专利名称：一种高电流密度循环流阳极隔膜电解装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种隔膜电解装置，尤其是一种高电流密度循环流阳极隔膜电解装置。
背景技术：
目前，传统的隔膜电解装置是将阴阳极放置在电解液缓慢流动的槽体内，每块阴极均置于独立的隔膜袋内，在电场的作用下，阴离子向阳极定向移动，阳离子向阴极定向移动，通过控制一定的技术条件，目标金属阳离子在阴极得到电解沉积析出，从而得到高纯的电解产品。由于电极反应速度往往要快于离子的扩散速度，从而形成了浓差极化。在传统的电积槽中，正是由于阴极的浓差极化，造成少量杂质离子或者氢离子与目标金属离子一起在阴极上析出，一方面导致阴极产品质量下降，另一方面造成阴极电流效率大幅度降低，从而增加单位产品能耗。同时，传统的隔膜电解技术一般采用阴极隔膜袋实现溶液的单向流 动，每个阴极隔膜袋相对独立，致使袋内阴极液无法实现高速流动。因此，采用传统的隔膜电解技术进行金属的提纯或电解沉积，为了保证较高的阴极电流效率以及阴极产品质量，其电流密度必须控制在较低的范围内，从而造成电解体系庞大、设备投资费用高、生产效率低。
发明内容
本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种结构简单的、产能更高的高电流密度循环流阳极隔膜电解装置。本发明解决其技术问题采用的技术方案这种高电流密度循环流阳极隔膜电解装置，主要包括养阳极框、阴极框和紧固拉杆，阳极框固定在上部的紧固拉杆上，阴极框固定在下部的紧固拉杆上，阳极框外套有隔膜袋，阳极框上固定有阳极板，阳极框内形成阳极板区，阴极框上固定有阴极板，阳极框的外部形成阴极板区，阴极区的一侧的电解槽壁设有阴极液循环喷液装置，另一侧设有阴极液循环回液装置。所述阴极液循环喷液装置由阴极液循环进液管和阴极液循环喷液口组成。所述阴极液循环回液装置由阴极液循环回液管和阴极液循环回液口组成。本发明有益的效果是本发明将阳极框套在隔膜袋内以及循环流装置，提高了阴极液循环流量，增大金属阳离子的迁移速度，从而消除阴极浓差极化，实现阴极高电流密度条件下较高的阴极电流效率以及高品质的阴极产品，以达到通过大幅度提高电流密度，显著增加单位电解装置生产能力的目的，在实现大幅度降低电解精炼系统投资的同时，有效降低生产运行费用。
图I是本发明的结构示意图；图2是阴极区侧面结构示意图。
附图标记说明紧固拉杆1，阳极框2，隔膜袋3，阳极板区4，阴极板区5，阴极液循环回液管6，阴极液循环回液口 7，阴极板8，阳极板9，阴极液循环喷液口 10，阴极液循环进液管11，阴极框12，阳极泥排泥通道13，端封板14，紧固压框15，垫块16，阳极泥沉降室17，紧固螺母18。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明如图所示，这种高电流密度循环流阳极隔膜电解装置，主要包括养阳极框2、阴极框12和紧固拉杆1，阳极框2固定在上部的紧固拉杆I上，阴极框12固定在下部的紧固拉杆I上，紧固拉杆I的两端设有端封板14，通过紧固螺母18固定，端封板14上设有紧固压框15，紧固拉杆I与端部的阴极框12或阳极框2接触处设有垫块16。阳极框2外套有隔膜袋3，阳极框2上固定有阳极板9，阳极框2上设有阳极泥排泥通道13，阳极框2下部设有阳极泥沉降室17，阳极框2内形成阳极板区4，阴极框12上固定有阴极板8，阳极框2的外部形成阴极板区5，阴极区5之间相互连通，阴极区5的一侧的电解槽壁设有阴极液循环喷 液装置，另一侧设有阴极液循环回液装置，阴极液循环喷液装置由阴极液循环进液管11和阴极液循环喷液口 IO组成，阴极液循环回液装置由阴极液循环回液管6和阴极液循环回液口 7组成，循环装置的设计使电解槽中阴极液进行快速循环，实现阴极周围溶液的快速流动，金属阳离子的对流迁移速率大大提高，从而弥补扩散速率的不足，达到降低阴极浓差极化的目的，使阴极电流密度在保证阴极产品质量和阴极电流效率的前提下，能够大幅度提升。最终达到在电解槽规格不变的如提下，大幅度提闻电解生广能力的目的。实施方法I将硫酸镍溶液调整pH至3. 0-3. 5，加温至70_75°C，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循环流。当阴极液自循环流量达到1500m3/Mt，将阴极电流密度提升至380A/m2，电解4天后，取出阴极产品，其阴极电流效率达到96%，单槽阴极产品产量较电流密度为230A/m2时提高66%。实施方法2将硫酸镍溶液调整pH至3. 