專利名稱：密閉式電解槽及電解系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電解槽技術(shù)，尤其涉及一種適合金屬電積的密閉電解槽 及電解系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)中，通用的電解槽為敞開式電解槽，由于電解液的流速 慢，液體很難保證均勻流速，容易出現(xiàn)流量不勻和死角現(xiàn)象，不僅使電極上 的電流分布不均勻，造成電解電流密度下降，而且由于流速較慢，電極表面 的層流層較寬，使得電解液在極板面上的濃度變低，從而導(dǎo)致濃差極化，槽電壓升高，增加了副反應(yīng)發(fā)生機(jī)會(huì)，從而限制了電解時(shí)的電流密度提高；在 電解工程中，電解槽是投資的關(guān)鍵，尤其是電極的面積導(dǎo)致電解槽的成本增 加，所以在保證一定規(guī)模的裝置情況下，提高單位產(chǎn)能，減少電極面積是降 低投資的關(guān)鍵；另外現(xiàn)有的電解槽為敞開式，電解時(shí)產(chǎn)生的氣體會(huì)夾帶電解 液揮發(fā)到廠房?jī)?nèi)，造成電解廠房的操作環(huán)境較差。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種密閉式電解槽及電解系統(tǒng)。其目的在于解決上述問(wèn) 題，提出一種密閉結(jié)構(gòu)，裝卸方便、電解效率高、生產(chǎn)能力大，具有良好的 電極電勢(shì)分布的可廣泛適用于各種金屬的電積的電解槽。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種密閉式電解槽，該電解槽包括兩個(gè)端板、陽(yáng)極組件、陰極組件、密封件和壓緊裝置；兩個(gè)端板上均設(shè)有流液口，陽(yáng)^l組件與陰^l組件上對(duì)應(yīng)i殳有流液通孔，陽(yáng)^f及組件與陰;敗組件 間隔設(shè)置在兩端板之間，相鄰的陽(yáng)極組件與陰極組件之間形成極室，陽(yáng)極組 件、陰極組件與端板接觸處均設(shè)置密封件，陽(yáng)極組件、陰極組件與端板通過(guò) 壓緊裝置壓緊后形成密閉結(jié)構(gòu)。所述陽(yáng)極組件包括導(dǎo)電排、陽(yáng)極板和兩個(gè)絕緣板框，陽(yáng)極板采用金屬板或碳板，流液通孔設(shè)置在陽(yáng)極板上，陽(yáng)極板設(shè)置在兩絕緣板框之間，陽(yáng)極 板一端設(shè)置導(dǎo)電排。所述陽(yáng)極板包括板體為矩形結(jié)構(gòu)，板體邊長(zhǎng)尺寸在1200mm以下。 所述陰極組件包括導(dǎo)電排和陰極板，陰極板釆用金屬板或碳板，流液通孔設(shè)置在陰極板上，陰極板一端設(shè)置導(dǎo)電排。所述陰極板包括板體為矩形結(jié)構(gòu)，板體邊長(zhǎng)尺寸在1200mm以下。 所述流液通孔包括 一個(gè)圓形通孔或方形通孔；或多個(gè)圓形通孔和/或方形通孔。所述陽(yáng)極組件和陰極組件均為多個(gè)。所述密封件包括耐電解液腐蝕的絕緣材料制成的膠條、或塑料橡膠 板、或橡膠墊片或橡膠圈。所述陽(yáng)極組件與陰極組件的極板間距為20 ~ 100mm。本發(fā)明提供一種基于權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的電解槽的電解系統(tǒng)， 該系統(tǒng)包4舌采用權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的電解槽，所述電解槽的一個(gè)端板的流 液口通過(guò)流量計(jì)、循環(huán)泵與循環(huán)槽連接；所述電解槽的另 一個(gè)端板的流液口直接連接到循環(huán)槽； 所述循環(huán)槽上設(shè)有氣體吸收裝置。由上述本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)將陽(yáng) 極組件與陰極組件間隔設(shè)置來(lái)形成極室，兩端設(shè)有流液端板，并通過(guò)密封件對(duì)各部件接觸處進(jìn)行密封處理，經(jīng)壓緊裝置壓緊后形成密閉結(jié)構(gòu)的電解槽， 這種密閉體系結(jié)構(gòu)的電解槽可增加電解液流速，并可^f吏電解液均勻的分布到 極板上，避免了槽內(nèi)死角的出現(xiàn)，且由于電解液流速的增加，減輕了電解過(guò) 程的濃差極化，增加其極限電流密度，進(jìn)而減少了副反應(yīng)發(fā)生的機(jī)會(huì)，并降 低槽電壓。