CN204918800U - 一种柱式螺旋流电解装置 - Google Patents
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Abstract
一种柱式螺旋流电解装置，包括密闭储液槽、循环泵和电解槽，隔膜筒将电解槽的圆柱形密封腔分隔成阳极室和阴极室，阳极室内装设有阳极棒，圆柱形密封腔的四周内壁紧贴设有阴极片，阳极室的顶部设有加料口，阳极室的底部设有出料口及第一阀门机构，阴极室的顶部设有产品出口及第二阀门机构，阴极室的底部设有阴极放液阀，电解槽的下部设有螺旋流进液口，电解槽的上部设有螺旋流出液口，螺旋流出液口通过管道与密闭储液槽连通，密闭储液槽与循环泵的入口连通，循环泵的出口与螺旋流进液口连通，密闭储液槽安装有溶液电位监测装置、预警排气阀和压力检测装置。该装置具有电解效率高、电解效果好、清洁环保、能耗低、使用范围广等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及湿法冶金及电解技术领域，具体涉及一种柱式螺旋流电解装置。
背景技术
传统的湿法冶金及废弃物回收包括原料预处理、浸出、分离提出、电积等工艺，其工序繁多，流程长。为缩短工序步骤，科研工作者开展了大量的研究，以电积过程为例，开发出了旋流电积技术，实现了电积过程中有价金属的高效分离提取，但该工艺采用的是不溶性阳极电积技术，其槽电压是普通电解的10倍以上。且旋流电积对阳极材料要求高，阳极需要定期更换，同时电积过程中会产生气体，需开路放气无法实现密闭，这样容易产生酸雾。此外，传统的电解工艺需要较纯的阳极板以及对电解液也有非常高的要求，特别是对杂质金属含量敏感，无法实现高选择性。
如何实现冶金过程的高效、短流程、低污染是一直以来的研究热点。但面对着湿法冶金处理对象的复杂化，传统的处理技术难以应对，特别是在一些设备上，如传统设备存在处理对象单一，升级改造困难等缺点。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种电解效率高、电解效果好、清洁环保、能耗低、使用范围广的柱式螺旋流电解装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
一种柱式螺旋流电解装置，包括密闭储液槽、循环泵和由导电材料制作的电解槽，所述电解槽设有一轴线竖直布置的圆柱形密封腔，所述圆柱形密封腔内设有隔膜筒，所述隔膜筒的两端分别与圆柱形封闭腔的顶壁和底壁相接并将圆柱形密封腔分隔成阳极室和阴极室，所述阳极室内装设有沿所述圆柱形密封腔的轴线设置的阳极棒，所述圆柱形密封腔的四周内壁紧贴设有阴极片，所述阳极室的顶部设有加料口，所述阳极室的底部设有出料口以及用于启闭所述出料口的第一阀门机构，所述阴极室的顶部设有产品出口及用于启闭所述产品出口的第二阀门机构，所述阴极室的底部设有阴极放液阀，所述阳极棒连接有阳极导电头，所述电解槽的外壁上连接有阴极导电头，所述电解槽的下部设有进液方向与圆柱形密封腔内侧壁相切的螺旋流进液口，所述电解槽的上部设有出液方向与圆柱形密封腔内侧壁相切的螺旋流出液口，所述螺旋流出液口通过管道与密闭储液槽连通，所述密闭储液槽通过管道与循环泵的入口连通，所述循环泵的出口通过管道与所述螺旋流进液口连通，所述密闭储液槽安装有溶液电位监测装置、预警排气阀和压力检测装置。
上述的柱式螺旋流电解装置，优选的，所述循环泵与螺旋流进液口之间的管道上还设有流量控制器。
上述的柱式螺旋流电解装置，优选的，所述隔膜筒的两端分别通过由绝缘材料制作的阳极固定装置可拆卸的安装于电解槽中。
上述的柱式螺旋流电解装置，优选的，所述阳极固定装置采用螺纹连接方式连接于电解槽上，所述加料口设于隔膜筒上端的阳极固定装置上，所述出料口设于隔膜筒下端的阳极固定装置上。
