专利名称：一种用于金属氯化物精炼的膜电积槽的制作方法
技术领域：
本发明提供一种用于金属氯化物精炼的膜电积槽，是一种将电化学与膜分离技术有机结合的装置，属于金属冶炼领域。
背景技术：
目前，国内湿法冶金领域中金属精炼所采用的电积槽大部分都是敞开体系，并且无隔膜设置。多组阳极与阴极同处于一个大的金属化合物电解液环境中，电解液流动缓慢，几乎静止。敞开式电积槽具有这样的缺点电解液若挥发或者在电解过程中有气体产生，会造成气体泄漏，进入工作环境，若产生的气体有毒有害，会对环境造成严重污染，同时会对工作人员身体健康造成极大损害。尤其是以金属氯化物溶液作为电解液的电积精炼过程，由于含有高浓度的氯离子，会被阳极氧化成为氯气，产生的氯气不仅会改变电解液的性质，影响金属电沉积质量，而且氯气溢出造成生产车间内部环境严重污染，甚至操作人员必须戴防毒面具工作。大量产生的氯气还必须进行收集后进一步处理，以消除氯气对外环境的 影响，氯气的处理会造成生产成本的进一步提高。国内外企业有采用封闭式电积槽，以解决氯气污染工作环境问题，但是存在拆卸阴极板操作不便，反复拆卸造成密封面不严或易损坏的问题
发明内容
本发明目的针对上述以金属氯化物为原料的常规金属精炼工艺所采用的敞开式或封闭式电解槽的缺点，提供一种能完全避免氯气产生，彻底解决氯气污染环境问题的膜电解槽。具体的技术方案一种用于金属氯化物精炼的膜电积槽，包括槽体、阳极、阴极、阳极室循环管路、中隔室循环管路和阴极室循环管路，所述的槽体由自左向右邻接的阳极室、中隔室、阴极室组成，阳极室与中隔室由阳离子选择性隔膜隔开，中隔室与阴极室由阴离子选择性隔膜隔开，阳极室盛有阳极液，中隔室盛有盐酸溶液，阴极室盛有阴极液，所述的阳极室循环管路、中隔室循环管路、阴极室循环管路分别对应连接于阳极室、中隔室、阴极室的顶部和底部，其特征在于(I)阳极室循环管路由阳极液进口、阳极液循环箱、阳极液加压泵依次连接而成，阳极液进口位于阳极液循环箱上部；(2)中隔室循环管路由提取口、阀门2、阀门I、中隔室进液口、中隔室循环箱、中隔室加压泵依次连接而成，中隔室进液口位于中隔室循环箱上部；(3)阴极室循环管路由阴极液进口、阴极液循环箱、阴极液加压泵依次连接而成，阴极液进口位于阴极液循环箱上部。所述的阳离子选择性隔膜和阴离子选择性隔膜数量都为I张，平行设置，用两张塑料薄板压合粘结并用卡槽固定于槽体内。所述的槽体由有机玻璃、玻璃钢或聚四氟乙烯塑料制成，形状为长方体。
所述的阴极室中的阴极液为金属氯化物电解液，如氯化钴溶液、氯化镍溶液。所述的阴极为板状。所述的阳极为板状或网状。本发明具备的特点该膜电积槽适用于以金属氯化物为原料的金属电积精炼过程，无氯气产生，无环境污染；可在中隔室得到盐酸副产品回收再利用，经济价值高；所得金属产品质量好，
图I 一种用于金属氯化物精炼的膜电解槽结构示意图I-阳离子选择性隔膜，2-阴离子选择性隔膜，3-阳极室，4-中隔室，5-阴极室，
6-阳极，7-阴极，8-阳极室循环管路，9-阳极液加压泵，，10-阳极液循环箱，11-阳极液进口，12-阴极室循环管路，13-阴极液加压泵，14-阴极液循环箱，15-阴极液进口，16-中隔室循环管路，17-中隔室加压泵，18-中隔室循环箱，19-中隔室进液口，20-阀门1，21-阀门2，22-提取口，23-槽体。
具体实施例方式下面结合附图I对本发明做详细说明。如图I所示，一种用于金属氯化物精炼的膜电积槽，包括槽体23、阳极6、阴极7、阳极室循环管路8、中隔室循环管路16和阴极室循环管路12，所述的槽体23由自左向右邻接的阳极室3、中隔室4、阴极室5组成，阳极室3与中隔室4由阳离子选择性隔膜I隔开，中隔室4与阴极室5由阴离子选择性隔膜2隔开，阳极室3盛有阳极液，中隔室4盛盐酸溶液，阴极室5盛有阴极液，所述的阳极室循环管路8、中隔室循环管路16、阴极室循环管路12分别对应连接于阳极室3、中隔室4、阴极室5的顶部和底部，其特征在于(I)阳极室循环管路8由阳极液进口 11、阳极液循环箱10、阳极液加压泵9依次连接而成；阳极液进口 11位于阳极液循环箱10上部；(2)中隔室循环管路16由提取口 22、阀门2 (21)、阀门I (20)、中隔室进液口 19、中隔室循环箱18、中隔室加压泵17依次连接而成，中隔室进液口 19位于中隔室循环箱18上部;(3)阴极室循环管路12由阴极液进口 15、阴极液循环箱14、阴极液加压泵13依次连接而成，阴极液进口 15位于阴极液循环箱14上部。所述的阳离子选择性隔膜I和阴离子选择性隔膜2数量都为I张，平行设置，用两张塑料薄板压合粘结后，用卡槽固定于槽体23内。所述的槽体23由有机玻璃、玻璃钢或聚四氟乙烯塑料制成，形状为长方体。所述的阴极室5中的阴极液为金属氯化物电解液，如氯化钴溶液、氯化镍溶液。所述的阴极7为板状。