CN204111883U - 一种新型硫酸钴电解槽 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电解槽，尤其涉及一种新型硫酸钴电解槽。本实用新型为了克服现有技术中电解硫酸钴时存在的电解液流入电解槽中的流量难以控制，电解槽中电解液的温度难以维持，电解槽中电解液的溶度不均的缺点，本实用新型提供了这样一种新型硫酸钴电解槽，包括有高压气罐、加热板、U形金属管、加热水箱、排水口、调节阀、流量计、软管、管组、电解槽、温度传感器、缓冲槽、正电极、溢液口、回流管、负电极、阴极板、阳极板、进液管、节流阀、溢流阀、溢流管、泵、高位循环槽、温度报警器、显示屏、控制柜、高压阀、进气管、出气管、进水口和加热电极；本实用型使得电解硫酸钴的生产工艺更加完善，硫酸钴的电解更加彻底，生产效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电解槽，尤其涉及一种新型硫酸钴电解槽。
背景技术
钴的电解分为可溶性阳极电解和不溶性阳极电解，可溶性阳极电解流程长，消耗大，成本较高，所以，工业生产中更多采用的是不溶性阳极电解，用不溶阳极从含钴溶液中电解沉积金属钴常用硫酸盐电解质和氯化物电介质，在氯化物体系中，电流密度一般控制在350-500A/m2，而硫酸盐体系则只能200A/m2左右。由于在盐酸体系中生产金属钴会有大量氯气在阳极电解析出，必须对生产环境进行密封以及建立配套的氯气吸收系统才能进行生产，这样不但大大加大了运行成本，而且对环境有极大的潜在危险。
近年来，国内存在的普通非盐酸体系进行电积生产金属钴的方法，是利用CoCl2 萃取转型成CoSO4，将盐酸体系转换到非盐酸体系，避免金属钴生产造成对环境的重大污染和人员的安全威胁。
硫酸钴电解生产钴在阴极和阳极上发生的反应如下：
1) 阴极反应：Co2++2e- → Co
2) 阳极反应：4OH--2e -→ O2 ↑ +2H2O
总反应：CoSO4+H2O → Co+H2SO4+1/2O2 ↑
以上反应，使电能转化为电积产品的化学能。
为了维持电积过程中钴离子的浓度，保证电积顺利进行，需要连续补充硫酸钴电解液，此电解液流入电解沉积槽的流量维持在3.0-3.2L/min·m2阴极表面积，流出电解液Co 浓度45-52g/L、酸浓度170-180g/L，电解槽内电积液温度70℃。因此，必须准确连续进行电积过程溶液体积与金属浓度的平衡，以防止溶液体积或金属离子浓度产生异常波动；
同时，由于阳极反应会有O2 析出，致使溶液中H+ 浓度增加，因此，在进入新的循环之前，对阳极液要进行酸浓度调整。
补充的新电解液与调整酸浓度后的阳极液经混合，再泵入高位循环槽，在升至65℃后，根据高位槽位差，按电积过程钴的析出速度均匀连续向每块阴极周围补充电解液。
综上所述，目前的硫酸钴电解还存在着电解液流入电解槽中的流量难以控制，电解槽中电解液的温度难以维持，电解槽中电解液的溶度不均等问题。
实用新型内容
（1）要解决的技术问题
本实用新型为了克服现有技术中电解硫酸钴时存在的电解液流入电解槽中的流量难以控制，电解槽中电解液的温度难以维持，电解槽中电解液的溶度不均的缺点，本实用新型要解决的技术问题是提供一种新型硫酸钴电解槽。
（2）技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了这样一种新型硫酸钴电解槽，包括有高压气罐、加热板、U形金属管、加热水箱、排水口、调节阀、流量计、软管、管组、电解槽、温度传感器、缓冲槽、正电极、溢液口、回流管、负电极、阴极板、阳极板、进液管、节流阀、溢流阀、溢流管、泵、高位循环槽、温度报警器、显示屏、控制柜、高压阀、进气管、出气管、进水口和加热电极；
所述进气管与高压气罐相连，在进气管上安装有高压阀，所述高压气罐通过出气管与U形金属管连接，所述U形金属管、加热板安装在加热水箱中，所述加热电极与加热板相连，所述排水口、进水口与加热水箱固定连接；
所述调节阀、流量计安装在软管上，所述U形金属管通过软管与管组连接，管组上开有出气小孔，所述管组安装在电解槽的底部，所述正电极、负电极安装在电解槽上，所述阳极板与正电极连接，并浸入至电解液中，所述阴极板与负电极连接，并浸入至电解液中，所述温度传感器安装在电解槽上，在电解槽的槽口处开设有溢液口，在溢液口的下方设置有缓冲槽；