上述的柱式螺旋流电解装置，优选的，所述电解槽包括上端具有开口的槽体以及活动连接于槽体开口端的盖板，所述阳极固定装置连接于槽体开口端处。
上述的柱式螺旋流电解装置，优选的，所述隔膜筒包括两个套接的阳极框以及夹设于两个阳极框之间的隔膜。
上述的柱式螺旋流电解装置，优选的，所述阳极棒为金属钛棒或者表面镀有一层钯、钌、铱、铂、金及其氧化物中一种以上的金属铅棒；所述阴极片为不锈钢片或铜片；所述阳极框为金属钛或无机物制作的镂空套；所述隔膜为涤纶、丙纶植物或无机陶瓷膜。
上述的柱式螺旋流电解装置，优选的，所述电解槽的直径、隔膜筒的直径和阳极棒的直径之比为15:5:1～60:4:1；所述电解槽的高度和直径之比为3～12。
上述的柱式螺旋流电解装置，优选的，各管道为耐酸管道。
上述的柱式螺旋流电解装置，优选的，所述溶液电位监测装置采用甘汞电极为参比电极，铂钯为测量电极。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型的柱式螺旋流电解装置实现了从原料直接得到目标产物的目的，采用旋流发生器进行旋流进料有效的改善了电解过程中电流密度分布不均、浓差极化等因素对电解过程的影响；采用原料浆化处理后直接加入阳极时进行电解大大的缩短了实验流程，且与传统的旋流电积相比极大的节约了能耗；本装置能实现在单体设备中从原料直接得到目标产物的目的，且采用旋流循环使浆浆料处于很好的悬浮状态不需要特殊的搅拌装置，从而更好的实现了密闭循环，获得更高的电流效率；本装置采用电位监控法对浸出过程实时监控，监控可靠精确，且监控过程远离主体反应装置，可实现监控的智能化及远程化。该电解装置可用于湿法冶金、废弃物综合回收利用，可处理为固体或浆料性废弃物或矿物的物料，也可用于物体表面刻蚀及电镀等领域。
附图说明
图1为本实用新型柱式螺旋流电解装置的结构示意图。
图2为本实用新型柱式螺旋流电解装置中电解槽的主剖视结构示意图。
图3为本实用新型柱式螺旋流电解装置中电解槽的俯剖视结构示意图。
图例说明：
1、密闭储液槽；2、循环泵；3、电解槽；31、阳极室；32、阴极室；33、加料口；34、出料口；35、第一阀门；36、产品出口；37、第二阀门机构；38、阴极放液阀；39、螺旋流进液口；310、螺旋流出液口；311、盖板；4、隔膜筒；41、阳极框；42、隔膜；5、阳极棒；6、阳极导电头；7、阴极导电头；8、溶液电位监测装置；9、预警排气阀；10、压力检测装置；11、流量控制器；12、阳极固定装置。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1至图3所示，本实用新型的柱式螺旋流电解装置，包括密闭储液槽1、循环泵2和由导电材料制作的电解槽3，电解槽3设有一轴线竖直布置的圆柱形密封腔，圆柱形密封腔内设有隔膜筒4，隔膜筒4的两端分别与圆柱形封闭腔的顶壁和底壁相接并将圆柱形密封腔分隔成阳极室31和阴极室32，阳极室31内装设有沿圆柱形密封腔的轴线设置的阳极棒5，圆柱形密封腔的四周内壁紧贴设有阴极片（图中未示），阳极室31的顶部设有加料口33，阳极室31的底部设有出料口34以及用于启闭出料口34的第一阀门机构35，阴极室32的顶部设有产品出口36及用于启闭产品出口36的第二阀门机构37，阴极室32的底部设有阴极放液阀38，阳极棒5连接有阳极导电头6，阳极导电头6位于电解槽3的顶端，电解槽3的外壁上连接有阴极导电头7，阴极导电头7位于电解槽3偏下端边缘，电解槽3的下部设有进液方向与圆柱形密封腔内侧壁相切的螺旋流进液口39，电解槽3的上部设有出液方向与圆柱形密封腔内侧壁相切的螺旋流出液口310，螺旋流出液口310通过管道与密闭储液槽1连通，密闭储液槽1通过管道与循环泵2的入口连通，循环泵2的出口通过管道与螺旋流进液口39连通，密闭储液槽1的顶部安装有溶液电位监测装置8、预警排气阀9和压力检测装置10，溶液电位监测装置8、预警排气阀9和压力检测装置10均采用现有已商品化的设备。其中，溶液电位监测装置8的探头伸入密闭储液槽1并与溶液接触，其作用是通过溶液电位值判断电解反应的程度，该溶液电位监测装置8采用甘汞电极为参比电极，铂钯为测量电极。
