CN1318649C - 从氯化物水溶液中电解提纯金属的电解装置 - Google Patents

Abstract

一种从氯化物水溶液中电解提纯金属的电解装置，包括至少一个电解槽，槽内有交替平行排列的阴极和不溶阳极，还包括一个整体固定的带有阳极导电板并呈立体布置的阳极导电架，和一个带有阴极导电板的阴极导电架，所述阳极导电架的上方设置一阳极罩，在所述电解槽侧面居中电解液平面以上位置设一回收管道。本发明结构简单，组装、维修方便，易于操作；提供了一个立体导电系统，增加了导电板与极板间的接触面积提高了导电效率，使单位产量电耗下降，缩小了极间距，使耗电量有所减少，导电材料用量减少；有效阻止有害气体泄漏，减少大气污染和对操作人员的身体损害；加工工序减少，操作程序简单，减轻了操作劳动强度。

Description

从氯化物水溶液中电解提纯金属的电解装置

技术领域：本发明涉及不溶阳极的金属氯化物水溶液电解有色金属、稀贵金属的精炼工艺设备领域，具体说是一种从氯化物水溶液中电解提纯金属的电解装置。

背景技术：目前，在世界及我国湿法冶金行业中，公知的较为先进的从氯化物水溶液中生产高纯有色金属的方法，一般采用不溶阳极电解法。美国专利3.959.111指出了这种方法的全部装置：“用于从有关的氯化物水溶液中电解生产金属的电解池，至少有一个电解槽，在槽体的纵向方向上交替竖列的阴极和不溶阳极，每个阳极都装在一只阳极袋内，阳极袋面朝阴极的侧面由一块隔膜构成，该电解槽另外还有捕集和回收电解时产生的氯气的装置，排除电解液表面产生的气体的装置，从每个阴极底部向槽底鼓气的装置以及用于安放和固定阴极、阳极和阳极袋位置的带有齿孔的U字型导轨定位装置。”该专利提供的装置做为目前湿法冶金行业较为流行的定型装置广为使用，在实际生产中有以下问题未能得到解决，也是该专利存在的缺陷：

1、在槽体的纵向方向上竖列的阴极和不溶阳极分别用导电棒悬挂放置在同一平面，考虑到导电棒间的安全距离和操作等因素，对各极间摆放的距离相对较大，导致整个电解槽体体积相对较大，造成生产效率相对较低，由于众多单独摆放的导电棒和极板，迫使操作人员在槽面上作业的时间相对较长，劳动强度大。

2、由于极间距离较大，故电阻也相应增大，电能消耗相对较高，造成一定的浪费。

3、金属氯化物水溶液电解过程中，氯气在阳极上放出，同时在高温下还有酸性等到有害蒸气产生，美国专利3.959.111提出的把板状不溶阳极分别装在一个阳极袋内，再在袋子上方装一个捕集和回收电解时产生的氯气和有害蒸气装置，组成一个小阳极室，如果一个电解槽有n个阳极，就需要有n个此装置和n根回收气体的支管及一根主管组成；以保证n个小阳极室内产生的有害气体被抽出。该技术在氯气回收及有害蒸气回收方面的主要缺陷是：由于多个小阳极室本身的动密封点多，回收气体的管道复杂，对阳极室制作及隔膜质量要求严格，设施结构零乱、材料用量大、制造成本高，对回收气体的负压控制的精度要求高，难以掌握和控制，在实际生产中造成有害气体泄漏严重。

发明目的：本发明的目的之一是提供一个体积小、结构简单、生产效率高、操作方便、槽面作业时间很短，便于维护的电解装置。目的之二是提供一个节能，具有高电流效率的电解装置。目的之三是提供一个材料用量少，造价较低，经济耐用的电解装置。目的之四是提供一个能有效防止有害气体泄漏的环保电解装置。

技术方案：一种从氯化物水溶液中电解提纯金属的电解装置，包括至少一个电解槽，槽内有交替平行排列的阴极和不溶阳极，还包括一个整体固定的带有阳极导电板并呈立体布置的阳极导电架，和一个带有阴极导电板的阴极导电架，所述阳极导电架的上方设置一阳极罩，在所述电解槽侧面居中电解液平面以上位置设一回收管道。

