CN1863943A - 制造从水溶液中电解提取金属的池槽的膜片元件的方法以及膜片元件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于从水溶液中电解提取金属的池槽的膜片元件和制作该膜片元件的方法。膜片元件由膜片织物形成，包含至少一个具有垂直边缘和水平边缘的侧表面，其中膜片元件的至少一个侧表面的至少一个边缘由电绝缘边缘部分形成，该边缘部分具有预定宽度，其比电阻是侧表面的中间部分的比电阻的至少5倍。本发明保证了降低用于电化学反应器的膜片池槽的制造和工作的材料和人工成本。

Description

制造从水溶液中电解提取金属的池槽 的膜片元件的方法以及膜片元件

技术领域

本发明涉及冶金，具体地，涉及重有色金属的冶炼，更具体地，涉及制作用于——例如镍、钴等——的膜片池槽的结构零件的方法。

背景技术

众所周知电解用作金属制造工艺中的一个阶段(Yu.V.Baimakov& A.I.Zhurin，Electrolysis in Hydrometallurgy(湿法冶金中的电解)，Ferrous and Non-Ferrous Metallurgy Publishers，Moscow，1963，pp.136-142，316-327，362-363)。电解通常发生在装备有电解液、正电极——即阳极——和负电极——即阴极——的水浴中。例如，在镍的电解提取中，阳极通常是由铅铸成的板或其它“可溶”阳极，而阴极为薄的涂镍板。在电极时间施加电场，由于电场的影响，在工作过程中从溶液中释放或从阳极上溶解下来的金属——例如镍——呈层状沉积在阴极表面上。

取决于个案，阳极或阴极安置在由框架和膜片元件组成的膜片池槽中。框架通常为U形或矩形零件，包括一对垂直梁，以及下和上支承梁。框架的垂直梁和下支承梁呈斜槽形以提供屏蔽在阴极边缘上的枝状生长，可由木头、塑料或由塑料来绝缘的金属制成。

膜片元件通常是由膜片织物制成的袋状零件，包住框架。作为替代，可以通过合适的紧固部件将片状膜片零件置于框架两侧(D.J.Robinson and F.Day，Cathode Boxes and Anode Bags(ElectrodeContainers)in Electrometallurgy(电解冶金中的阴极盒和阳极袋(电极容器))，ALTA 2000 Nickel/Cobalt-6，Technical Proceedings，Technical Session 8，May 15，2000)。

膜片织物通常是亚麻防水布、亚麻/的确良织物或合成纤维制成的织物，例如聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇等。膜片织物需要表现出最小电阻、预定电解液流通能力以及化学阻性。

在电解中，通过进料道将补充溶液传送到膜片池槽所确定的空间中。不需要的颗粒被从工作过程转移到放电道中。

与本发明最相近的现有技术有：

-制作用于从水溶液中电解提取金属的池槽的膜片元件的方法，该方法包含由膜片织物形成片状或袋状元件的步骤，该元件包含至少一个具有垂直边缘和水平边缘的侧表面(D.J.Robinson and F.Day，Cathode Boxes and Anode Bags (Electrode Containers)inElectrometallurgy(电解冶金中的阴极盒和阳极袋(电极容器))，ALTA2000 Nickel/Cobalt-6，Technical Proceedings，Technical Session 8，May 15，2000)；

-用于从水溶液中电解提取金属的池槽的膜片元件，该元件由膜片织物形成，包含至少一个具有基本垂直的边缘和基本水平的边缘的侧表面(D.J.Robinson and F.Day，Cathode Boxes and Anode Bags(Electrode Containers)in Electrometallurgy(电解冶金中的阴极盒和阳极袋(电极容器))，ALTA 2000 Nickel/Cobalt-6，TechnicalProceedings，Technical Session 8，May 15，2000)。

在用于电解提取镍的池槽中进行的实际试验显示，在电解期间，在阳极和阴极之间的电场在靠近框架的地方出现变形，结果金属在框架和膜片元件之间分层沉积。另外，在阴极和阳极从电解液水浴中无数次放电之后，导电固体颗粒(阳极浆、阴极碎片、海绵铜，等)积聚在框架表面上，早在工作20天之后，特别是在大电流密度(高于250A/m²)情况下，框架表面变得导电。结果，框架不在作为屏蔽，因此，沿阴极边缘生长出枝状体。另外，分层金属破坏膜片织物。

