一種電解錳生產(chǎn)用電解槽的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于電解錳生產(chǎn)用電解槽，特別涉及采用陰離子交換膜及鈦基涂層陽(yáng)極的電解槽。
【背景技術(shù)】
[0002]電解錳工業(yè)生產(chǎn)，一直采用布袋式隔膜和鉛合金制作的板柵陽(yáng)極構(gòu)成電解槽，例如專(zhuān)利:200820054326.2(節(jié)能型電解錳裝置)。并對(duì)陽(yáng)極結(jié)構(gòu)做了大量的改進(jìn)，如專(zhuān)利:201310575496(—種電解錳陽(yáng)極板及制造方法)；為了節(jié)能降耗，盡可能的優(yōu)化陰陽(yáng)極間的距離，目前電解槽的同名極距已經(jīng)降低到650-700mm。但是，由于布袋式隔膜僅具有部分的物理阻隔作用，無(wú)法避免陰極錳離子向陽(yáng)極擴(kuò)散，因此，工業(yè)生產(chǎn)中采用連續(xù)的進(jìn)液和出液，一方面保持電解液的穩(wěn)定，同時(shí)也盡可能的減少錳在陽(yáng)極的沉積。目前工業(yè)生產(chǎn)大多數(shù)工況為:槽液中錳濃度為15-20g/L，進(jìn)液錳濃度35-40g/L，進(jìn)液pH值6.8左右，最佳的電流密度為330-380A/m2。有砸電解電流效率可達(dá)到75%左右，直流電耗大約為5900-6300kWh/t.Mn;若采用無(wú)砸電解工藝，則電流效率僅50%左右，直流電耗更高達(dá)8000kWh/t.Mn。即便如此，生產(chǎn)I噸錳會(huì)產(chǎn)生陽(yáng)極泥10Kg左右，必須定期清潔電解槽，一般的清潔周期為10-15天；另外，由于鉛銀陽(yáng)極在生產(chǎn)過(guò)程的持續(xù)溶解，該陽(yáng)極泥中還含4-5%鉛，需深度處理，方可實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)而提出一種電解錳生產(chǎn)用電解槽，其可以杜絕陽(yáng)極泥的產(chǎn)生，減少了電解槽的清洗周期，從而降低了電解錳生產(chǎn)能耗。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種電解錳生產(chǎn)用電解槽，其包含多個(gè)單元電解槽，所述各單元電解槽之間設(shè)置有離子隔膜與密封墊片。
[0005 ]按上述方案，所述單元電解槽的個(gè)數(shù)為單數(shù)。
[0006]按上述方案，所述單元電解槽的內(nèi)部一端交替布置有網(wǎng)狀陽(yáng)極，板狀陰極，而分別稱(chēng)之為陽(yáng)極室和陰極室，且在所述單元電解槽的另一端最后一個(gè)單元布置一個(gè)網(wǎng)狀陽(yáng)極作為陽(yáng)極室。
[0007]按上述方案，所述單元電解槽的陽(yáng)極室和陰極室分別設(shè)置有陽(yáng)極出液通道和陰極出液通道，以及陽(yáng)極進(jìn)液通道和陰極進(jìn)液通道。
[0008]按上述方案，所述單元電解槽包括有左邊框、右邊框和底部框;所述的陰極和陽(yáng)極出液通道位于某一端邊框的下部，所述的陽(yáng)極和陰極進(jìn)液通道位于對(duì)應(yīng)端邊框的上部。
[0009]按上述方案，所述離子隔膜為耐酸堿的高導(dǎo)電性聚氟乙烯基或者聚砜基均相陰離子交換隔膜。
[0010]按上述方案，所述的網(wǎng)狀陽(yáng)極為由2片及2片以上網(wǎng)狀涂層陽(yáng)極并聯(lián)組成的三維網(wǎng)狀涂層陽(yáng)極，所述的網(wǎng)狀涂層陽(yáng)極為鈦基、鋁基、銅基或鎳基釕、銥、鉭二元或者三元、錳、鈷、銥二元或者三元氧化物涂層網(wǎng)狀低析氧過(guò)電位陽(yáng)極。
[0011]按上述方案，所述的板狀陰極為鏡面不銹鋼板、拋光鋁板、鋅板或者鍍鋅不銹鋼板。
