CN203904469U - 一种制备高纯金属的电解槽 - Google Patents

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蔡振平
陈松
郎书玲
吴延科
王力军
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Abstract

本实用新型公开了一种制备高纯金属的电解槽，包括一电解槽本体，电解槽的上部设有一个进料管，该进料管的入口端外接电解液储液槽，电解槽槽体上部设有溢流区，溢流区的底部开有一个溢流孔，该溢流孔与外接的再生槽连通；电解槽内装有纵直向的挡流板，由该挡流板将电解槽隔离为挡流区和电解区；在电解槽的电解区内安装有用于置放若干电极的成对组卡槽板；进料管的出口端设在挡流区内或朝向挡流区；在电解槽的外部加设一个可加热的水浴槽，该电解槽坐落于水浴槽中且与水浴槽隔开，该水浴槽底部设有进水孔和出水孔。电解液的单循环有效地防止了电解槽中的电解液的相互污染，减少了杂质金属的积累析出，提高了电流效率、降低了槽电压、节省能耗。

Description

一种制备高纯金属的电解槽
技术领域
本实用新型属于高纯金属制备的相关技术领域，特别涉及一种制备高纯金属用电解槽。 
背景技术
随着高新技术的不断发展，高纯金属由于其独特的性能在现代材料科学和工程领域中的应用越来越广泛，市场需求量不断增长。 
高纯金属的制备需要火法、湿法等方法相结合的工艺方可制备出品质优良的高纯金属。目前高纯金属的制备方法有萃取法、离子交换法、电解法和真空熔炼法等。 
电解中的水溶液电解在高纯金属制备工艺中占有主要地位，净化后的料液再进行电解沉积，可进一步除去电势比提纯金属更负的金属杂质。 
现代水溶液电解的电解槽一般多用隔膜电解槽。通过采用扩散阳极、改性隔膜等技术来减少隔膜的使用所造成的单位体积内的电极表面积的减少、隔膜穿透、隔膜粘袋、极间距增加和槽电压升高等问题，以提高电解槽的生产强度，提高电流效率。 
一些金属在电解时，电解液需要保持一定的温度。常用的方法是采用向电解槽中加入一定温度的电解液来实现。但这样一来，随着电解过程的进行，电解液温度变化较大，降低了电流效率。电解旧液不经处理循环回到原液中一起循环使用，容易造成电解液浓度的差异以及一些杂质离子的累计析出，降低电流效率，影响产品的纯度。 
目前，国外对于高纯金属钴的制备主要采用离子交换法除去溶液中大部分杂质，然后通过电解得到金属钴，再通过区域熔炼、电子束熔炼等方 法进一步提纯。国内主要在离子交换和电解精炼上。其中电解采用水溶液电解，因此，对电解槽结构进行优化设计是提高电流效率、降低槽电压和节省能耗的关键。 
发明内容
本实用新型的目的是提供一种制备高纯金属用电解槽，其是针对目前采用的制备高纯金属电解设备的不足做出的改进。 
为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案： 
一种制备高纯金属用电解槽，包括一电解槽本体，电解槽的上部设有一个进料管，该进料管的入口端外接电解液储液槽，电解槽上部一侧面开有与溢流区相通的溢流口，在溢流区的底部开有一溢流孔，该溢流孔与外接的再生槽连通； 
所述的电解槽内侧、距离侧板1-3cm处装有一块与侧板平行的挡流板，由该挡流板将电解槽隔离为挡流区和电解区；在电解槽的电解区内安装有用于置放若干电极的成对组卡槽板； 
所述进料管的出口端设在挡流区内或朝向挡流区； 
在电解槽的外部加设一个可加热的水浴槽，该电解槽坐落于水浴槽中且与水浴槽隔开，该水浴槽底部设有进水孔和出水孔。 
所述制备高纯金属用电解槽中，所述的电解槽是通过底部的支撑板与水浴槽隔开。 
所述制备高纯金属用电解槽中，在电解槽与水浴槽间形成的水浴夹层中装有加热器以构成可加热的水浴槽。 
所述制备高纯金属用电解槽中，所述挡流板的上沿与电解槽平齐，挡流板的左、右端与电解槽相连，下端与电解槽底部留有缝隙；档流板下端与电解槽底部留有的缝隙不大于1cm。 
所述制备高纯金属用电解槽中，在挡流区侧，档流板距电解槽内壁的距离为1-3cm。 
所述制备高纯金属用电解槽中，所述成对组卡槽板包括分别安装在电解槽内壁两侧上部及下部的两侧壁上的两对上、下卡槽板，各上、下卡槽板上均开有同数量和同方位的卡槽；且优选方案是：所述下卡槽板上开设的槽深为卡槽板的1/3～2/3。 
所述制备高纯金属用电解槽中，所述安装在电解槽内上部的上卡槽板位置不低于溢流口，底部卡槽板底端与档流板底端距电解槽底部的距离保持一致。 
所述制备高纯金属用电解槽中，所述的电解液采用单循环。 
利用本实用新型制备高纯金属用电解槽，通过对电解液流动、加热及电解液更换方式等的改进，提高了电解液的温度，保持了电解液浓度的一致性，可以进一步制备得到更高纯度的金属产品，属于高纯金属材料制备领域。 
本实用新型的优点是： 
1.外部水浴槽加热可以提高电解液的温度，有利于离子的传输，对提高电流效率起到很好的促进作用； 
2.内槽电解槽中的卡槽板利于电极板简单、便捷和紧凑地安装，并能根据需要方便地调整极间距； 