所以在應(yīng)用到生產(chǎn)過(guò)程中，在相同金屬離子濃度下電解，和常規(guī) 電解槽相比，大大提高了電解的電流密度，從而提高單位產(chǎn)能。在相同的電 解條件下，可適合更低濃度的金屬離子的電解液進(jìn)行電解，從而使電解槽的 適應(yīng)能力更強(qiáng)。且可以大大降低電解液的揮發(fā)，電解液在管道和電解槽內(nèi)均 為密閉循環(huán)，只有循環(huán)槽為敞開槽，電解液氣體揮發(fā)在此處集中處理，可達(dá) 到潔凈廠房的目的。該電解槽可廣泛適用于各種金屬的電積，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、易裝易卸，電解效率高、生產(chǎn)能力大，具有良好的電極電勢(shì)分布的密閉板框式電解槽。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的電解槽的剖面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的陽(yáng)極組件的側(cè)向結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的陽(yáng)極組件的正向結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例的陰極組件的正向結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明實(shí)施例的陰極組件的側(cè)向結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明實(shí)施例的電解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種密閉式電解槽及電解系統(tǒng)，通過(guò)將陽(yáng)極組件與 陰極組件間隔設(shè)置在兩端板之間，相鄰的陽(yáng)極組件與陰極組件之間形成極 室，陽(yáng)極組件、陰極組件與端板接觸處均設(shè)置密封件，陽(yáng)極組件、陰極組件 與端板通過(guò)壓緊裝置壓緊后形成密閉結(jié)構(gòu)的電解槽。該電解槽結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、易裝易卸，電解效率高、生產(chǎn)能力大，具有良好的電極電勢(shì)分布的密閉 板框式電解槽。可廣泛適用于各種金屬的電積。且電解液在管道和電解槽內(nèi) 均為密閉循環(huán)，不會(huì)污染廠房的空氣。為便于理解，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的電解槽進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施例一如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種密閉式的電解槽，具體用于對(duì)各種金屬進(jìn)行電積，具體包括兩個(gè)端板l、 5、陽(yáng)極組件3、陰極組件2、密封件4和壓緊裝置6;兩個(gè) 端板1、 5上均設(shè)有流液口 7、 8，陽(yáng)極組件3與陰極組件2上對(duì)應(yīng)設(shè)有流液通 孔，陽(yáng)極組件3與陰極組件2在兩端板1、 5之間間隔設(shè)置，相鄰的陽(yáng)極組件 與陰極組件之間形成極室，根據(jù)實(shí)際使用需要的不同，可以設(shè)置多個(gè)陽(yáng)極組 件和陰極組件，這樣^更可以形成多個(gè)極室，具體設(shè)置時(shí)可以使所述陽(yáng)極組件 與陰極組件的極板間距在20 - 100mm范圍內(nèi)。陽(yáng)極組件3、陰極組件2與端板 1、 5接觸處均設(shè)置密封件4進(jìn)行密封，密封件可以采用耐電解液腐蝕的絕緣 材料制成的膠條或塑料橡膠板、橡膠墊片等，陽(yáng)極組件、陰極組件與端板通 過(guò)壓緊裝置7壓緊后形成密閉結(jié)構(gòu)的電解槽。壓緊裝置6可以采用常規(guī)的壓 緊裝置，起到固定各部件形成的密閉結(jié)構(gòu)的電解槽即可。