[0012]本發(fā)明具有以下有益的效益:I)由于陰離子交換隔膜的離子選擇透過(guò)性，錳離子限制在陰極室，這樣，在電解過(guò)程僅會(huì)發(fā)生錳在陰極的沉積，而不會(huì)產(chǎn)生陽(yáng)極泥;2)由于不再產(chǎn)生大量的陽(yáng)極泥，不再需要頻繁的清潔電解槽，可以大幅提高生產(chǎn)效率;3)采用網(wǎng)狀鈦基涂層組成三維電極作為陽(yáng)極，因其具有大的反應(yīng)面積和低的析氧過(guò)電位，這樣構(gòu)成的電解槽，電解槽壓比傳統(tǒng)槽壓低0.5-1V，可降低電解能耗20%以上。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方案做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，但是此說(shuō)明不會(huì)構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。
[0015]如圖1所示，一種電解錳生產(chǎn)用電解槽，其包含十一個(gè)單元電解槽，所述各單元電解槽之間設(shè)置有離子隔膜I與密封墊片，所述離子隔膜為耐酸堿的高導(dǎo)電性聚氟乙烯基或者聚砜基均相陰離子交換隔膜;所述單元電解槽的內(nèi)部從一端開(kāi)始交替布置有網(wǎng)狀陽(yáng)極2，板狀陰極3，而分別稱(chēng)之為陽(yáng)極室8和陰極室9，所述的網(wǎng)狀陽(yáng)極為由2片及2片以上網(wǎng)狀涂層陽(yáng)極并聯(lián)組成的三維網(wǎng)狀涂層陽(yáng)極，所述的網(wǎng)狀涂層陽(yáng)極為鈦基、鋁基、銅基或鎳基釕、銥、鉭二元或者三元、猛、鈷、銥二元或者三元氧化物涂層網(wǎng)狀低析氧過(guò)電位陽(yáng)極;所述的板狀陰極為鏡面不銹鋼板，拋光鋁板、鋅板或者鍍鋅不銹鋼板;且在所述單元電解槽的另一端最后一個(gè)單元布置一個(gè)網(wǎng)狀陽(yáng)極作為陽(yáng)極室。本發(fā)明所述的單元電解槽的陽(yáng)極室和陰極室分別設(shè)置有陽(yáng)極出液通道4和陰極出液通道5，以及陽(yáng)極進(jìn)液通道6和陰極進(jìn)液通道7;所述單元電解槽包括有左邊框、右邊框和底部框;所述的陰極和陽(yáng)極出液通道位于某一端邊框的下部，所述的陽(yáng)極和陰極進(jìn)液通道位于對(duì)應(yīng)端邊框的上部。
[0016]本發(fā)明的陰極液為含錳的電解液，通過(guò)陰極進(jìn)液通道進(jìn)入陰極室，陽(yáng)極液為中性的硫酸銨電解液，由陽(yáng)極進(jìn)液通道進(jìn)入陽(yáng)極室。本發(fā)明基于陰離子交換膜獨(dú)特的陰離子選擇性透過(guò)特性，確保了陰極室的錳離子不會(huì)迀移至陽(yáng)極室，這樣本裝置中陽(yáng)極只會(huì)發(fā)生氧氣的析出反應(yīng)，而不會(huì)發(fā)生錳的氧化。因此，陽(yáng)極泥將不會(huì)產(chǎn)生，從而，不再需要頻繁的清洗電解槽;另外，傳統(tǒng)工藝中，為了減少陽(yáng)極泥的產(chǎn)生，是采用減少陽(yáng)極面積，從而提高陽(yáng)極電流密度，提高析氧量來(lái)減少陽(yáng)極泥的產(chǎn)生的，而本發(fā)明所述的裝置因?yàn)椴恍枰紤]陽(yáng)極泥的產(chǎn)生，這樣陽(yáng)極反而采用了具有低析氧過(guò)電位的多層網(wǎng)狀涂層陽(yáng)極，通過(guò)大的反應(yīng)面積和低的析氧過(guò)電位來(lái)進(jìn)一步降低電解過(guò)程的槽壓，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，采用由三層低析氧過(guò)電位的釕、銥、鉭涂層組成的陽(yáng)極，該電解槽在工作電流密度為400A/m2，槽中錳離子濃度為15g/L的工作條件下，電解槽壓僅為3.7V，比傳統(tǒng)電解槽4.5-4.8V的工作電壓低了0.8-1V。