專利名稱：一種用于金屬氯化物精煉的膜電積槽的制作方法
技術領域：
本發明提供一種用于金屬氯化物精煉的膜電積槽，是一種將電化學與膜分離技術有機結合的裝置，屬于金屬冶煉領域。
背景技術：
目前，國內濕法冶金領域中金屬精煉所采用的電積槽大部分都是敞開體系，并且無隔膜設置。多組陽極與陰極同處于一個大的金屬化合物電解液環境中，電解液流動緩慢，幾乎靜止。敞開式電積槽具有這樣的缺點電解液若揮發或者在電解過程中有氣體產生，會造成氣體泄漏，進入工作環境，若產生的氣體有毒有害，會對環境造成嚴重污染，同時會對工作人員身體健康造成極大損害。尤其是以金屬氯化物溶液作為電解液的電積精煉過程，由于含有高濃度的氯離子，會被陽極氧化成為氯氣，產生的氯氣不僅會改變電解液的性質，影響金屬電沉積質量，而且氯氣溢出造成生產車間內部環境嚴重污染，甚至操作人員必須戴防毒面具工作。大量產生的氯氣還必須進行收集后進一步處理，以消除氯氣對外環境的 影響，氯氣的處理會造成生產成本的進一步提高。國內外企業有采用封閉式電積槽，以解決氯氣污染工作環境問題，但是存在拆卸陰極板操作不便，反復拆卸造成密封面不嚴或易損壞的問題
發明內容
本發明目的針對上述以金屬氯化物為原料的常規金屬精煉工藝所采用的敞開式或封閉式電解槽的缺點，提供一種能完全避免氯氣產生，徹底解決氯氣污染環境問題的膜電解槽。具體的技術方案一種用于金屬氯化物精煉的膜電積槽，包括槽體、陽極、陰極、陽極室循環管路、中隔室循環管路和陰極室循環管路，所述的槽體由自左向右鄰接的陽極室、中隔室、陰極室組成，陽極室與中隔室由陽離子選擇性隔膜隔開，中隔室與陰極室由陰離子選擇性隔膜隔開，陽極室盛有陽極液，中隔室盛有鹽酸溶液，陰極室盛有陰極液，所述的陽極室循環管路、中隔室循環管路、陰極室循環管路分別對應連接于陽極室、中隔室、陰極室的頂部和底部，其特征在于(I)陽極室循環管路由陽極液進口、陽極液循環箱、陽極液加壓泵依次連接而成，陽極液進口位于陽極液循環箱上部；(2)中隔室循環管路由提取口、閥門2、閥門I、中隔室進液口、中隔室循環箱、中隔室加壓泵依次連接而成，中隔室進液口位于中隔室循環箱上部；(3)陰極室循環管路由陰極液進口、陰極液循環箱、陰極液加壓泵依次連接而成，陰極液進口位于陰極液循環箱上部。所述的陽離子選擇性隔膜和陰離子選擇性隔膜數量都為I張，平行設置，用兩張塑料薄板壓合粘結并用卡槽固定于槽體內。所述的槽體由有機玻璃、玻璃鋼或聚四氟乙烯塑料制成，形狀為長方體。
所述的陰極室中的陰極液為金屬氯化物電解液，如氯化鈷溶液、氯化鎳溶液。所述的陰極為板狀。所述的陽極為板狀或網狀。本發明具備的特點該膜電積槽適用于以金屬氯化物為原料的金屬電積精煉過程，無氯氣產生，無環境污染；可在中隔室得到鹽酸副產品回收再利用，經濟價值高；所得金屬產品質量好，
圖I 一種用于金屬氯化物精煉的膜電解槽結構示意圖I-陽離子選擇性隔膜，2-陰離子選擇性隔膜，3-陽極室，4-中隔室，5-陰極室，
6-陽極，7-陰極，8-陽極室循環管路，9-陽極液加壓泵，，10-陽極液循環箱，11-陽極液進口，12-陰極室循環管路，13-陰極液加壓泵，14-陰極液循環箱，15-陰極液進口，16-中隔室循環管路，17-中隔室加壓泵，18-中隔室循環箱，19-中隔室進液口，20-閥門1，21-閥門2，22-提取口，23-槽體。