前述不足干扰了制作且损害了产品质量。此外，更换损坏的膜片需要很大成本。

发明内容

本发明的目的在于提供制作用于从水溶液中电解提取金属的池槽的独特膜片元件的方法，该方法确保了不依赖于膜片织物电学特性、框架和电解液参数的无扰动工作过程，还包括了具有无需切割的致密光滑边缘的高质量阴极金属的制作。

除了前述目的之外，本发明减少了用于电解液水浴的膜片池槽的制造和工作的材料和人工，而且由于减少了金属废料，从而改善了阴极金属质量。

在制作用于从水溶液中电解提取金属的池槽的膜片元件的方法中实现了上述目的，该方法包含由膜片织物形成片状或袋状元件的步骤，该元件包含至少一个具有垂直边缘和水平边缘的侧表面，其中根据本发明，膜片元件的至少一个侧表面的至少一个边缘具有电绝缘边缘部分，该部分具有预定宽度和至少5倍于侧表面中间部分的比电阻的比电阻。

关于膜片元件的电阻术语“比”用于此处指的是与膜片元件所测量的部分的面积相关的电阻。

术语“织物”用于此处指的是由单独的线或纤维制成的编织或非编织材料；编织材料(即编织织物)用于优选实施方案中。

在本发明的优选实施方案中，具有预定宽度的电绝缘边缘部分形成在膜片元件的至少一个侧表面的至少一个垂直边缘处和水平边缘处，从而由边缘部分确定的导电窗口形成在侧表面的中间部分中。

在本发明的另一优选实施方案中，用电绝缘材料在膜片织物的至少一个表面上处理膜片元件边缘部分。

在本发明的另一优选实施方案中，膜片织物的边缘部分具有线或单独的纤维，它们至少具有由电导率小于中间部分中的线或纤维的材料的电导率的材料制成的外表面。

在本发明的另一优选实施方案中，具有边缘部分的一个或多个膜片预件在膜片元件的所述形成之前形成。

在本发明的另一优选实施方案中，在形成片状或袋状元件之前，由膜片织物形成原始细长网，在原始网中形成几个连续的膜片预件，从原始网上分离出单独的膜片预件。

在本发明的另一优选实施方案中，通过用熔化预件边缘部分的材料或给出(沉积)在侧表面边缘部分中的材料所形成的焊缝将侧表面的垂直边缘紧密结合到一起而形成具有至少两个侧表面的袋状膜片元件。

在本发明的另一优选实施方案中，通过热焊法形成膜片元件。

在本发明的另一优选实施方案中，通过提供电绝缘边缘部分形成要用于阴极池槽的膜片元件，该边缘部分的比电阻是侧表面中间部分的电阻的至少50倍。

另外，在用于从水溶液中电解提取金属的池槽的膜片元件中实现了前述目的，该膜片元件由膜片织物形成，包含至少一个具有垂直边缘和水平边缘的侧表面，其中根据本发明，膜片元件的至少一个侧表面的至少一个边缘由电绝缘边缘部分形成，该边缘部分具有预定宽度，且其比电阻至少为侧表面中间部分的比电阻的5倍。

在膜片元件的优选实施方案中，膜片元件的侧表面的垂直边缘和水平边缘具有电绝缘边缘部分，该边缘部分具有预定宽度，从而在侧表面的中间部分确定了具有更好导电性的窗口。

在膜片元件的另一优选实施方案中，就渗透性而言，电绝缘边缘部分比侧表面的中间部分更致密。

在膜片元件的另一优选实施方案中，通过用电绝缘材料处理膜片织物形成了至少一个边缘部分。

在膜片元件的另一优选实施方案中，所述至少一个边缘部分包括线或单独的纤维，至少外表面由导电性比中间部分中的线或纤维材料的导电性更差的材料制成。所述至少一个边缘部分优选地通过添加由电绝缘材料(即具有更差导电性的材料)制成的线而形成。

在另一优选实施方案中，膜片元件为具有一个开口边缘并通过热焊法装配成的袋。

在膜片元件的另一优选实施方案中，当在阴极池槽中使用膜片元件时，膜片元件的边缘部分的比电阻是中间部分的比电阻的至少50倍。

实际试验显示使用具有如上面所描述的那样制成的膜片元件的膜片池槽在电解工作过程中提供了最大的阴极边缘电绝缘。

带有具有预定宽度和声称的比电阻的电绝缘边缘部分的膜片元件的至少一个侧表面的给出使得可能避免由框架引起的电场变形和离子移动。用作屏蔽，电绝缘边缘部分阻止了在阴极边缘上的枝状生长。电绝缘边缘部分防止了金属沉积(成层)在框架和膜片之间，可以避免对膜片元件的破坏。