降低能耗20%以上，且該槽可連續(xù)工作3個(gè)月不需要清洗。因此，采用本發(fā)明所述的裝置是可以實(shí)現(xiàn)電解錳的節(jié)能降耗的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電解錳生產(chǎn)用電解槽，其包含多個(gè)單元電解槽，所述各單元電解槽之間設(shè)置有離子隔膜與密封墊片。2.按權(quán)利要求1所述的電解錳生產(chǎn)用電解槽，其特征在于所述單元電解槽的個(gè)數(shù)為單數(shù)。3.按權(quán)利要求1或2所述的電解錳生產(chǎn)用電解槽，其特征在于所述單元電解槽的內(nèi)部一端交替布置有網(wǎng)狀陽(yáng)極，板狀陰極，而分別稱(chēng)之為陽(yáng)極室和陰極室，且在所述單元電解槽的另一端最后一個(gè)單元布置一個(gè)網(wǎng)狀陽(yáng)極作為陽(yáng)極室。4.按權(quán)利要求3所述的電解錳生產(chǎn)用電解槽，其特征在于所述單元電解槽的陽(yáng)極室和陰極室分別設(shè)置有陽(yáng)極出液通道和陰極出液通道，以及陽(yáng)極進(jìn)液通道和陰極進(jìn)液通道。5.按權(quán)利要求4所述的電解錳生產(chǎn)用電解槽，其特征在于所述單元電解槽包括有左邊框、右邊框和底部框;所述的陰極和陽(yáng)極出液通道位于某一端邊框的下部，所述的陽(yáng)極和陰極進(jìn)液通道位于對(duì)應(yīng)端邊框的上部。6.按權(quán)利要求1所述的電解錳生產(chǎn)用電解槽，其特征在于所述離子隔膜為耐酸堿的高導(dǎo)電性聚氟乙烯基或者聚砜基均相陰離子交換隔膜。7.按權(quán)利要求3所述的電解錳生產(chǎn)用電解槽，其特征在于所述的網(wǎng)狀陽(yáng)極為由2片及2片以上網(wǎng)狀涂層陽(yáng)極并聯(lián)組成的三維網(wǎng)狀涂層陽(yáng)極，所述的網(wǎng)狀涂層陽(yáng)極為鈦基、鋁基、銅基或鎳基I了、銥、鉭二元或者三元，猛、鈷、銥二元或者三元氧化物涂層網(wǎng)狀低析氧過(guò)電位陽(yáng)極。8.按權(quán)利要求3所述的電解錳生產(chǎn)用電解槽，其特征在于所述的板狀陰極為鏡面不銹鋼板、拋光鋁板、鋅板或者鍍鋅不銹鋼板。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于電解錳生產(chǎn)用電解槽，特別涉及采用陰離子交換膜及鈦基涂層陽(yáng)極的電解槽，其包含多個(gè)單元電解槽，所述各單元電解槽之間設(shè)置有離子隔膜與密封墊片。本發(fā)明具有以下有益的效益：1)由于陰離子交換隔膜的離子選擇透過(guò)性，錳離子限制在陰極室，這樣，在電解過(guò)程僅會(huì)發(fā)生錳在陰極的沉積，而不會(huì)產(chǎn)生陽(yáng)極泥；2)由于不再產(chǎn)生大量的陽(yáng)極泥，不再需要頻繁的清潔電解槽，可以大幅提高生產(chǎn)效率；3)采用網(wǎng)狀鈦基涂層組成三維電極作為陽(yáng)極，因其具有大的反應(yīng)面積和低的析氧過(guò)電位，這樣構(gòu)成的電解槽，電解槽壓比傳統(tǒng)槽壓低0.5-1V，可降低電解能耗20％以上。
【IPC分類(lèi)】C25C1/10, C25C7/00, C25C7/04, C25C7/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105603455
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610109303
【發(fā)明人】朱華, 鄭凡, 譚鑫波, 祝佳麗, 劉茜, 汪的華
【申請(qǐng)人】武漢大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年2月26日