所述缓冲槽通过回流管与高位循环槽相连，所述电解槽通过进液管与高位循环槽连接，所述节流阀、泵安装在进液管上，所述进液管通过溢流管与回流管相连，在溢流管上安装有溢流阀；
所述显示屏、温度报警器安装在控制柜上，所述温度传感器、节流阀、泵、正电极、负电极、加热电极、调节阀、流量计与控制柜连接。
优选地，所述节流阀为电控节流阀。
优选地，在所述管组上开有出气小孔，材料为超高分子量聚乙烯。
优选地，所述的控制柜的控制系统为PLC控制系统。
工作原理：
高位循环槽中的硫酸钴电解液经过进液管流入至电解槽中，电流通过硫酸钴电解液，引起电极发生化学变化，电解液中阴、阳离子分别向两极迁移，并发生氧化还原反应；电积至不溶阴极表面钴板厚度为4-6mm，开始出槽；
1) 阴极板反应：Co2++2e- → Co
2) 阳极板反应：4OH--2e -→ O2 ↑ +2H2O
总反应：CoSO4+H2O → Co+H2SO4+1/2O2 ↑
以上反应，使电能转化为电积产品的化学能；
在反应的过程中，为了维持电积过程中钴离子的浓度，须保证保证电积顺利进行，需要连续补充硫酸钴电解液，高位循环槽中的电解液经过泵加压后，经过节流阀后由进液管连续的向电解槽中补充硫酸钴电解液，通过节流阀可以调节不同的流量值，以维持电解液流入电解槽的流量为3.0-3.2L/min·m2阴极表面积，泵入进液管中多余的电解液经过溢流阀由溢流管溢流至回流管中；
同时，由于阳极反应会有O2 析出，致使溶液中H+ 浓度增加，电解板周围的酸溶度容易增加，须将酸溶度冲淡，电解过程会使电解液温度升高，使得电解产生的酸雾增加，须维持电解槽内电积液温度在65-70℃之间。由进气管经高压阀向高压气罐输送高压氮气，加热水箱中充满了水，控制柜通过加热电极给加热板供电，加热板将加热水箱中的水加热至65-70℃，高压氮气经过出气管进入至U形金属管中，U形金属管迂回布置在加热水箱中，并浸没于水中，通过调节阀、流量计调整由软管流入管组中的气体流量，以保证气体均匀的经过管组由出气小孔流出，加热过的高压氮气将流至电解槽中电极板周围反应生成的酸冲淡，同时，加热过的气体又起到对电解液的温度的维持作用，使得电解槽内电积液温度在65-70℃之间；
为了实时的了解电解槽中的温度，在电解槽中安装了温度传感器，通过控制柜上的显示屏和温度报警器进行实时的监控；
电解后的电解液Co 浓度45-52g/L、酸浓度170-180g/L，经过溢液口流至缓冲槽中，由回流管回流至高位循环槽中，电解液经过处理后，继续被用于电解。
（3）有益效果
本实用新型改善了现有技术中电解硫酸钴时存在的电解液流入电解槽中的流量难以控制，电解槽中电解液的温度难以维持，电解槽中电解液的溶度不均的问题，使得电解硫酸钴的生产工艺更加完善，硫酸钴的电解更加彻底，生产效率高。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
附图中的标记为：1-高压气罐，2-加热板，3-U形金属管，4-加热水箱，5-排水口，6-调节阀，7-流量计，8-软管，9-管组，10-电解槽，11-温度传感器，12-缓冲槽，13-正电极，14-溢液口，15-回流管，16-负电极，17-阴极板，18-阳极板，19-进液管，20-节流阀，21-溢流阀，22-溢流管，23-泵，24-高位循环槽，25-温度报警器，26-显示屏，27-控制柜，28-高压阀，29-进气管，30-出气管，31-进水口，32-加热电极。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
实施例1
一种新型硫酸钴电解槽，如图1所示，包括有高压气罐1、加热板2、U形金属管3、加热水箱4、排水口5、调节阀6、流量计7、软管8、管组9、电解槽10、温度传感器11、缓冲槽12、正电极13、溢液口14、回流管15、负电极16、阴极板17、阳极板18、进液管19、节流阀20、溢流阀21、溢流管22、泵23、高位循环槽24、温度报警器25、显示屏26、控制柜27、高压阀28、进气管29、出气管30、进水口31和加热电极32；
进气管29与高压气罐1相连，在进气管29上安装有高压阀28，高压气罐1通过出气管30与U形金属管3连接，U形金属管3、加热板2安装在加热水箱4中，加热电极32与加热板2相连，排水口5、进水口31与加热水箱4固定连接；