3.电解槽中的挡流板可以克服传统使用隔膜及隔膜袋造成的电解液的传输不畅、浓度不均衡及粘袋等问题，档流板的存在使电解液内部稳定，有效地避免了溶液波动带来的电解液浓度的差异； 
4.电解液的单循环系统使电解液使电解液浓度始终维持平衡以符合电解技术的要求，有效地阻止了电解槽中阴阳区的电解液相互污染、杂质金属的积累析出，提高了电流效率、降低了槽电压、节省能耗并获得更 高纯度的产品。 
附图说明
图1为本实用新型电解槽一实施例主体结构示意图(局部剖视，A-A向)。 
图2为实用新型电解槽总装配主视图。 
图3为实用新型电解槽总装配俯视图。 
图4为实用新型电解槽电极板在卡槽中的安装示意图。 
图中：1-水浴槽；2-电解槽；3-上卡槽板；4-下卡槽板；5-水浴槽的进水管；6-溢流区；7-支撑板；8-清洗孔；9-溢流孔；10-进料管；11-排水管；12-上卡槽板；13-下卡槽板；14-挡流板；15-电极板；16-加热器；17-温度传感器；18-溢流板。 
下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。 
具体实施方式
参阅图1、图2和图3所示，本实用新型主要创造点在于：制备高纯金属用电解槽采用内、外的两层，外层为可加热的水浴槽1，内层为用于制备高纯金属以进一步提纯的电解槽2。内层的电解槽2是通过底部的支撑板7坐落于水浴槽1中且与水浴槽隔开。 
所述外层的水浴槽1的底部设有进水孔5和出水孔11；加热夹层中装有加热器16，可以由一个温控装置实现对加热器16工作状态的调控，以可以维持电解槽中电解液的温度保持在较佳工作状态时所需的温度；另可在电解槽及水浴槽中分别置有一个接至显示板的温度传感器17，以实现对水浴槽中的水温及电解槽中电解液温度的实时监控；温度控制及显示均为现有技术可实现，此处不赘述。 
本实用新型另一创造点在于对电解槽内部结构的改进： 
本实用新型的电解槽中电解液采用单向循环，电解槽的上部设有一个进料管 10，进料管的入口端外接电解液储液槽，电解槽上还设有清洗孔8以用于将清洗物排出。在电解槽内部设有挡流板14，所述的挡流板14的上沿与电解槽体上端沿平齐，挡流板14的左、右端与电解槽壁相连，由此，该挡流板14将电解槽隔离出两个区域：挡流区A和电解区B，参见图3，挡流板14与槽底不接，其下端要与电解槽底部留有缝隙，该缝隙不能大于1cm。电解槽进料管10的出口端设在挡流区内或朝向挡流区；档流板14距电解槽内壁的距离为1-3cm；在电解区内安装有用于置放若干电极的成对组卡槽板，包括两种卡槽板，一种是卡槽中通的上卡槽板3、12，安装在电解槽内上部；另一种卡槽板是槽深为不同通透、底部封闭的下卡槽板4、13，安装在电解槽内下部；这些卡槽板的安装分两组，一组(卡槽板3、4)安装在电解槽1的边侧内壁上，另一组(卡槽板12、13)安装在电解槽内的档流板14上，两组卡槽板在相对的两个面上，参见图4，各上、下卡槽板上均开有同数量和同方位的卡槽；且优选方案是：所述下卡槽板4、13上开设的槽深为卡槽板高度的1/3～2/3。 
优选的，电解槽底部的下卡槽板(图中的下卡槽板4、13)底端不低于档流板底端，(如果低于的话，卡槽中电极板的位置有可能比较低，这样一来，最初进入挡流区的电解液波动相对较大，会短时间内影响电解液的稳定性)以保证进入电解槽内的电解液液面平稳，而不会产生紊流。 
参见图2、图3，为电解槽设立一个溢流区6，溢流区下端的溢流14上开设溢流孔9，该溢流孔9外接一个再生槽，以进行再处理。 
请参阅图4，为电极板15在电解槽2中的上、下卡槽板中的安装示意图。电极板15穿过上部左、右的两个卡槽3、12，坐落于底部左、右的两个卡槽4、13中。这些卡槽板很好地固定了电极板15的位置，避免了电极板的晃动，且插接方便、容易，根据对电极板间隔的要求，选择是否在每个成对组的槽中插入还是间隔插入，使用更方便，应用范围更广。 
本实用新型的工作原理： 
将本实用新型制备高纯金属用电解槽按照图1总体装配图所示安装好，自来水通过进水管5加入到水浴槽中，待水浴槽中的水位到达溢流区底部高度时，开启水浴加热系统加热。净化后的电解液通过循环泵由进料管10加入到挡流区A，电解液通过挡流区可使溶液以较平稳的状态由档流板14底部的缺口由下至上充满电解槽的电解区B。当电解液液面到溢流板18界面(电解槽侧面上的溢流口)时，电解液流入溢流区6，溢流区的电解液通过出口溢流孔9流入外接的再生槽中再处理。当电解槽中的电解液温度到达技术要求温度后，将电极板依次插入到卡槽板中，进行电解。电解结束后，沿着卡槽的方向可方便的取出电极板。本电解槽中的水浴槽、电解液的单循环体系使电解过程中不仅使电解液的温度可根据电解技术要求进行调整，以保证电解过程中电解液温度的稳定性，而且电解液处于单循环状态，保证了电解液的纯度，避免了电解液杂质离子的积累而影响产品的纯度，有效地提高了电流效率及产品纯度。 
上述各实施例可在不脱离本实用新型的保护范围下加以若干变化，故以上的说明所包含及附图中所示的结构应视为例示性，而非用以限制本实用新型申请专利的保护范围。 