本实施例中，循环泵2与螺旋流进液口39之间的管道上还设有流量控制器11，通过流量控制器11可调控溶液的流量，从而控制阴极室32内液体的流动状态和阳极室31浆料的悬浮状态，该流量控制器11可采用现有技术。
本实施例中，隔膜筒4的两端分别通过阳极固定装置12可拆卸的安装于电解槽3中，各阳极固定装置12由绝缘材料模压而成。具体是，阳极固定装置12采用螺纹连接方式连接于电解槽3上，加料口33设于隔膜筒4上端的阳极固定装置12上，出料口34设于隔膜筒4下端的阳极固定装置12上。隔膜筒4包括两个套接的阳极框41以及夹设于两个阳极框41之间的隔膜42，阳极框41为金属钛或无机物制作的镂空套，其空隙大小由原料的粒度而定；隔膜42为涤纶、丙纶植物或无机陶瓷膜，原料经调浆后置于阳极室31，该隔膜42只允许溶液通过，而阳极室31内的固体颗粒则被阻挡在阳极室31内。
本实施例中，电解槽3包括上端具有开口的槽体以及活动连接于槽体开口端的盖板311，阳极固定装置12连接于槽体开口端处。
本实施例中，阳极棒5为金属钛棒或者表面镀有一层钯、钌、铱、铂、金及其氧化物中一种以上的金属铅棒；阴极片为耐酸不锈钢片或铜片，阴极片在电解预备阶段附着在电解槽3的内壁上，当电解完成时阴极片随阴极产品一同取出；阳极导电头6和阴极导电头7均采用夹式接头。
本实施例中，电解槽3的直径、隔膜筒4的直径和阳极棒5的直径之比为15:5:1～60:4:1；电解槽3的高度和直径之比为3～12。
本实施例中，各管道为耐酸管道，整个电解装置各端接口均采用密封固定，电解槽3采用全封闭设计，其上下端均采用绝缘器件密封，即使在电解过程中因操作不当而产生少量气体，也可以通过预警排气阀9及时有效排除。
本实施例中，整套电解装置采用模块化组件，阳极固定装置12、各管道、各进出口均采用螺纹方式连接，极大的方便了设备的装配及拆卸。此外，电解槽3可以一个单独使用，或者多个并联、串联使用。上述第一阀门机构35和第二阀门机构37可以采用开口和与开口螺纹配合的堵头。
本实施例的电解装置在操作时，装好电解槽3、各进出料管道、各监测装置，然后将已经安装好隔膜42的阳极框41通过阳极固定装置12安装在槽体中，用稀硫酸将多金属粉末调成浆料静止30min至没有明显分层为最佳状态，再搅拌均匀，再将浆料加入至阳极框41中，封闭各接口处，启动循环泵2将储存在密闭储液槽1中的溶液（溶液中含硫酸及铜离子浓度分别为1mol/L、5g/L）泵入电解槽3实现密闭循环，将阳极导电头6和阴极导电头7连接至电源，整套装置进入工作状态，工作期间通过压力检测装置10和溶液电位监测装置8监测了解设备的工作状态，并可根据相应状态作出相应的调整。电解到一定时间后关闭电源及循环泵2，打开第二阀门机构37将阴极铜取出，打开第一阀门机构35排出浸出渣。
本实用新型将物料直接加入阳极室31作为电解阳极的一部分，阳极棒5与阴极片采用隔膜42隔离；通过物料直接加入阳极室31发生电化学浸出，电解液旋流循环实现阴极高选择性沉积金属，同时利用电解液旋流对阳极室31内矿浆形成搅动作用，省去了搅拌装置；该装置同时解决了矿物氧化浸出及高选择性电沉积金属过程，能在装置中一步获得阴极金属产物；实现了一步高选择性得到目标金属的目的，同时生产过程中密闭循环，清洁环保，能耗低。