具有预定宽度的电绝缘边缘部分至少在膜片元件的至少一个侧表面的垂直边缘和水平边缘上的形成以形成由边缘部分确定且位于侧表面中间部分中的导电窗口确定了膜片元件的侧表面的有效面积，从而在电场中移动的离子仅透过侧表面的中间部分，即，电流是“聚焦的”，这从根本上提高了电解的效率。释放在电极处的金属的质量也相应提高。

实际试验显示边缘部分的宽度可根据每个特定情形来选择。边缘部分通常从膜片元件的外边缘延伸5-15cm到内部，即向膜片元件的中间部分延伸。

已经发现在膜片元件的形成之前制作一个或多个具有前述电绝缘边缘部分是有利的。

实际试验显示通过使膜片元件的边缘部分就渗透性来说比侧表面的中间部分更致密，以及通过用电绝缘材料处理至少在膜片织物的一个侧表面处的边缘部分，膜片元件的边缘部分能够变得电绝缘。电绝缘材料可以是，例如，下列材料之一：聚氯乙稀、聚乙烯树脂、聚尿烷、硅树脂、聚丁二烯橡胶、聚氯丁烯，等。边缘部分可通过，例如，溅射、注入、滚轧、刷光或使用像丝网印刷技术这样的印刷方法来处理。处理可以在织物的一侧上或两侧上进行。

另外，已经发现电绝缘边缘部分可以在制作膜片织物的过程中形成。

在这一情形中，边缘部分包括线或单独的纤维，至少具有由导电性比中间部分中的线或纤维的材料更差的材料制成的外表面。边缘部分与中间部分的不同之处还可以是具有另外的具有更差导电性的表面的线。在后一情形中，边缘部分就渗透性而言进一步表现出更好的密度。

用于此处的短语“至少外表面”意味着线或纤维从核心到表面可具有不同的成分。例如，膜片织物(编织织物)可由具有核心导电性相对较好而表面层绝缘——具有更差导电性并覆盖核心——的纤维或线制成(编织成)。当随后通过化学试剂或通过加热将表面层从中间部分的线上除去时，线的核心暴露出来，从而将在膜片元件的中间形成具有非常好的导电性的部分。在这一情形中，由于绝缘表面层将依然覆盖边缘部分中的线，边缘部分将具有差的导电性。

如果需要的话，可自然地组合不同的制造方法。

在实际试验过程中已经找到了形成膜片元件的最佳次序，包括下列步骤：在由膜片织物形成片状或袋状元件之前形成原始细长网；在原始网中形成几个连续的膜片预件；从原始网上分离出单独的膜片预件；并由一个或多个膜片预件形成膜片元件，这充分降低了材料和人工成本。为了进一步帮助膜片元件在框架上的安装，纵向边缘部分可以远离原始细长网的外纵向边缘。

试验还显示，通过紧密结合侧表面的垂直边缘形成袋状膜片元件和通过熔化预件边缘的材料或沉积在侧表面的边缘部分上的材料形成焊缝充分延长了用于电解提取金属的池槽的寿命。

焊缝可通过用热空气在加热的滚筒之间吹或滚来加热/熔化边缘部分而形成。在结合过程中另一零件可以置于焊缝区域中以提供所需的焊缝强度和密度。

如果根据要使用的结合技术选择用于膜片织物和/或边缘/焊缝部分的材料来形成焊缝就更容易。

袋状膜片元件可通过使用热焊——例如高频或超声焊接——方法来组装。

进一步已经发现延伸到网的外边缘的边缘部分优选地用电绝缘材料来处理，该电绝缘材料不但表现出所需的电绝缘特性，还适合于形成焊缝。焊缝的强度基本取决于所选的电绝缘材料。