调节阀6、流量计7安装在软管8上，U形金属管3通过软管8与管组9连接，管组9上开有出气小孔，管组9安装在电解槽10的底部，正电极13、负电极16安装在电解槽10上，阳极板18与正电极13连接，并浸入至电解液中，阴极板17与负电极16连接，并浸入至电解液中，温度传感器11安装在电解槽10上，在电解槽10的槽口处开设有溢液口14，在溢液口14的下方设置有缓冲槽12；
缓冲槽12通过回流管15与高位循环槽24相连，电解槽10通过进液管19与高位循环槽24连接，节流阀20、泵23安装在进液管19上，进液管19通过溢流管22与回流管15相连，在溢流管22上安装有溢流阀21；
显示屏26、温度报警器25安装在控制柜27上，温度传感器11、节流阀20、泵23、正电极13、负电极16、加热电极32、调节阀6、流量计7与控制柜27连接。
节流阀20为电控节流阀。
实施例2
一种新型硫酸钴电解槽，如图1所示，包括有高压气罐1、加热板2、U形金属管3、加热水箱4、排水口5、调节阀6、流量计7、软管8、管组9、电解槽10、温度传感器11、缓冲槽12、正电极13、溢液口14、回流管15、负电极16、阴极板17、阳极板18、进液管19、节流阀20、溢流阀21、溢流管22、泵23、高位循环槽24、温度报警器25、显示屏26、控制柜27、高压阀28、进气管29、出气管30、进水口31和加热电极32；
进气管29与高压气罐1相连，在进气管29上安装有高压阀28，高压气罐1通过出气管30与U形金属管3连接，U形金属管3、加热板2安装在加热水箱4中，加热电极32与加热板2相连，排水口5、进水口31与加热水箱4固定连接；
调节阀6、流量计7安装在软管8上，U形金属管3通过软管8与管组9连接，管组9上开有出气小孔，管组9安装在电解槽10的底部，正电极13、负电极16安装在电解槽10上，阳极板18与正电极13连接，并浸入至电解液中，阴极板17与负电极16连接，并浸入至电解液中，温度传感器11安装在电解槽10上，在电解槽10的槽口处开设有溢液口14，在溢液口14的下方设置有缓冲槽12；
缓冲槽12通过回流管15与高位循环槽24相连，电解槽10通过进液管19与高位循环槽24连接，节流阀20、泵23安装在进液管19上，进液管19通过溢流管22与回流管15相连，在溢流管22上安装有溢流阀21；
显示屏26、温度报警器25安装在控制柜27上，温度传感器11、节流阀20、泵23、正电极13、负电极16、加热电极32、调节阀6、流量计7与控制柜27连接。
节流阀20为电控节流阀。
控制柜27的控制系统为PLC控制系统。
实施例3
一种新型硫酸钴电解槽，如图1所示，包括有高压气罐1、加热板2、U形金属管3、加热水箱4、排水口5、调节阀6、流量计7、软管8、管组9、电解槽10、温度传感器11、缓冲槽12、正电极13、溢液口14、回流管15、负电极16、阴极板17、阳极板18、进液管19、节流阀20、溢流阀21、溢流管22、泵23、高位循环槽24、温度报警器25、显示屏26、控制柜27、高压阀28、进气管29、出气管30、进水口31和加热电极32；
进气管29与高压气罐1相连，在进气管29上安装有高压阀28，高压气罐1通过出气管30与U形金属管3连接，U形金属管3、加热板2安装在加热水箱4中，加热电极32与加热板2相连，排水口5、进水口31与加热水箱4固定连接；
调节阀6、流量计7安装在软管8上，U形金属管3通过软管8与管组9连接，管组9上开有出气小孔，管组9安装在电解槽10的底部，正电极13、负电极16安装在电解槽10上，阳极板18与正电极13连接，并浸入至电解液中，阴极板17与负电极16连接，并浸入至电解液中，温度传感器11安装在电解槽10上，在电解槽10的槽口处开设有溢液口14，在溢液口14的下方设置有缓冲槽12；
缓冲槽12通过回流管15与高位循环槽24相连，电解槽10通过进液管19与高位循环槽24连接，节流阀20、泵23安装在进液管19上，进液管19通过溢流管22与回流管15相连，在溢流管22上安装有溢流阀21；
显示屏26、温度报警器25安装在控制柜27上，温度传感器11、节流阀20、泵23、正电极13、负电极16、加热电极32、调节阀6、流量计7与控制柜27连接。
节流阀20为电控节流阀。
在管组9上开有出气小孔，材料为超高分子量聚乙烯。
实施例4
