CN204779889U - 一种柔性电解装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及柔性电解装置，包括电解槽、进液分布装置、进液贮槽、中间循环贮槽、回液贮槽和控制系统，进液分布装置置于电解槽底部或侧壁，进液贮槽和中间循环贮槽由第一输送泵通过管道连接，中间循环贮槽和进液分布装置由第二输送泵通过管道连接，电解槽远离进液分布装置进液管道的一侧通过管道与中间循环贮槽连接，进液贮槽——中间循环贮槽——电解槽——中间循环贮槽形成电解液流通回路。这样的设计实现了电解液在阴极表面的强制循环流动，保证了在高电流密度条件下金属离子在阴极表面的及时补充，有效消除因阴极周围金属离子贫化而造成的浓差极化现象。还可通过控制系统自动柔性匹配电解电流强度，可配合峰谷电时调整电解效率，大大节约成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及电解技术领域，尤其是涉及一种柔性电解装置。
背景技术
电解槽装置由导电装置、电解槽以及阴阳极板组成，直流供电系统提供的直流电通过导电装置输送到电解槽中的每块阴极和阳极，其中阴极上发生电化学反应，使溶液中的金属离子在阴极上得到还原，沉积得到纯度较高的金属产品。由于阴极周围的金属离子在电流作用下得到还原沉积，从而造成阴极周围金属离子贫化，并且阴极上的电流强度越大，阴极周围的金属离子贫化越严重。阴极周围金属离子贫化容易造成阴极电流效率下降和阴极产品质量下降，因此，必须加大阴极周围金属离子的迁移速度，以保证在高电流强度条件下，阴极上金属还原沉积过程的正常进行，实现电解精炼过程超高电流密度生产，满足高电流密度峰谷电生产的目的。
目前，传统的电解装置主要由进液槽、电解槽和回液槽组成，电解液由进液槽——电解槽——回液槽形成大的流通回路，电解液在此回路中流量较小，并且所加入的高浓度电解液没有均匀分布在阴极板的表面，造成阴极周围流动缓慢，致使阴极浓差极化严重，阴极电流密度难以大幅度提升，无法实现高负荷生产，而且造成了电解效率较低。
因此，在倡导节能环保的今天，研究一种适用高电流密度电解、电解效率高的电解装置显得尤为必要。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是设计一种电解装置，解决现有技术存在的阴极浓差极化、电解电流密度低和电解效率低下的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型的柔性电解装置包括电解槽、进液分布装置、进液贮槽、中间循环贮槽、回液贮槽和控制系统，所述进液分布装置置于电解槽底部或者侧壁，所述进液贮槽和中间循环贮槽由第一输送泵通过管道连接，所述中间循环贮槽和进液分布装置由第二输送泵通过管道连接，所述电解槽远离进液分布装置进液管道的一侧通过管道与中间循环贮槽连接，所述中间循环贮槽的溢流口通过管道与回液回液贮槽连接，在控制系统的控制下，电解液先由进液贮槽中进入中间循环贮槽，然后经进液分布装置进入电解槽，最后从电解槽中流回中间循环贮槽中，电解液贫液通过溢流口流入回液贮槽。
进一步的，所述进液分布装置包括进液总管、进液支管和进液喷嘴，所述进液总管通过管道与第二输送泵连接，所述进液喷嘴设置在进液支管上。
进一步的，所述进液喷嘴与进液支管的角度为5-90°，进液喷嘴的喷射流速为0.2-3m/s。
进一步的，所述进液分布装置和第二输送泵之间的管道还设有电磁调节阀。
进一步的，所述控制系统与电解槽的供电系统的电流强度连锁控制，所述控制系统通过控制电磁调节阀和变频装置来调节电解液循环流量。
进一步的，所述控制系统为DSC控制系统或PLC控制系统。
进一步的，所述回液贮槽设有第三输送泵，所述第三输送泵将回液贮槽中的贫液输送到湿法冶炼工序的浸出工序或者萃取工序。
本实用新型的有益效果：采用这样的设计后，实现了电解液在阴极表面的强制循环流动，加快了金属离子在阴极表面的迁移速度，保证了在高电流密度条件下金属离子在阴极表面的及时补充，从而有效消除因阴极周围金属离子贫化而造成的浓差极化现象，使超高电流密度电解成为可能。同时，通过控制系统实现阴极电流密度的升降与电解液循环量的增减连锁，达到柔性电解装置自动控制的目的，可以配合峰谷电时调整电解效率，从而实现电解效率高、节能环保的功能。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步阐明。