所述的阳极导电架是一个由金属制成的与所述电解槽平面内径相同的框架，所述阳极导电板沿电解槽纵向竖列排列固定，全部阳极导电板的上端比整个框架的上沿低5mm，上述阳极导电板上挂有阳极板。

阳极罩由一块玻璃钢或PC制成的凹型盘状罩体，上有平行排列的n个穿过罩体上下贯通的阴极池孔和电解液补充管，所述阴极池孔的上部高出罩平面20mm，在上述阴极池孔与电解液补充管相邻的一端有一侧孔，所述阴极池孔的下部装一隔膜袋，所述电解液补充管与所述平行排列的阴极池孔并行，在与每个阴极池孔侧端的对应处，留有液体溢流孔，为阴极池补充电解液。

所述的阴极导电架由槽内自上而下立体布置的阴极导电板、密封盖、加强筋和吊勾组成，上述阴极导电板两列并排固定在阴极导电架上，与密封盖成为一体，密封盖上部设有加强筋和吊勾，每个阴极导电板的下部带有挂勾，其上挂阴极板。

有益效果：

1、结构简单，组装、维修方便，易于操作。

2、提供了一个立体导电系统，本装置设计的阴极导电板10和阳极导电板20均为立式布置，其有益之处一是由传统的点连接形式改为线、面连接增加了导电板与极板间的接触面积提高了导电效率，使单位产量电耗下降，二是最大限度地缩小了极间距，与现行的不溶阳极电解装置相比相同体积的电解槽内可容纳的阴阳极数增加了3倍以上，同时由于极间距缩小，也能使耗电量有所减少，整体立式设计的阴极、阳极导电架与传统的导电棒连接方式相比，导电材料用量减少了50％节约了制造成本，这是本发明的先进性所在。

3、提供了一个环保的电解装置：一个整体的阳极罩将槽内的阳极板全部罩在下面，形成了一个大阳极室，一根回收氯气及有害蒸气的管道18，在任意负压下就能够很好的将阳极室内的有害气体抽去，与传统的小阴极室(即每片阳极都有一个阳极室)和多根回收有害气体的管道组成有害气体回收装置相比，动密点大大减少，可有效阻止有害气体泄漏，减少大气污染和对操作人员的身体损害。

4、加工工序减少，操作程序简单：本发明设计阴极板7的吊挂方式改订耳安装为打孔安装。阳极板的吊挂方式也由订耳安装改为打孔吊挂安装。这一改进一是减少了阴极板和阳极板的多道加工工序，节约了制作挂耳所用的材料，二是方便了安装，改穿装为挂装，减少了操作人数，穿装至少需要2人合作才能完成，而挂装只需1人即可，减轻了操作劳动强度。

附图说明：

图1是本发明结构示意图

图2是本发明侧视图

图3是本发明立体视图

图4是阳极导电架示意图

图5是阳极导电架立体图

图6是阴极导电架组合示意图

图7是阴极导电架侧视图

图8是阴极导电架立体图

图9是阳极罩示意图

图10是阳极罩剖视示意图

图11是阳极板示意图

图12是阴极板示意图

图13是另一种实施方式的阳极导电架示意图

具体实施方式：下面结合附图对本发明做进一步详细叙述：

一种从氯化物水溶液中电解提纯金属的电解装置，包括至少一个电解槽，槽内有交替平行排列的阴极和不溶阳极，一个整体固定的带有阳极导电板20、呈立体布置的阳极导电架3，和一个带有阴极导电板10的阴极导电架，所述阳极导电架3的上方设置一阳极罩4，在所述电解槽1侧面居中电解液平面以上位置设一回收管道18。

所述的阳极导电架3是一个由金属制成的与所述电解槽1平面内径相同的框架，所述阳极导电板20沿电解槽1纵向竖列排列固定在导电架3上，全部阳极导电板20的上端比整个框架的上沿低5mm，上述阳极导电板20上挂有阳极板6。