所述的阳极6为板状或网状。阳极液、盐酸溶液和阴极液分别由阳极室循环管路8、中隔室循环管路16和阴极室循环管路12对应注入于阳极室3、中隔室4和阴极室5，各自维持恒定浓度。电积槽初始运行时，中隔室4注入盐酸溶液的浓度为O. 5% 1%，此时中隔室循环管路16上的阀门I开启，阀门2关闭；随着电积过程的进行，当中隔室4盐酸溶液浓度达到5% 10%，将中隔室循环管路16上的阀门I关闭，阀门2开启，盐酸溶液由提取口 22排出，同时向中隔室4注入等量的纯水。实施例I以固体氯化钴配制电解液，浓度为45g/L。槽体23由有机玻璃制成，形状为长方体。阳极6选用惰性电极钛塗铱网，阴极7选用纯金属钴板；阳离子选择性隔膜I选用全氟阳离子膜，阴离子选择性隔膜2选用Flemion膜，它们分别用两张塑料薄板压合粘结后，用卡槽固定于槽体23内，且平行设置，间距为50mm。将I %硫酸溶液、O. 5%盐酸溶液和45g/L氯化钴电解液分别由阳极室循环管路8、中隔室循环管路16和阴极室循环管路12对应注入于阳极室3、中隔室4和阴极室5，在电积过程中阳极液和阴极液维持恒定浓度，通入直流电电积3小时后，阳极室3中的硫酸溶液经检测，氯离子浓度接近零；在阴极7得到电极还原金属钴，经检测其纯度为99. 7% ;中隔室4所得的盐酸溶液浓度为7%，由提取口 22排出， 同时向中隔室注入等量的纯水。实施例2槽体23由玻璃钢制成，形状为长方体。阳极6选用惰性电极钛塗辽网，阴极7选用纯金属镍板；阳离子选择性隔膜I选用全氟阳离子膜，阴离子选择性隔膜2选用Flemion膜，它们分别用两张塑料薄板压合粘结后，用卡槽固定于槽体23内，且平行设置，间距为60mm。将O. 8%硫酸溶液、I %盐酸溶液和20g/L氯化镍电解液分别由阳极室循环管路8、中隔室循环管路16和阴极室循环管路12对应注入于阳极室3、中隔室4和阴极室5，在电积过程中阳极液和阴极液维持恒定浓度，通入直流电电积4小时后，阳极室3中的硫酸溶液经检测，氯离子浓度接近零；在阴极7得到电极还原金属镍，经检测其纯度为98. 9% ;中隔室4所得的盐酸溶液浓度为10%，由提取口 22排出，同时向中隔室4注入等量的纯水。
权利要求
1.一种用于金属氯化物精炼的膜电积槽，包括槽体、阳极、阴极、阳极室循环管路、中隔室循环管路和阴极室循环管路，所述的槽体由自左向右邻接的阳极室、中隔室、阴极室组成，阳极室与中隔室由阳离子选择性隔膜隔开，中隔室与阴极室由阴离子选择性隔膜隔开，阳极室盛有阳极液，中隔室盛有盐酸溶液，阴极室盛有阴极液，所述的阳极室循环管路、中隔室循环管路、阴极室循环管路分别对应连接于阳极室、中隔室、阴极室的顶部和底部，其特征在于 (1)阳极室循环管路由阳极液进口、阳极液循环箱、阳极液加压泵依次连接而成，阳极液进口位于阳极液循环箱上部； (2)中隔室循环管路由提取口、阀门2、阀门I、中隔室进液口、中隔室循环箱、中隔室加压泵依次连接而成，中隔室进液口位于中隔室循环箱上部； (3)阴极室循环管路由阴极液进口、阴极液循环箱、阴极液加压泵依次连接而成，阴极液进口位于阴极液循环箱上部。
2.根据权利要求I所述的一种用于金属氯化物精炼的膜电积槽，其特征在于所述的阳离子选择性隔膜和阴离子选择性隔膜数量都为I张，平行设置，用两张塑料薄板压合粘结并用卡槽固定于槽体内。
3.根据权利要求I所述的一种用于金属氯化物精炼的膜电积槽，其特征在于所述的槽体由有机玻璃、玻璃钢或聚四氟乙烯塑料制成，形状为长方体。
4.根据权利要求I所述的一种用于金属氯化物精炼的膜电积槽，其特征在于所述的阴极室中的阴极液为金属氯化物电解液，如氯化钴溶液、氯化镍溶液。
5.根据权利要求I所述的一种用于金属氯化物精炼的膜电积槽，其特征在于所述的阴极为板状。
6.根据权利要求I所述的一种用于金属氯化物精炼的膜电积槽，其特征在于所述的阳极为板状或网状。
全文摘要
本发明提供一种用于金属氯化物精炼的膜电积槽，包括槽体、阳极、阴极、阳极室循环管路、中隔室循环管路和阴极室循环管路，所述的槽体由自左向右邻接的阳极室、中隔室、阴极室组成，阳极室与中隔室由阳离子选择性隔膜隔开，中隔室与阴极室由阴离子选择性隔膜隔开，阳极室盛有阳极液，中隔室盛有盐酸溶液，阴极室盛有阴极液，所述的阳极室循环管路、中隔室循环管路、阴极室循环管路分别对应连接于阳极室、中隔室、阴极室的顶部和底部。本发明完全解决常规金属氯化物电积过程中氯气产生的问题，无环境污染，并且可得到副产品盐酸，回收再利用，经济价值高，所得金属产品质量好。
文档编号C25C7/00GK102839396SQ20121036601
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者王三反, 周键, 王挺, 赵红晶, 张学敏, 李乐卓 申请人:兰州交通大学