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种柱式螺旋流电解装置，其特征在于：包括密闭储液槽（1）、循环泵（2）和由导电材料制作的电解槽（3），所述电解槽（3）设有一轴线竖直布置的圆柱形密封腔，所述圆柱形密封腔内设有隔膜筒（4），所述隔膜筒（4）的两端分别与圆柱形封闭腔的顶壁和底壁相接并将圆柱形密封腔分隔成阳极室（31）和阴极室（32），所述阳极室（31）内装设有沿所述圆柱形密封腔的轴线设置的阳极棒（5），所述圆柱形密封腔的四周内壁紧贴设有阴极片，所述阳极室（31）的顶部设有加料口（33），所述阳极室（31）的底部设有出料口（34）以及用于启闭所述出料口（34）的第一阀门机构（35），所述阴极室（32）的顶部设有产品出口（36）及用于启闭所述产品出口（36）的第二阀门机构（37），所述阴极室（32）的底部设有阴极放液阀（38），所述阳极棒（5）连接有阳极导电头（6），所述电解槽（3）的外壁上连接有阴极导电头（7），所述电解槽（3）的下部设有进液方向与圆柱形密封腔内侧壁相切的螺旋流进液口（39），所述电解槽（3）的上部设有出液方向与圆柱形密封腔内侧壁相切的螺旋流出液口（310），所述螺旋流出液口（310）通过管道与密闭储液槽（1）连通，所述密闭储液槽（1）通过管道与循环泵（2）的入口连通，所述循环泵（2）的出口通过管道与所述螺旋流进液口（39）连通，所述密闭储液槽（1）安装有溶液电位监测装置（8）、预警排气阀（9）和压力检测装置（10）。
2.根据权利要求1所述的柱式螺旋流电解装置，其特征在于：所述循环泵（2）与螺旋流进液口（39）之间的管道上还设有流量控制器（11）。
3.根据权利要求1所述的柱式螺旋流电解装置，其特征在于：所述隔膜筒（4）的两端分别通过由绝缘材料制作的阳极固定装置（12）可拆卸的安装于电解槽（3）中。
4.根据权利要求3所述的柱式螺旋流电解装置，其特征在于：所述阳极固定装置（12）采用螺纹连接方式连接于电解槽（3）上，所述加料口（33）设于隔膜筒（4）上端的阳极固定装置（12）上，所述出料口（34）设于隔膜筒（4）下端的阳极固定装置（12）上。
5.根据权利要求3所述的柱式螺旋流电解装置，其特征在于：所述电解槽（3）包括上端具有开口的槽体以及活动连接于槽体开口端的盖板（311），所述阳极固定装置（12）连接于槽体开口端处。
6.根据权利要求1所述的柱式螺旋流电解装置，其特征在于：所述隔膜筒（4）包括两个套接的阳极框（41）以及夹设于两个阳极框（41）之间的隔膜（42）。
7.根据权利要求6所述的柱式螺旋流电解装置，其特征在于：所述阳极棒（5）为金属钛棒或者表面镀有一层钯、钌、铱、铂、金及其氧化物中一种以上的金属铅棒；所述阴极片为不锈钢片或铜片；所述阳极框（41）为金属钛或无机物制作的镂空套；所述隔膜（42）为涤纶、丙纶植物或无机陶瓷膜。
8.根据权利要求1所述的柱式螺旋流电解装置，其特征在于：所述电解槽（3）的直径、隔膜筒（4）的直径和阳极棒（5）的直径之比为15:5:1～60:4:1；所述电解槽（3）的高度和直径之比为3～12。
9.根据权利要求1所述的柱式螺旋流电解装置，其特征在于：各管道为耐酸管道。
10.根据权利要求1所述的柱式螺旋流电解装置，其特征在于：所述溶液电位监测装置（8）采用甘汞电极为参比电极，铂钯为测量电极。
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|---|---|---|---|---|
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| CN110921790A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-03-27 | 北京师范大学 | 一种环绕辐射式电催化装置 |
| CN112957918A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-06-15 | 中南林业科技大学 | 一种旋流电渗滤回收装置及其在处理污泥中重金属的应用 |
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