一种新型硫酸钴电解槽，如图1所示，包括有高压气罐1、加热板2、U形金属管3、加热水箱4、排水口5、调节阀6、流量计7、软管8、管组9、电解槽10、温度传感器11、缓冲槽12、正电极13、溢液口14、回流管15、负电极16、阴极板17、阳极板18、进液管19、节流阀20、溢流阀21、溢流管22、泵23、高位循环槽24、温度报警器25、显示屏26、控制柜27、高压阀28、进气管29、出气管30、进水口31和加热电极32；
进气管29与高压气罐1相连，在进气管29上安装有高压阀28，高压气罐1通过出气管30与U形金属管3连接，U形金属管3、加热板2安装在加热水箱4中，加热电极32与加热板2相连，排水口5、进水口31与加热水箱4固定连接；
调节阀6、流量计7安装在软管8上，U形金属管3通过软管8与管组9连接，管组9上开有出气小孔，管组9安装在电解槽10的底部，正电极13、负电极16安装在电解槽10上，阳极板18与正电极13连接，并浸入至电解液中，阴极板17与负电极16连接，并浸入至电解液中，温度传感器11安装在电解槽10上，在电解槽10的槽口处开设有溢液口14，在溢液口14的下方设置有缓冲槽12；
缓冲槽12通过回流管15与高位循环槽24相连，电解槽10通过进液管19与高位循环槽24连接，节流阀20、泵23安装在进液管19上，进液管19通过溢流管22与回流管15相连，在溢流管22上安装有溢流阀21；
显示屏26、温度报警器25安装在控制柜27上，温度传感器11、节流阀20、泵23、正电极13、负电极16、加热电极32、调节阀6、流量计7与控制柜27连接。
节流阀20为电控节流阀。
在管组9上开有出气小孔，材料为超高分子量聚乙烯。
控制柜27的控制系统为PLC控制系统。
工作原理：
高位循环槽24中的硫酸钴电解液经过进液管19流入至电解槽10中，电流通过硫酸钴电解液，引起电极发生化学变化，电解液中阴、阳离子分别向两极迁移，并发生氧化还原反应；电积至不溶阴极表面钴板厚度为4-6mm，开始出槽；
3) 阴极板17反应：Co2++2e- → Co
4) 阳极板18反应：4OH--2e -→ O2 ↑ +2H2O
总反应：CoSO4+H2O → Co+H2SO4+1/2O2 ↑
以上反应，使电能转化为电积产品的化学能；
在反应的过程中，为了维持电积过程中钴离子的浓度，须保证保证电积顺利进行，需要连续补充硫酸钴电解液，高位循环槽24中的电解液经过泵23加压后，经过节流阀20后由进液管19连续的向电解槽10中补充硫酸钴电解液，通过节流阀20可以调节不同的流量值，以维持电解液流入电解槽10的流量为3.0-3.2L/min·m2阴极表面积，泵23入进液管19中多余的电解液经过溢流阀21由溢流管22溢流至回流管15中；
同时，由于阳极反应会有O2 析出，致使溶液中H+ 浓度增加，电解板周围的酸溶度容易增加，须将酸溶度冲淡，电解过程会使电解液温度升高，使得电解产生的酸雾增加，须维持电解槽10内电积液温度在65-70℃之间。由进气管29经高压阀28向高压气罐1输送高压氮气，加热水箱4中充满了水，控制柜27通过加热电极32给加热板2供电，加热板2将加热水箱4中的水加热至65-70℃，高压氮气经过出气管30进入至U形金属管3中，U形金属管3迂回布置在加热水箱4中，并浸没于水中，通过调节阀6、流量计7调整由软管8流入管组9中的高压加热气体流量，以保证气体均匀的经过管组9由出气小孔流出，加热过的高压氮气将流至电解槽10中电极板周围反应生成的酸冲淡，同时，加热过的气体又起到对电解液的温度的维持作用，使得电解槽10内电积液温度在65-70℃之间；
为了实时的了解电解槽10中的温度，在电解槽10中安装了温度传感器11，通过控制柜27上的显示屏26和温度报警器25进行实时的监控；
电解后的电解液Co 浓度45-52g/L、酸浓度170-180g/L，经过溢液口14流至缓冲槽12中，由回流管15回流至高位循环槽24中，电解液经过处理后，继续被用于电解。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.一种新型硫酸钴电解槽，其特征在于，包括有高压气罐（1）、加热板（2）、U形金属管（3）、加热水箱（4）、排水口（5）、调节阀（6）、流量计（7）、软管（8）、管组（9）、电解槽（10）、温度传感器（11）、缓冲槽（12）、正电极（13）、溢液口（14）、回流管（15）、负电极（16）、阴极板（17）、阳极板（18）、进液管（19）、节流阀（20）、溢流阀（21）、溢流管（22）、泵（23）、高位循环槽（24）、温度报警器（25）、显示屏（26）、控制柜（27）、高压阀（28）、进气管（29）、出气管（30）、进水口（31）和加热电极（32）；