所述的阳极板6是由金属钛材涂贵金属的不溶金属板，其上部弯制成U型挂勾。

所述的阳极罩4由一块玻璃钢或PC制成的凹型盘状罩体，上有平行排列的n个穿过罩体上下贯通的阴极池孔19和电解液补充管(5)，所述阴极池孔19的上部高出罩平面20mm，在上述阴极池孔19与电解液补充管5相邻的一端有一侧孔23，阴极池孔的下部装一隔膜袋8，所述电解液补充管5与所述平行排列的阴极池孔19并行，在与每个阴极池孔19侧端的对应处，留有液体溢流孔22，为阴极池补充电解液。

所述的阴极导电架由槽1内自上而下立体布置的阴极导电板10、密封盖2、加强筋11和吊勾9组成，上述阴极导电板10两列并排固定在密封盖2上成为一体，密封盖2上部设有加强筋11和吊勾9，每个阴极导电板10的下部带有挂勾，其上挂阴极板7。

参阅图示，本发明在电解装置槽1中有阳极板6，阴极板7及一槽含金属氯化物的电解液。阳极是不溶性的，它是由金属钛材涂加一层贵金属的材料制成，每个阳极板6都悬挂在平行布置在阳极导电架3上的阳极导电板20上。阳极导电板20呈直立状固定在阳极导电架3上，制作成挂勾型的阳极板6与阳极导电板20成线状连接，方便了操作，增加了导电效率。导电板的布置比导电架的框的上沿低5mm(阳极板挂勾的厚度)，这样可以使组装成形后的装置间的相互咬合，同时也增加了阳极板与阳极导电板的压力，使连接更为牢靠。阳极导电架3的一端有母线13与供电系统的正极相连。阳极导电架3用镙丝17固定在槽体1上，也可将阳极导电架制作成翻边压在槽体上，这样即可以使阳极导电架能放置在适应的位置，又可以对槽体起到加强的作用，防止槽体因内容压力大向外膨胀，用于固定阳极架3和槽体1的镙丝孔在电解液14面的上方，不会造成电解液泄漏。

为了完全的捕集和回收电解过程中在阳极产生的氯和其它有害蒸气，在阳极导电架3的上方配置了由n个阴极池孔19、电解液补充管道5(耐酸碱腐蚀材料制成)、氯气及有害蒸气回收管18(耐次氯酸腐蚀材料制成)组成的玻璃钢或PC制的阳极罩4，阳极罩把电解槽内的阳极区与周围空气隔开，形成了一个大阳极室，使整个电解槽内的阳极所产生的氯气及其它有害蒸气在密闭的状态下由一根回收管道进行回收。阳极罩4压在阳极导电架3上，或用n个镙丝21与槽体1相连接。平行布置在阳极罩体4上的阴极池孔19呈上下不对称布置，其上部高出罩面20mm，在与电解液补充管相邻的端头有一侧孔23接受由补液管溢流的电解液沿池孔壁流入，其下部延至电解液面以下，即可以阻断阳极池内产生的氯气及有害气体从阴极池孔中泄漏，又是隔膜袋8的固定支架。电解液补充管5与平行排列的阴极池孔19并行，在管与阴极池相邻的对应处各有一个液体溢流孔22。电解补充液由孔22中流出，经对应的阴极池孔端的导液孔23沿池孔壁流入阴极池19中，可防止电解液直接滴入池中与液面形成的飞溅液体对阴极板16的上部和阴极导电板10相接触部位的腐蚀，影响导电效果。