0-3. 5，加温至70_75°C，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循环流。当阴极液自循环流量达到2000m3/Mt，将阴极电流密度提升至420A/m2，电解4天后，取出阴极产品，其阴极电流效率达到95. 8%，单槽阴极产品产量较电流密度为230A/m2时提高81. 8%。实施方法3将硫酸镍溶液调整pH至3. 0-3. 5，加温至70_75°C，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循环流。当阴极液自循环流量达到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%，单槽阴极产品产量较电流密度为230A/m2时提高95%。实施方法4
将硫酸镍溶液调整pH至3. 0-3. 5，加温至70_75°C，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循环流。当阴极液自循环流量达到3000m3/Mt，将阴极电流密度提升至480A/m2，电解4天后，取出阴极产品，其阴极电流效率达到96. 1%，单槽阴极产品产量较电流密度为230A/m2时提高106%。金属离子电解沉积过程中，通过在电解槽中将阳极框2套在隔膜袋3的设计，使电解槽中每个阴极板区5实现联通，实现阴极液槽内自循环，并在阴极板区的侧端增加循环流喷头，使电解槽中阴极液进行快速循环，实现阴极周围溶液的快速流动，阴极液循环流量达到150-3000m3/Mt，阴极电流密度为350_600A/m2，电解液中金属离子浓度35_70g/L，阴极电流效率大于95%，阴极产品质量不受高 电流密度的影响，是一个清洁、高效、环保的先进技术，该方法适用于镍、钴、铜、铅、锌、金、银等金属的电解沉积提取以及金属提纯，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1.一种高电流密度循环流阳极隔膜电解装置，主要包括养阳极框(2)、阴极框(12)和紧固拉杆(1)，其特征是阳极框(2)固定在上部的紧固拉杆(I)上，阴极框(12)固定在下部的紧固拉杆(I)上，阳极框(2)外套有隔膜袋(3)，阳极框(2)上固定有阳极板(9)，阳极框(2)内形成阳极板区(4)，阴极框(12)上固定有阴极板(8)，阳极框(2)的外部形成阴极板区(5)，阴极区(5)的一侧的电解槽壁设有阴极液循环喷液装置，另一侧设有阴极液循环回液装置。
2.根据权利要求I所述的高电流密度循环流阳极隔膜电解装置，其特征是所述紧固拉杆(I)的两端设有端封板(14)，通过紧固螺母(18)固定，端封板(14)上设有紧固压框(15)。
3.根据权利要求I或2所述的高电流密度循环流阳极隔膜电解装置，其特征是所述紧固拉杆(I)与端部的阴极框(12 )或阳极框(2 )接触处设有垫块(16 )。
4.根据权利要求I所述的高电流密度循环流阳极隔膜电解装置，其特征是所述阴极液循环喷液装置由阴极液循环进液管(11)和阴极液循环喷液口(10)组成。
5.根据权利要求I所述的高电流密度循环流阳极隔膜电解装置，其特征是所述阴极液循环回液装置由阴极液循环回液管(6 )和阴极液循环回液口( 7 )组成。
6.根据权利要求I所述的高电流密度循环流阳极隔膜电解装置，其特征是所述阳极框(2 )上设有阳极泥排泥通道(13)。
7.根据权利要求I或6所述的高电流密度循环流阳极隔膜电解装置，其特征是所述阳极框(2)下部设有阳极泥沉降室(17)。
全文摘要
本发明涉及一种高电流密度循环流阳极隔膜电解装置，阳极框固定在上部的紧固拉杆上，阴极框固定在下部的紧固拉杆上，阳极框外套有隔膜袋，阳极框上固定有阳极板，阳极框内形成阳极板区，阴极框上固定有阴极板，阳极框的外部形成阴极板区，阴极区的一侧的电解槽壁设有阴极液循环喷液装置，另一侧设有阴极液循环回液装置。本发明有益的效果是本发明将阳极框套在隔膜袋内以及循环流装置，提高了阴极液循环流量，增大金属阳离子的迁移速度，实现阴极高电流密度条件下较高的阴极电流效率以及高品质的阴极产品，以达到通过大幅度提高电流密度，显著增加单位电解装置生产能力的目的，有效降低生产运行费用。
文档编号C25C7/06GK102851709SQ20121035786
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月24日 优先权日2012年9月24日
发明者林建平 申请人:杭州百斯特塑焊设备有限公司