图1为本实用新型的柔性电解装置结构示意图；
图2为本实用新型的柔性电解装置的进液分布装置的结构示意图。
具体实施方式
结合图1和图2，本实用新型的柔性电解装置包括电解槽1、进液分布装置2、进液贮槽3、中间循环贮槽、回液贮槽5和控制系统7，所述进液分布装置2置于电解槽1底部或者侧壁，所述进液贮槽3和中间循环贮槽由第一输送泵801通过管道连接，所述中间循环贮槽和进液分布装置2由第二输送泵802通过管道连接，所述电解槽1远离进液分布装置2进液管道的一侧通过管道与中间循环贮槽连接，所述中间循环贮槽的溢流口401通过管道与回液回液贮槽5连接，在控制系统7的控制下，电解液先由进液贮槽3中进入中间循环贮槽4，然后经进液分布装置2进入电解槽1，最后从电解槽1中流回中间循环贮槽4中，电解液贫液通过溢流口401流入回液贮槽5。
进一步的，所述进液分布装置2包括进液总管201、进液支管202和进液喷嘴203，所述进液总管201通过管道与第二输送泵802连接，所述进液喷嘴203设置在进液支管202上。进液支管202上的进液喷嘴203数量根据极板高度设定，进液喷嘴203的口径根据极板大小设定。
进一步的，所述进液喷嘴203与进液支管202的角度为5-90°，进液喷嘴203的喷射流速为0.2-3m/s。
进一步的，所述进液分布装置2和第二输送泵802之间的管道还设有电磁调节阀6。
进一步的，所述控制系统7与电解槽1的供电系统的电流强度连锁控制，所述控制系统7通过控制电磁调节阀6和变频装置来调节电解液循环流量。
进一步的，所述控制系统7为DSC控制系统或PLC控制系统。
进一步的，所述回液贮槽5设有第三输送泵803，所述第三输送泵803将回液贮槽5中的贫液输送到湿法冶炼工序的浸出工序或者萃取工序。
高浓度的阴极电解液从进液贮槽3中由第一输送泵801通过管道定量送入到中间循环贮槽4中，高浓度的阴极电解液与原中间循环贮槽4中的电解液混合后，通过第二输送泵802在电磁调节阀6的控制下，被定量地送入到电解槽1中，并通过进液分布装置2的进液喷嘴203喷入到每块阴极表面，使电解液均匀分布在阴极板周围，从而增加金属离子在阴极表面的迁移速度，及时补充因阴极快速析出而造成的阴极周围金属离子贫化，使高电流密度电解精炼成为可能。送入到电解槽1内的电解液自电解槽1远离进液分布装置2进液管道的一侧流出，流入到中间循环贮槽4中，其中部分电解液作为贫液通过中间循环贮槽4上的溢流口401流入到回液贮槽5中。回液贮槽5中的电解贫液再通过第三输送泵803返回到湿法冶炼工序的浸出工序或者萃取工序处理。
此外，由于电解液通过进液分布装置2喷洒进入电解槽1，因此可以方便在进液贮槽3中调节电解液的温度、pH值和浓度。
中间循环贮槽4中电解液的进液量由控制系统7通过变频装置调节第一输送泵801来控制，进液分布装置2的进液量由控制系统7通过第二输送泵802和电磁调节阀6来控制，进液分布装置2的进液喷嘴203的喷射角度和流速由控制系统7调节控制。
本实用新型的柔性电解装置实现了电解液在阴极表面的强制循环流动，加快了金属离子在阴极表面的迁移速度，保证了在高电流密度条件下金属离子在阴极表面的及时补充，从而有效消除因阴极周围金属离子贫化而造成的浓差极化现象，使超高电流密度电解成为可能。
另外，控制系统7与电解槽1的直流供电系统提供的电流强度实现连锁控制，电解液的循环高低与电流强度直接相关，电流强度越高，所需的循环流量越大。因此本实用新型的柔性电解装置可结合峰谷电时进行电解以此来节约成本，在峰时降低电流强度，采取低电流强度电解，控制系统7则根据电流强度的降低自动相应的减少电解液循环量，在谷时增大电流强度，采取高电流强度电解，控制系统7则根据电流强度的增大自动相应的增加电解液循环量，可大大节约成本。
将本实用新型的柔性电解装置运用到产线分别进行电解镍、铜和锰：
柔性电解镍：将硫酸镍溶液调整pH至3.0-3.5，加温至70-75℃，加入硼酸至5-6g/L，该硫酸镍溶液自高位槽自流至电解槽中，待硫酸镍溶液充满电解槽后，开启阴极液自循环泵，使阴极液在槽内自循环，并在每块阴极表面形成高速液流。当阴极液循环流量达到100-2300m3/Mt，将阴极电流密度提升至450A/m2，电解4天后，取出阴极产品，其阴极电流效率达到95.6%，比单槽阴极产品产量较电流密度为230A/m2时提高95%。