如圖2、 3所示，其中，上述電解槽中的陽(yáng)極組件具體包括導(dǎo)電排A2、 陽(yáng)極板A3和兩個(gè)絕緣板框，陽(yáng)極板A3采用金屬板或碳板，流液通孔A5設(shè)置在 陽(yáng)極板A3上，陽(yáng)極板A3設(shè)置在兩絕緣板框之間，板框與陽(yáng)極板之間的接觸處 設(shè)置密封圈A4 (如橡膠圈)，陽(yáng)極板A3 —端設(shè)有用于連接電源正極的導(dǎo)電 排A2。如圖4、 5所示，其中，上述電解槽中的陰極組件具體包括導(dǎo)電排B3和 陰極板B2，陰極板B2采用金屬板或碳板，流液通孔B1設(shè)置在陰極板B2上，陰 極板B2 —端設(shè)有用于連接電源負(fù)極的導(dǎo)電排B3。實(shí)際使用中，陽(yáng)極板和陰極板的板體可以設(shè)計(jì)為矩形結(jié)構(gòu)，板體邊長(zhǎng)尺寸在1200mm以下，這樣在等同規(guī)模的情況下，可以減少極板面積，從而降低 了生產(chǎn)裝置的投資費(fèi)用。上述陽(yáng)極組件的陽(yáng)核j反和陰極組件的陰極^反上的流液通孔可以為 一個(gè)圓 形通孔或方形通孔；也可以設(shè)置多個(gè)圓形通孔和/或方形通孔。為了更清楚，下面通過(guò)結(jié)合圖1對(duì)上述電解槽進(jìn)行具體說(shuō)明電解槽由 進(jìn)液端板、出液端板、多個(gè)陰極組件、多個(gè)陽(yáng)極組件由壓緊系統(tǒng)壓緊后構(gòu) 成，其中，陰極組件為八塊，陽(yáng)極組件為九塊，電解還原金屬，陽(yáng)極比陰極 多一塊，從而保證電解還原金屬的質(zhì)量，陰極組件與陽(yáng)極組件數(shù)量可以根據(jù) 產(chǎn)能的需要，增加或減少，不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。陽(yáng)極組件的陽(yáng)極板外面 設(shè)有兩個(gè)絕緣板框，這樣陽(yáng)極組件與陰極組件在間隔設(shè)置在兩端板之間時(shí)， 使陰極組件的陰極板與陽(yáng)極板通過(guò)板框形成極室，極室成為陰極與陽(yáng)極之間 的電解液通道，板框與極板接觸部分可以用密封件進(jìn)行密封(如膠條或塑 料橡膠板、或橡膠墊片或橡膠圈等)，以防漏液。由于進(jìn)液端板1上設(shè)有進(jìn) 液口 7,出液端板5上設(shè)有出液口 8，為使電解液能均勻的由一個(gè)極室流入下 一個(gè)才及室，在陰、陽(yáng)招il上下靠近板框處，i殳置流液通道，流液通道可以為 圓形孔、方形孔、矩形孔，可以設(shè)置一個(gè)也可以設(shè)置多個(gè)，陰極板與陽(yáng)極板 互為對(duì)應(yīng)，陰極板在上方開孔，陽(yáng)極板則在下方開孔，反之亦然。這樣l更形 成一個(gè)可以使電解液在進(jìn)液口 、各極室和出液口之間流動(dòng)的密閉式電解槽。其中，對(duì)于陽(yáng)極板、陰極板可以根據(jù)不同的電解工藝條件要求，選擇帶 有一定強(qiáng)度的金屬板材或碳板作為陰、陽(yáng)極；進(jìn)、出液端以及陽(yáng)極板的板框 可以選用具有一定強(qiáng)度的、耐電解液腐蝕的非金屬絕緣材料(如聚丙烯)。由于上述的電解槽為密閉體系，可增加電解液流速，且板框式結(jié)構(gòu)，使 得電解液可均勻的分布到極板上，從而避免了槽內(nèi)死角的出現(xiàn)，達(dá)到電流均 勻分布的目的。同時(shí)隨著電解液流速的增加，減輕了電解過(guò)程的濃差極化，增加其極限電流密度，進(jìn)而減少了副反應(yīng)發(fā)生的機(jī)會(huì)，并降低槽電壓。所以 在應(yīng)用到生產(chǎn)過(guò)程中，在相同金屬離子濃度下電解，和常規(guī)電解槽相比，大 大提高了電解的電流密度，從而提高單位產(chǎn)能。在等同規(guī)模的情況下，可以 減少極板面積，從而降低了生產(chǎn)裝置的投資費(fèi)用；在相同的電解條件下，可 適合更低濃度的金屬離子的電解液進(jìn)行電解，從而使電解槽的適應(yīng)能力更 強(qiáng)。同時(shí)由于本發(fā)明的電解槽為密閉電解槽，所以可大大降低電解液的揮 發(fā)，電解液在管道和電解槽內(nèi)均為密閉循環(huán)，只有循環(huán)槽為敞開槽，電解液 氣體揮發(fā)在此處集中處理，可達(dá)到潔凈廠房的目的。 