Claims (8)

1.一种制备高纯金属用电解槽，包括一电解槽本体，电解槽的上部设有一个进料管，该进料管的入口端外接电解液储液槽，电解槽上部一侧面开有与溢流区相通的溢流口，在溢流区的底部开有一溢流孔，该溢流孔与外接的再生槽连通；其特征在于：
所述的电解槽内侧、距离侧板1-3cm处装有一块与侧板平行的挡流板，由该挡流板将电解槽隔离为挡流区和电解区；在电解槽的电解区内安装有用于置放若干电极的成对组卡槽板；
所述进料管的出口端设在挡流区内或朝向挡流区；
在电解槽的外部加设一个可加热的水浴槽，该电解槽坐落于水浴槽中且与水浴槽隔开，该水浴槽底部设有进水孔和出水孔。
2.如权利要求1所述的制备高纯金属用电解槽，其特征在于：所述的电解槽是通过底部的支撑板与水浴槽隔开。
3.如权利要求1所述的制备高纯金属用电解槽，其特征在于：所述溢流区为电解槽一侧面外接的凹槽，凹槽的另一边与水浴槽内壁相接使整个区域横跨越水浴夹层。
4.如权利要求1所述的制备高纯金属用电解槽，其特征在于：所述挡流板的上沿与电解槽平齐，挡流板的左、右端与电解槽相连，下端与电解槽底部留有缝隙。
5.如权利要求4所述的制备高纯金属用电解槽，其特征在于：在挡流区侧，档流板距电解槽内侧壁的距离为1-3cm；档流板下端与电解槽底部留有的缝隙不大于1cm。
6.如权利要求1所述的制备高纯金属用电解槽，其特征在于：所述成对组卡槽板包括分别安装在电解槽内壁两侧上部及下部的两对上、下卡槽板，各上、下卡槽板上均开有同数量和同方位的卡槽。
7.如权利要求6所述的制备高纯金属用电解槽，其特征在于：所述下卡槽板上开设的槽深为电解槽体高度的1/3～2/3。
8.如权利要求1所述的制备高纯金属用电解槽，其特征在于：所述安装在电解槽内上部的上卡槽板位置不低于溢流区的底部，底部卡槽板底端与档流板底端距电解槽底部的距离保持一致。
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