实际试验显示要用于阴极池槽的膜片元件的边缘部分的比电阻需要是其侧表面的中间部分的比电阻的至少50倍。

将膜片元件的边缘部分的比电阻增大少于50倍使得阴极边缘未完全屏蔽，且生长更多的枝状体，从而，阴极金属具有更差的质量且池槽更频繁地失效。

要用于阳极池槽的膜片元件的侧表面的边缘部分的比电阻的大小需要是其中间部分的比电阻的大小的至少5倍，从而就离子移动、金属复原和无扰动工作过程来说达到了所需效果。

例如，当膜片元件由聚酯编织织物制成时，其正常比电阻为10Ohm/cm²。在该情形中，阴极池槽中的膜片元件的边缘部分的比电阻需要为至少500Ohm/cm²从而达到比率50∶1。相应地，当阳极膜片元件由聚酯编织织物制成时，阳极池槽中的膜片元件的边缘部分的比电阻为至少50Ohm/cm²。

附图说明

现在将参考图1至11的附图更详细地描述本发明，其中

图1示意性示出用于从水溶液中电解提取金属的设备；

图2为框架的示意图，膜片元件可置于其上；

图3为片状膜片元件的示意图；

图4为用于从水溶液中电解提取金属的膜片池槽；

图5示意性示出图4的设备沿A-A的剖面；

图6为袋状膜片元件的示意图；

图7和8为具有边缘部分的膜片预件的示意图；

图9为本发明实施方案的示意图；

图10示意性示出由膜片预件形成袋状膜片元件的工艺过程；以及

图11为根据本发明制成的袋状膜片元件。

具体实施方式

图1示出用于从水溶液中电解提取金属——具体地，提取镍的设备。该设备包含电解水浴1，其中硫酸镍混合物用作电解液2。正电极——即阳极3，和负电极——即阴极4交替布置在水浴1中。在图1所示的实施方案中，阴极4置于膜片电池5中。从进料道6将镍以硫酸镍溶液补充到环绕用作阴极4的涂漆板的膜片池槽5所确定的空间中。

在替代实施方案中，阳极3可以置于膜片元件5所确定的空间中，而阴极4位于电池5的外面。

经过处理的溶液被导入放电道7中，并从放电道回到系统的溶液循环。

图2中示出的框架8基本是一个U形部件。框架8由垂直梁9和10以及连接垂直梁的下半部分的水平梁11构成。垂直梁9和10的上半部分可通过支承梁12互相支承。

图3示出池槽5的片状膜片元件13，它根据本发明制成，且具有电绝缘边缘部分14、15和16。

图4示出膜片池槽5，包含通过紧固部件17结合在框架8上的片状膜片元件13。

紧固部件17可以是，例如，由塑料材料制成的条状零件，可以与膜片元件13一起被推入框架8的侧表面中的凹槽18，在此情形中，所述部件将膜片元件13压入位。自然地可使用其它基于摩擦和夹钳的紧固部件17。在某些情形中，紧固部件17可以集成到膜片元件中。

图5为图4所示的设备的剖面侧视图。

片状膜片元件13包含第一侧表面13a和第二侧表面13b。膜片元件13通过塑料紧固元件17结合到框架8的侧表面中的凹槽18中。

图6示出根据本发明的袋状膜片元件13，其中侧面元件13a和13b通过针脚19a、19b和19c充分紧密地结合到一起。膜片元件13的垂直边缘具有边缘部分14和15，下边缘具有边缘部分16。边缘部分14、15和16电绝缘，确定了导电中间部分20。膜片元件13的上半部分开口，从而框架8和电极3或4可置于其中。

图7示出根据本发明由膜片织物制成的细长网21的一部分，具有电绝缘边缘部分：相对于网21的长度的纵向边缘部分14和15以及横向边缘部分22。边缘部分14、15、22在它们之间确定导电窗口20。从而，网21包含数个连续的膜片预件24。如果有助于膜片元件的组装或它在框架中的安装，纵向边缘部分14、15可以离开网21的纵向外边缘一定距离。作为替代，边缘部分14、15可向上延伸到网21的边缘。

在图7中，虚线23标记了横向切割点，各膜片预件24可互相分开。如果形成仅要置于框架8的一侧上的分开的膜片元件13，则也要在实线25处进行切割。如果，另一方面，只有一个膜片预件作为片状零件延伸到框架8的两侧，如图5所示，或者由预件形成膜片袋，那么在实线25处形成折叠，正如图10中也显示的那样。

