锥齿轮（341）、啮合设置于两组第一锥齿轮（341）侧端的第二锥齿轮（342）、固定设置于两组第二锥齿轮（342）中部的第二连接轴（343）、固定设置于前侧第二锥齿轮（342）前端的第三连接轴、固定设置于第三连接轴前端的转板（344）以及固定设置于转板（344）前端下侧的把手（345）。

6.根据权利要求5所述的一种粗镓提纯电解装置，其特征在于，所述阴极体（14）内设置有腔，所述温度调节机构（5）包括设置于阴极体（14）顶端左右两侧的进水管（51）和出水管（52），所述进水管（51）和出水管（52）底端分别与腔顶端左侧和腔右下侧连通。

7.根据权利要求6所述的一种粗镓提纯电解装置，其特征在于，所述限位机构（4）包括固定设置于阴极区（12）底端中部的伸缩杆（41）、固定设置于伸缩杆（41）顶端的限位板（42）以及绕设于伸缩杆（41）外侧壁的弹簧（43），所述弹簧（43）顶端和底端分别与限位板（42）底端和阴极区（12）底端连接。

8.根据权利要求7所述的一种粗镓提纯电解装置，其特征在于，所述收料机构（6）包括设置于阴极体（14）底端的滑道（61）、设置于滑道（61）内部的滑杆（62）、固定设置于滑杆（62）、设置于阴极体（14）下侧的收料筒（63）以及连接收料筒（63）内侧壁与滑杆（62）的连接杆。

9.根据权利要求8所述的一种粗镓提纯电解装置，其特征在于，还包括防护箱（8），所述防护箱（8）顶端设置有防护槽，所述防护箱（8）设置于电解池（1）底端，所述两组第一连接轴底端可转动插入至防护槽内，所述第三连接轴前端可转动穿出防护箱（8），所述第二连接轴（343）通过两组固定板与电解池（1）底端连接。

10.根据权利要求9所述的一种粗镓提纯电解装置，其特征在于，所述两组第二螺纹杆（33）顶端均固定设置有圆形板（9）。

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