氯气及有害蒸气回收管18固定在槽体1的侧面居中部电解液面的上方，利用随意单位的负压抽取在阳极罩以下聚集的气体。

阳极罩4的上方是由n组并列成两行的阴极导电板10与密封盖2成一体的阴极导电架，阴极导电架上方还安装了加强筋骨11、吊勾9及阴极导电母线12；也可将母线12去掉，在槽体端头上部与阴极导电架相接的平面上固定阴极导电母线更加方便。并行排列的每组阴极导电板10的间距与阳极罩4上面的阴极池孔19的中心距相同。吊勾9加强筋11与密封盖成为一体方便了整池n个阴极板7一次从池内提出，减少了槽面作业时间。阴极板7由金属始极板制成，在其上方距上边沿15mm处平行打2个方孔16，孔的尺寸为高20mm、宽15mm，孔的左右距离与阴极导电板20上的挂勾相同，能方便挂在阴极导电板20上，减轻了劳动强度，减少了阴极板7加工程序。

阳极导电架3和带有阴极导电板10的密封盖2，除与极板接触的界面进行涂银处理以增加导电性外，其余部分均覆有塘瓷或PC，增加了防腐性，使之经久耐用。

在槽体1的端侧，配置了带有密封盖板24和能够调节液面高度的溢流环15的溢流装置，可根据需要调节液面高度。

Claims (9)

1、一种从氯化物水溶液中电解提纯金属的电解装置，包括至少一个电解槽，槽内有交替平行排列的阴极和不溶阳极，其特征在于它还包括一个整体固定的带有阳极导电板(20)、并呈立体布置的阳极导电架(3)，和一个带有阴极导电板(10)的阴极导电架，所述阳极导电架(3)的上方设置一阳极罩(4)，在所述电解槽(1)侧面居中电解液平面以上位置设一回收管道(18)。

2、根据权利要求1所述的一种从氯化物水溶液中电解提纯金属的电解装置，其特征在于所述的阳极导电架(3)是一个由金属制成的与所述电解槽(1)平面内径相同的框架，所述阳极导电板(20)沿电解槽(1)纵向竖列排列固定，全部阳极导电板(20)的上端比整个框架的上沿低5mm，上述阳极导电板(20)上挂有阳极板(6)。

3、根据权利要求2所述的一种从氯化物水溶液中电解提纯金属的电解装置，其特征在于所述的阳极板(6)是由金属钛材涂贵金属的不溶金属板，其上部弯制成U型挂勾。

4、根据权利要求1所述的一种从氯化物水溶液中电解提纯金属的电解装置，其特征在于所述的阳极罩(4)为一块玻璃钢或PC制成的凹型盘状罩体，上有平行排列的n个穿过罩体上下贯通的阴极池孔(19)和电解液补充管(5)，所述阴极池孔(19)的上部高出罩平面20mm，在上述阴极池孔(19)与电解液补充管(5)相邻的一端有一侧孔(23)，阴极池孔的下部装一隔膜袋(8)，所述电解液补充管(5)与所述平行排列的阴极池孔(19)并行，在与每个阴极池孔(19)侧端的对应处，留有液体溢流孔(22)，为阴极池补充电解液。

5、根据权利要求1所述的一种从氯化物水溶液中电解提纯金属的电解装置，其特征在于所述的阴极导电架由槽(1)内自上而下立体布置的阴极导电板(10)、密封盖(2)、加强筋(11)和吊勾(9)组成，上述阴极导电板(10)两列并排固定在阴极导电架上，与密封盖(2)成为一体，密封盖(2)上部设有加强筋(11)和吊勾(9)，每个阴极导电板(10)的下部带有挂勾，其上挂阴极板(7)。

6、根据权利要求5所述的一种从氯化物水溶液中电解提纯金属的电解装置，其特征在于所述的阴极板(7)是一块金属始极板，在其上方距上边沿15mm处平行订出两个方孔(16)，孔的左右距离与阴极导电板(20)上的挂勾相同。

7、根据权利要求1或2所述的一种从氯化物水溶液中电解提纯金属的电解装置，其特征在于所述的阳极导电架(3)用镙丝(17)固定在槽体(1)上。

8、根据权利要求1或2所述的一种从氯化物水溶液中电解提纯金属的电解装置，其特征在于所述的阳极导电架(3)也可制作成翻边压在槽体(1)上。

9、根据权利要求1所述的一种从氯化物水溶液中电解提纯金属的电解装置，其特征在于所述的阳极导电架(3)框体一端固定连接一导电母线(13)。

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