图8所示的网21与图7所示的网21的不同之处在于：切割线23位于导电窗口20的中点。从而，边缘部分14、15和16在所形成的膜片预件24中形成U形边缘图案。膜片预件24可在实线25处折叠成袋或折叠成片状元件。作为替代，预件24可以在实线23和25处切割成片，可置于框架8的一侧上。如图8所见，网21的最外纵向边缘可具有用于焊缝形成的焊缝部分26，从而可利用高频焊接或超声焊接来形成膜片袋的垂直焊缝。其它热焊法也可用于这一目的。可通过用热空气在加热的滚筒之间吹或滚来加热/熔化焊缝部分26的材料以进行结合。如果必要，在结合过程中焊缝部分可具有附加组件以保证焊缝的所需强度和紧密度。

图9示出本发明的使用合适器件的实施方案。由膜片织物制成具有预定宽度的网21，网从轴27拉到第一滚筒28上。滚筒28包含纵向部分29，当滚筒29工作时，纵向部分循序通过相对于网21的由电绝缘材料制成的所需的横向边缘部分22。器件进一步包含一个或多个第二滚筒30，一直与网21接触，在网21中形成纵向电绝缘边缘部分14和15。另外，器件可包含一个或多个第三滚筒31，在网21的最外边缘处形成焊缝部分26(如图8所示)。在用合适的电绝缘材料处理之后，用加热器件32加热并固化网21，在此情形中，涂层结合到织物上。用切割装置33将膜片预件24(如图8所示)从网21上切下，切割装置33可以是先有技术中已知的任何类型的器件。此外，器件可包括自动组装装置34，其中膜片预件24可以组装到袋中，并焊接起来。

用于形成网中的膜片预件24的边缘部分14、15、22的替代方案是使用合适的印刷方法，例如，丝网印刷技术。

另一替代方案是在膜片织物的制造过程中完全或部分形成边缘部分14、15、22。在该情形中，边缘部分14、15、22可具有线，该线具有电导率比要置于中间部分20处的线的电导率更低的表面。如果必要，可自然地组合不同的制造方法。

图10示出膜片预件如何可以折叠到膜片袋中。在预件24的下半部分处形成折叠。预件24的垂直边缘互相紧密结合，以形成充分防水的焊缝35。焊缝35可以通过熔合或通过特殊的紧固部件来形成。另外，焊缝35可以通过熔融，例如使用热焊法，或通过熔融并将预件边缘结合到一起来形成。如果根据要使用的结合技术为膜片织物和边缘/焊缝部分选择材料，那么就更容易形成焊缝35。

图11示出根据本发明制成的袋状膜片元件。袋的上边缘36自然地开口，从而框架8和电极3或4可置于袋中。导电部分20上方的边缘部分37在框架8的支承梁12处形成电绝缘部分，也防止金属在这一区域中成层。

附图和相关描述只是要示出发明概念。本发明的细节可以在权利要求的领域中变化。

实施例

实施例1.确定比电阻的方法

本实施例描述了确定用于本发明的特定实施方案中的膜片(尤其是由编织织物制成的)的比电阻的方法。然而，本发明并不受所描述的方法的限定，也可使用另一技术。

通过补偿方法，即，使用未知电阻与已知电阻的比较来测量比电阻。

1.设备

用于进行测量的设备包含ac电源、安培计、伏特计和电极，置于具有电解液和要研究的样品的容器中。

AC电源为低频信号发生器GZ-102。音频(例如大约800Hz)ac电流用于防止电解过程和电极极化。安培计为B7-35万用表。伏特计为B7-22A万用表。电极为具有接触的镀铂电极，钳在由4.2mm厚的有机玻璃制成的一对平板之间。平板之一具有直径33mm的开口(8.55cm²)电解液为10％的氯化钠水溶液。

2.测量准备

2.1.电极镀铂

为了防止可能的极化，电极表面镀铂，即用精细分散的铂(通常称作铂黑)镀在表面。用于镀铂的溶液由3g盐酸铂和0.25g乙酸铅溶于100ml水中来构成。铂电极通过可变电阻连接到4V蓄池槽上。通过减小可变电阻的阻值，电流增大直到在电极处开始大量释放出气体。对新电极来说镀铂持续10分钟，而对用过的电极镀铂持续2-3分钟。电流的方向每30秒改变一次。电极镀铂直到在其上形成一层铂黑薄层。在镀铂之后，将电极小心地在蒸馏水中冲洗。然后将电极置于10％的硫酸水溶液中，在1-2分钟之后，电流从蓄池槽流过溶液，其中电极用作阴极(-)，而铂线为阳极(+)。铂黑所吸收的氯转移到溶解在水中的氯化氢中。