實(shí)施例二如圖6所示，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種基于實(shí)施例一中所述的電解槽 的電解系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括釆用實(shí)施例一中所述的電解槽Cl,所述電解槽C1的進(jìn)液端板的進(jìn)液口通 過(guò)管路、流量計(jì)C2、循環(huán)泵C3與循環(huán)槽C4連接，循環(huán)槽C4內(nèi)放置電解用的溶 液；所述電解槽C1的出液端板的出液口通過(guò)管路直接連接到循環(huán)槽C4中； 所述循環(huán)槽C4上設(shè)有氣體吸收裝置C5，氣體吸收裝置C5對(duì)電解槽C1工作時(shí)產(chǎn)生的經(jīng)管路流回到循環(huán)槽C4的氣體進(jìn)行處理。為保i正電解液的流速，電解液由循環(huán)泵/人進(jìn)液端4反壓入，由出液端板流出，電解液流過(guò)各陰陽(yáng)極室斷面流速控制在0. 5~lm/s，從而強(qiáng)化傳質(zhì)，提高反應(yīng)速率，保證電極電勢(shì)分布均勻，所以可以增加陰、陽(yáng)極電流密度，提高單位產(chǎn)能。下面結(jié)合實(shí)際應(yīng)用對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的電解系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明，但并不因此 限定本發(fā)明的應(yīng)用范圍。用上述電解系統(tǒng)應(yīng)用于銅電積，圖6為電解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，該 系統(tǒng)中的電解槽的板框，管道，進(jìn)、出液端板均采用聚丙烯材料制備，密封圈為耐酸橡膠圈，陰極為316L/2B不銹鋼板，厚度在2~3mm，陽(yáng)極為銀鉛 板，厚度為5~6mm，陰、陽(yáng)極板之間的極距為35mm,陰、陽(yáng)極板上的導(dǎo)電排 均為純銅板。才喿作時(shí)啟動(dòng)循環(huán)泵將溶液泵入電解槽，當(dāng)回液管開始回液時(shí)，開始通電電 解，并通過(guò)流量計(jì)控制電解液流速。其適宜的工藝條件為① 電解液中銅濃度控制在30 50g/L左右時(shí)，電解液循環(huán)流速為0. 08~ 0. lm/s,電解液溫度為40~50°C,電流密度可達(dá)到500A/m2，槽電壓為2. 2 ~ 2. 4伏。電流效率為95%以上，電解周期為4天，得到電解銅板致密。② 電解液中銅濃度控制在10 15g/L左右時(shí)，電解液循環(huán)流速為0. 1~ 0. 15m/s,電解液溫度為40~50°C,電流密度可達(dá)到150A/m2，槽電壓為 2.2~2.4伏。電流效率為90%以上，電解周期為6天，得到電解銅板致密。綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例中以陽(yáng)極組件與陰極組件間隔設(shè)置形成極室， 設(shè)置在兩端板之間，通過(guò)密封件進(jìn)行密封處理，經(jīng)壓緊裝置壓緊后形成密閉 結(jié)構(gòu)的電解槽。其中各陰極與陽(yáng)極之間無(wú)隔板或膜結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的電解槽可 廣泛的適用于各種金屬的電積，以及低濃度金屬溶液的電積。該電解槽結(jié)構(gòu) 筒單、緊湊、易裝易卸，電解效率高、生產(chǎn)能力大，具有良好的電極電勢(shì)分 布的密閉電解槽。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可 輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明 的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種密閉式電解槽，其特征在于，該電解槽包括兩個(gè)端板(1、5)、陽(yáng)極組件(3)、陰極組件(2)、密封件(4)和壓緊裝置(6)；兩個(gè)端板(1、5)上均設(shè)有流液口(7、8)，陽(yáng)極組件(3)與陰極組件(2)上對(duì)應(yīng)設(shè)有流液通孔，陽(yáng)極組件(3)與陰極組件(2)間隔設(shè)置在兩端板(1、5)之間，陽(yáng)極組件(3)與陰極組件(2)之間形成極室，陽(yáng)極組件(3)、陰極組件(2)與端板(1、5)接觸處均設(shè)置密封件(4)，陽(yáng)極組件(3)、陰極組件(2)與端板(1、5)通過(guò)壓緊裝置(6)壓緊后形成密閉結(jié)構(gòu)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于，所述陽(yáng)極組件包括 