进气管（29）与高压气罐（1）相连，在进气管（29）上安装有高压阀（28），高压气罐（1）通过出气管（30）与U形金属管（3）连接，U形金属管（3）、加热板（2）安装在加热水箱（4）中，加热电极（32）与加热板（2）相连，排水口（5）、进水口（31）与加热水箱（4）固定连接；
调节阀（6）、流量计（7）安装在软管（8）上，U形金属管（3）通过软管（8）与管组（9）连接，管组（9）上开有出气小孔，管组（9）安装在电解槽（10）的底部，正电极（13）、负电极（16）安装在电解槽（10）上，阳极板（18）与正电极（13）连接，并浸入至电解液中，阴极板（17）与负电极（16）连接，并浸入至电解液中，温度传感器（11）安装在电解槽（10）上，在电解槽（10）的槽口处开设有溢液口（14），在溢液口（14）的下方设置有缓冲槽（12）；
缓冲槽（12）通过回流管（15）与高位循环槽（24）相连，电解槽（10）通过进液管（19）与高位循环槽（24）连接，节流阀（20）、泵（23）安装在进液管（19）上，进液管（19）通过溢流管（22）与回流管（15）相连，在溢流管（22）上安装有溢流阀（21）；
显示屏（26）、温度报警器（25）安装在控制柜（27）上，温度传感器（11）、节流阀（20）、泵（23）、正电极（13）、负电极（16）、加热电极（32）、调节阀（6）、流量计（7）与控制柜（27）连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型硫酸钴电解槽，其特征在于，节流阀（20）为电控节流阀。
3.根据权利要求1所述的一种新型硫酸钴电解槽，其特征在于，在管组（9）上开有出气小孔。
4.根据权利要求1所述的一种新型硫酸钴电解槽，其特征在于，控制柜（27）的控制系统为PLC控制系统。
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|---|---|---|---|
| CN201420636517.5U CN204111883U (zh) | 2014-10-30 | 2014-10-30 | 一种新型硫酸钴电解槽 |
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|---|---|---|---|
| CN201420636517.5U CN204111883U (zh) | 2014-10-30 | 2014-10-30 | 一种新型硫酸钴电解槽 |
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|---|---|
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| CN201420636517.5U Active CN204111883U (zh) | 2014-10-30 | 2014-10-30 | 一种新型硫酸钴电解槽 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105651732A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-06-08 | 哈尔滨工业大学 | 外加电场和温度场协同作用下测量液体折射率的方法 |
| CN108892114A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-11-27 | 四川大学 | 电催化氧化黄磷脱砷的方法与电催化氧化除杂设备 |
-
2014
- 2014-10-30 CN CN201420636517.5U patent/CN204111883U/zh active Active
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| CN105651732A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-06-08 | 哈尔滨工业大学 | 外加电场和温度场协同作用下测量液体折射率的方法 |
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