2.2.电解液制备

为了进行测量，制备了新鲜的10％的氯化钠(NaCl)水溶液中。

2.3.织物样品制备

直径50mm的编织织物样品在20℃和0.6atm真空度下在蒸馏水中放置20小时，然后在10％的氯化钠溶液中防止30分钟。

3.比电阻的确定

在给设备通电之后，在20℃下对氯化钠溶液进行测量。在信号发生器的800Hz频率下确定编织织物样品的比电阻，刻度限制键设在10V。

信号发生器的输出提供给工作于安培计模式的B7-35万用表。在由发生器输出控制所设定的90.0mA读数处进行测量。

用新鲜的10％氯化钠水溶液装满容器。电极相对放置在装满电解液溶液并由固定器固定的矩形塑料蓄水器中。从工作在伏特计模式的B7-22A万用表读取电压。在2V的刻度限制下进行测量。

首先，在20℃下测量氯化钠的纯水溶液的电压，它处于89.7至89.8V范围内。制备好的织物样品夹在镀铂电极之间，置于装有电解液并固定的蓄水器中。然后记录安培计和伏特计的读数。对4个样品进行测量。

织物的比电阻用下式计算，单位为Ohm/cm²：

$R_{\mathrm{sp}}=(\frac{V_F}{I_F}-\frac{V_S}{I_S})/S_F,$

其中V_F为有编织织物样品存在时的伏特计读数，mV；

I_F为有编织织物样品存在时的安培计读数，mA；

V_S为纯溶液中的伏特计读数，mV；

I_S为纯溶液中的安培计读数，mA；

S_F为要测试的编织织物样品的横截面积，cm²。

所有对四个编织织物样品所作的测量的算术平均作为编织织物的最终比电阻。

实施例2

下面给出用于从水溶液中电解提取镍的膜片元件和方法的实施例2和3，其中实施例2涉及这种膜片元件在阴极池槽中的使用，而实施例3涉及它们在阳极池槽中的使用。

具体地，阴极池槽如下工作。装有阴极的池槽置于电解水浴中，阴极液以25-30dm³/h的速率补充到水浴的上半部分中。由于补充的电解液与池槽中已有的电解液的比重的差别，阴极液从上往下运动，混合到池槽中。阴极液通过膜片元件渗透到阳极空间中。

池槽中的阴极液水平保持在高于阳极空间中的水平，以防止电解液的反向通路。镍的电解通常以下面的工艺参数进行：电流密度240-300A/m²；电极间距155±5mm；电压2.6-3.0V；电解液温度75-85℃；阴极累积周期4-6天。

为要用于从水溶液中电解提取镍的电解槽的阴极池槽制造了四十三(43)个膜片元件，即装备单个电解水浴所需要的数目。每个池槽包括根据本发明由尺寸为1100×1100mm的工程聚酯编织织物(Mark 2255-V5)制成的膜片袋，置于由聚丙烯(根据规范.6-05-1105-83的Mark 01005)制成的框架上，且包含两条长度1100mm的梁和长度950mm的支承梁，在下角接接头处焊接到一起。在上半部分，用一对尺寸为5×20×950mm的钛(钛BT-1)条通过由直径3mm的钛线制成的销钉将梁连在一起。一层聚氯乙稀树脂涂在沿框架的膜片元件的外表面上以将膜片元件的比电阻增大50倍。

所得的用于电解提取镍的阴极池槽如下使用。池槽置于电解水浴中并用涂镍板充电，阴极液以25dm³/h的流速进液。由于补充的电解液与池槽中已有的电解液的比重的差别，阴极液从上往下运动，混合到池槽中。阴极液通过膜片元件渗透到阳极空间中。池槽中的阴极液水平保持在比阳极空间中的水平高50mm，以防止电解液的反向通路。获得镍的电解过程通常以标准的工艺参数进行：电流密度250A/m²；电极间距155mm；电压2.7V；电解液温度75℃；阴极累积周期5天。