導(dǎo)電排(A2)、陽(yáng)極板(A3)和兩個(gè)絕緣板框(Al),陽(yáng)極板(A3)采用金屬板或碳板，流液通孔(A5)設(shè)置在陽(yáng)極板(A3)上，陽(yáng)極板(A3)設(shè) 置在兩絕緣板框之間，陽(yáng)極板(A3) —端設(shè)置導(dǎo)電排(A2)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電解槽，其特征在于，所述陽(yáng)極板包括板體 為矩形結(jié)構(gòu)，板體邊長(zhǎng)尺寸在1200mm以下。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于，所述陰極組件包括 導(dǎo)電排(B3)和陰極板(B2),陰極板(B2)采用金屬板或碳板，流液通孔(Bl)設(shè)置在陰極板(B2)上，陰極板(B2) —端設(shè)置導(dǎo)電排(B3)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電解槽，其特征在于，所述陰極板包括板體 為矩形結(jié)構(gòu)，板體邊長(zhǎng)尺寸在1200mm以下。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的電解槽，其特征在于，所述流液通孔 包括一個(gè)圓形通孔或方形通孔；或多個(gè)圓形通孔和/或方形通孔。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的電解槽，其特征在于，所述陽(yáng)極組件和陰極組件均為多個(gè)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于，所述密封件包括耐電解液腐蝕的絕緣材料制成的膠條、或塑料橡膠板、或橡膠墊片或橡膠圏。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于，所述陽(yáng)極組件與陰極組 件的極板間距為20 ~ 100mm。
10、 一種基于權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的電解槽的電解系統(tǒng)，其特征 在于，該系統(tǒng)包括采用權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的電解槽，所述電解槽的一個(gè)端板的流 液口通過(guò)流量計(jì)、循環(huán)泵與循環(huán)槽連接；所述電解槽的另一個(gè)端板的流液口直接連接到循環(huán)槽； 所述循環(huán)槽上設(shè)有氣體吸收裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種密閉式電解槽及電解系統(tǒng)，該電解槽包括兩個(gè)端板、陽(yáng)極組件、陰極組件、密封件和壓緊裝置；兩個(gè)端板上均設(shè)有流液口，陽(yáng)極組件與陰極組件上對(duì)應(yīng)設(shè)有流液通孔，陽(yáng)極組件與陰極組件間隔設(shè)置在兩端板之間，陽(yáng)極組件與陰極組件之間形成極室，陽(yáng)極組件、陰極組件與端板接觸處均設(shè)置密封件，陽(yáng)極組件、陰極組件與端板通過(guò)壓緊裝置壓緊后形成密閉結(jié)構(gòu)。該電解槽結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可以提高電解液循環(huán)流速，有效地降低了過(guò)電位，提高了電解時(shí)陰陽(yáng)極電流密度，增大了單位電解槽的產(chǎn)能，可廣泛的適用于各種金屬的電積，以及低濃度金屬溶液的電積。且密閉結(jié)構(gòu)避免了電解過(guò)程中放出的氣體對(duì)廠房?jī)?nèi)環(huán)境的影響。
文檔編號(hào)C25C7/00GK101250726SQ200710178250
公開日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2007年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日
發(fā)明者飛 尹, 江培海, 王振文 申請(qǐng)人:北京礦冶研究總院