柔性电解铜：将硫酸铜溶液加温至40-55℃，开启电解液循环泵，使电解液在槽内循环，并在每块阴极表面形成高速液流。当阴极液循环流量达到50-1000m3/Mt，将阴极电流密度提升至450A/m2，电解4天后，取出阴极产品，其阴极电流效率达到98%。
柔性电解锰：将硫酸锰溶液调整pH至6.0-7.5，温度控制38-42℃，该硫酸锰溶液自高位流槽自流至电解槽中，待硫酸锰溶液充满电解槽后，开启阴极液自循环泵，使阴极液在槽内自循环，并在每块阴极表面形成强制流动。当阴极液循环流量达到500-1500m3/Mt，将阴极电流密度提升至350A/m2，电解1天后，取出阴极产品，其阴极电流效率达到85%。
在此需要说明的是，本实用新型的柔性电解装置是通过中间循环贮槽4和进液分布装置2的设计来实现电解液在阴极表面的强制循环流动，加快金属离子在阴极表面的迁移速度，保证了在高电流密度条件下金属离子在阴极表面的及时补充，从而有效消除因阴极周围金属离子贫化而造成的浓差极化现象，同时配合控制系统7与直流供电系统提供的电流强度实现连锁控制。因此凡是采用等同替换或等效变换形成的技术方案，如在电解槽1的两侧壁均设置进液分布装置2、改变进液喷嘴203的数量或口径的设计，均落在本申请保护范围之内。
Claims (7)
1.一种柔性电解装置，其特征在于：包括电解槽（1）、进液分布装置（2）、进液贮槽（3）、中间循环贮槽（4）、回液贮槽（5）和控制系统（7），所述进液分布装置（2）置于电解槽（1）底部或者侧壁，所述进液贮槽（3）和中间循环贮槽（4）由第一输送泵（801）通过管道连接，所述中间循环贮槽（4）和进液分布装置（2）由第二输送泵（802）通过管道连接，所述电解槽（1）远离进液分布装置（2）进液管道的一侧通过管道与中间循环贮槽（4）连接，所述中间循环贮槽（4）的溢流口（401）通过管道与回液回液贮槽（5）连接，在控制系统（7）的控制下，电解液先由进液贮槽（3）中进入中间循环贮槽（4），然后经进液分布装置（2）进入电解槽（1），最后从电解槽（1）中流回中间循环贮槽（4）中，电解液贫液通过溢流口（401）流入回液贮槽（5）。
2.根据权利要求1所述的柔性电解装置，其特征在于：所述进液分布装置（2）包括进液总管（201）、进液支管（202）和进液喷嘴（203），所述进液总管（201）通过管道与第二输送泵（802）连接，所述进液喷嘴（203）设置在进液支管（202）上。
3.根据权利要求2所述的柔性电解装置，其特征在于：所述进液喷嘴（203）与进液支管（202）的角度为5-90°，进液喷嘴（203）的喷射流速为0.2-3m/s。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的柔性电解装置，其特征在于：所述进液分布装置（2）和第二输送泵（802）之间的管道还设有电磁调节阀（6）。
5.根据权利要求4所述的柔性电解装置，其特征在于：所述控制系统（7）与电解槽（1）的供电系统的电流强度连锁控制，所述控制系统（7）通过控制电磁调节阀（6）和变频装置来调节电解液循环流量。
6.根据权利要求5所述的柔性电解装置，其特征在于：所述控制系统（7）为DSC控制系统或PLC控制系统。
7.根据权利要求4所述的柔性电解装置，其特征在于：所述回液贮槽（5）设有第三输送泵（803），所述第三输送泵（803）将回液贮槽（5）中的贫液输送到湿法冶炼工序的浸出工序或者萃取工序。
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| CN104975328A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-10-14 | 杭州三耐环保科技股份有限公司 | 一种柔性电解装置 |
| CN110923745A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-03-27 | 昆明理工大学 | 采用射流搅拌电化学合成辛酸亚锡的装置及合成方法 |
| CN110923743A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-03-27 | 云南锡业研究院有限公司 | 一种辛酸亚锡电化学连续循环合成装置及其合成方法 |
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