当阴极池槽由于膜片元件或框架的损坏而失效时，将阴极池槽从电解水浴中取出，在更换了损坏的零件之后，重新使用。

下表总结了阴极池槽的另外四个与在膜片元件处存在边缘部分的不同的示例性膜片元件的工作结果、比电阻和膜片元件制作方法。

实施例3

用于从水溶液中电解提取镍的电解槽的阳极池槽如下工作。内置有阳极的池槽置于电解水浴中，阴极液以0.015-0.025dm³/A·h的流速注入电解水浴。阴极液通过膜片元件渗透到池槽中并转变成阳极液，然后以正比于阴极液注入电解水浴的流速和水浴中池槽的数目的流速回收。池槽中阳极液的水平保持在阴极空间中的水平之下以防止电解液的回流通路。以下面的工艺参数进行获得镍的电解过程：电流密度180-250A/m²；电极间距110-155mm；电压3.0-5.0V；电解液温度65-85℃；以及阴极累积周期4-6天。

为要用于从水溶液中电解提取镍的电解槽的阳极池槽制造了四十五(45)个膜片元件，即装备单个电解水浴所需要的数目。每个池槽包括根据本发明由尺寸为1300×1100mm的工程聚酯编织织物(Mark 2255-V5)制成的膜片袋，置于由聚丙烯(根据规范.6-05-1105-83的Mark 01005)制成的框架上，且包含两条长度1300mm的梁和长度950mm的支承梁，在下角接接头处焊接到一起。在上半部分，用一对尺寸为5×20×950mm的钛(钛BT-1)条通过由直径3mm的钛线制成的销钉将梁连在一起。一层聚氯乙稀树脂涂在膜片元件的外表面上以将膜片元件的比电阻增大5倍。

所得的用于电解提取镍的阳极池槽如下使用。池槽置于电解水浴中并用铅阳极充电，阴极液以360dm³/h的流速充进电解水浴中。阴极液通过膜片元件渗透到池槽中。池槽中的阳极液水平保持在比阴极空间中的水平低30mm，以防止电解液的反向通路。阳极液以8dm³/h的速率从池槽中回收。获得镍的电解过程以下面的工艺参数进行：电流密度200A/m²；电极间距135mm；电压4.0V；电解液温度70℃；阴极累积周期6天。

当阳极池槽由于膜片元件或框架的损坏而失效时，将阳极池槽从电解水浴中取出，在更换了损坏的零件之后，重新使用。

下表总结了使用阳极池槽的另外四个与在膜片元件处存在边缘部分的不同的示例性膜片元件的结果、比电阻和膜片元件制作方法。

表

测试编号	池槽类型	膜片制作方法	每个膜片所用聚酯线，m	边缘部分比电阻增大量，倍	H-1/1y阴极金属产率，％	所得阴极金属的最大厚度，mm	每个池槽所用介电材料，g	浆周期(90天)中失效的池槽，％
									1	阴极	熔合	10	50	87	8	60	30
2	阴极	熔合	10	40	80	5	50	42
									3	阴极	熔合	10	500	87	8	100	30
4	阴极	焊接	0	50	87	8	60	26
									5*	阴极	熔合	10	0	76	5	0	45
6	阳极	熔合	10	5	95	8	20	20
									7	阳极	熔合	10	4	95	8	18	22
8	阳极	熔合	10	40	95	8	50	20
									9	阳极	焊接	0	5	95	8	20	19.5
10*	阳极	熔合	10	0	95	8	0	25

^*先有技术膜片

如表中所见，具有该膜片元件的阴极池槽的使用保证了高质量金属的产率从76％(测试5)增大到87％(测试1)且池槽的失效率从45％(测试5)降低到30％(测试1)，该膜片元件的表面包含电绝缘边缘部分，使得膜片元件边缘部分处的比电阻为侧表面的中间部分的比电阻的50倍。

如果阴极池槽的膜片元件在边缘部分处的比电阻增大量少于50倍(测试2)，阴极边缘和池槽框架不完全绝缘，这导致了框架表面上更多枝状体的生长和导电层的形成，结果，高质量金属的产率降低至80％且池槽的失效率增大至42％。

如果阴极池槽的膜片元件在屏蔽区域中的比电阻增大超过50倍(测试3)，则用另外的电介质形成边缘部分(多至每个池槽100g)，即，生产成本增大。同时，在改善阴极金属质量和池槽失效率方面没有获得明显的效果。

当使用热焊法制作阴极池槽的膜片元件时(测试4)，池槽的失效率进一步降低至26％，且由于消耗更少的聚酯线，降低了生产和工作成本。

如果使用具有表面具有电绝缘部分的膜片元件——只要膜片元件在其测表面的边缘部分的比电阻比侧表面的中间部分的比电阻大至少5倍——的池槽，池槽的失效率可以从25％(测试10)下降至20％(测试6)。

如果比电阻值增大少于5倍(测试7)，框架不完全绝缘，这导致框架表面上导电层的形成，结果，使得池槽失效率增大至22％。

如果比电阻值增大超过5倍(测试8)，用于提供屏蔽的电绝缘材料的消耗增加至每个池槽50g，从而增大了生产成本。同时，在池槽失效率的减小方面得不到明显的效果。

当使用热焊法制作阳极池槽的膜片元件时(测试9)，池槽的失效率进一步降低至19.5％，且由于消耗更少的聚酯线，可以降低生产和工作成本。

因此，实际试验证明，本发明保证了高质量阴极金属的产率的增大，降低了材料和人工成本，且提供了无扰动的生产周期。

Claims (17)

1.一种制作用于从水溶液中电解提取金属的池槽的膜片元件的方法，该方法包含下列步骤：由膜片织物形成片状或袋状元件，该元件包含至少一个具有垂直边缘和水平边缘的侧表面，其特征在于，膜片元件的至少一个侧表面的至少一个边缘形成有电绝缘边缘部分，该边缘部分具有预定宽度且其比电阻为侧表面中间部分的比电阻的至少5倍。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述具有预定宽度的电绝缘边缘部分形成在膜片元件的至少一个侧表面的垂直边缘处和水平边缘处中的至少之一，使得在侧表面的中间部分形成由边缘部分限定的导电窗口。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述一个或多个电绝缘边缘部分就液体渗透性而言比侧表面的中间部分更致密。

4.根据权利要求1至3中任何一个的方法，其特征在于，用电绝缘材料在膜片织物的至少一个表面上处理膜片元件的所述一个或多个边缘部分。

5.根据权利要求1至4中任何一个的方法，其特征在于，膜片元件的所述一个或多个边缘部分具有线或单独的纤维，该纤维具有至少一个由导电性比中间部分的线或纤维的材料更差的材料制成的外表面。

6.根据权利要求1至5中任何一个的方法，其特征在于，在膜片元件的所述形成之前形成具有所述边缘部分的一个或多个膜片预件。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于，在片状或袋状元件的所述形成之前，由膜片织物形成原始细长网，在网中形成几个连续的膜片预件，从原始网上分离出单独的膜片预件。

8.根据权利要求7的方法，其特征在于，通过用熔化预件边缘部分的材料或提供在侧表面边缘部分中的材料所形成的焊缝将所述侧表面的垂直边缘充分紧密地结合到一起而形成具有至少两个侧表面的袋状膜片元件。

9.根据权利要求8的方法，其特征在于，通过热焊法形成膜片元件。

10.根据权利要求1至9中任何一个的方法，其特征在于，通过提供具有电绝缘边缘部分的边缘部分而形成要用于阴极池槽的膜片元件，该电绝缘边缘部分的比电阻是侧表面的中间部分的比电阻的至少50倍。

11.一种用于从水溶液中电解提取金属的池槽的膜片元件，该膜片元件由膜片织物形成且包含至少一个具有垂直边缘和水平边缘的侧表面，其特征在于，膜片元件的至少一个侧表面的至少一个边缘形成有电绝缘边缘部分，该边缘部分具有预定宽度，其比电阻是侧表面中间部分的比电阻的至少5倍。

12.根据权利要求11的膜片元件，其特征在于，膜片元件的侧表面的垂直边缘和水平边缘具有电绝缘边缘部分，该边缘部分具有预定宽度，使得一个具有更好的导电性的窗口被限定在所述侧表面的中间部分。

13.根据权利要求11或12的膜片元件，其特征在于，所述电绝缘边缘部分就液体渗透性而言比侧表面的中间部分更致密。

14.根据权利要求11至13中任何一个的膜片元件，其特征在于，通过用电绝缘材料处理膜片织物形成所述至少一个边缘部分。

15.根据权利要求11至14中任何一个的膜片元件，其特征在于，所述至少一个边缘部分包括线或单独的纤维，该纤维具有至少一个由导电性比中间部分的线或纤维的材料更差的材料制成的外表面。

16.根据权利要求11至15中任何一个的膜片元件，其特征在于，所述膜片元件为具有一个开口边缘并通过热焊法组装成的带

17.根据权利要求11至16中任何一个的膜片元件，其特征在于，当在阴极池槽中使用膜片元件时，膜片元件的边缘部分的比电阻为中间部分的比电阻的50倍。

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