具體實施例方式下面結合附圖I對本發明做詳細說明。如圖I所示，一種用于金屬氯化物精煉的膜電積槽，包括槽體23、陽極6、陰極7、陽極室循環管路8、中隔室循環管路16和陰極室循環管路12，所述的槽體23由自左向右鄰接的陽極室3、中隔室4、陰極室5組成，陽極室3與中隔室4由陽離子選擇性隔膜I隔開，中隔室4與陰極室5由陰離子選擇性隔膜2隔開，陽極室3盛有陽極液，中隔室4盛鹽酸溶液，陰極室5盛有陰極液，所述的陽極室循環管路8、中隔室循環管路16、陰極室循環管路12分別對應連接于陽極室3、中隔室4、陰極室5的頂部和底部，其特征在于(I)陽極室循環管路8由陽極液進口 11、陽極液循環箱10、陽極液加壓泵9依次連接而成；陽極液進口 11位于陽極液循環箱10上部；(2)中隔室循環管路16由提取口 22、閥門2 (21)、閥門I (20)、中隔室進液口 19、中隔室循環箱18、中隔室加壓泵17依次連接而成，中隔室進液口 19位于中隔室循環箱18上部;(3)陰極室循環管路12由陰極液進口 15、陰極液循環箱14、陰極液加壓泵13依次連接而成，陰極液進口 15位于陰極液循環箱14上部。所述的陽離子選擇性隔膜I和陰離子選擇性隔膜2數量都為I張，平行設置，用兩張塑料薄板壓合粘結后，用卡槽固定于槽體23內。所述的槽體23由有機玻璃、玻璃鋼或聚四氟乙烯塑料制成，形狀為長方體。所述的陰極室5中的陰極液為金屬氯化物電解液，如氯化鈷溶液、氯化鎳溶液。所述的陰極7為板狀。所述的陽極6為板狀或網狀。陽極液、鹽酸溶液和陰極液分別由陽極室循環管路8、中隔室循環管路16和陰極室循環管路12對應注入于陽極室3、中隔室4和陰極室5，各自維持恒定濃度。電積槽初始運行時，中隔室4注入鹽酸溶液的濃度為O. 5% 1%，此時中隔室循環管路16上的閥門I開啟，閥門2關閉；隨著電積過程的進行，當中隔室4鹽酸溶液濃度達到5% 10%，將中隔室循環管路16上的閥門I關閉，閥門2開啟，鹽酸溶液由提取口 22排出，同時向中隔室4注入等量的純水。實施例I以固體氯化鈷配制電解液，濃度為45g/L。槽體23由有機玻璃制成，形狀為長方體。陽極6選用惰性電極鈦塗銥網，陰極7選用純金屬鈷板；陽離子選擇性隔膜I選用全氟陽離子膜，陰離子選擇性隔膜2選用Flemion膜，它們分別用兩張塑料薄板壓合粘結后，用卡槽固定于槽體23內，且平行設置，間距為50mm。將I %硫酸溶液、O. 5%鹽酸溶液和45g/L氯化鈷電解液分別由陽極室循環管路8、中隔室循環管路16和陰極室循環管路12對應注入于陽極室3、中隔室4和陰極室5，在電積過程中陽極液和陰極液維持恒定濃度，通入直流電電積3小時后，陽極室3中的硫酸溶液經檢測，氯離子濃度接近零；在陰極7得到電極還原金屬鈷，經檢測其純度為99. 7% ;中隔室4所得的鹽酸溶液濃度為7%，由提取口 22排出， 同時向中隔室注入等量的純水。實施例2槽體23由玻璃鋼制成，形狀為長方體。陽極6選用惰性電極鈦塗遼網，陰極7選用純金屬鎳板；陽離子選擇性隔膜I選用全氟陽離子膜，陰離子選擇性隔膜2選用Flemion膜，它們分別用兩張塑料薄板壓合粘結后，用卡槽固定于槽體23內，且平行設置，間距為60mm。將O. 8%硫酸溶液、I %鹽酸溶液和20g/L氯化鎳電解液分別由陽極室循環管路8、中隔室循環管路16和陰極室循環管路12對應注入于陽極室3、中隔室4和陰極室5，在電積過程中陽極液和陰極液維持恒定濃度，通入直流電電積4小時后，陽極室3中的硫酸溶液經檢測，氯離子濃度接近零；在陰極7得到電極還原金屬鎳，經檢測其純度為98. 9% ;中隔室4所得的鹽酸溶液濃度為10%，由提取口 22排出，同時向中隔室4注入等量的純水。
權利要求
1.一種用于金屬氯化物精煉的膜電積槽，包括槽體、陽極、陰極、陽極室循環管路、中隔室循環管路和陰極室循環管路，所述的槽體由自左向右鄰接的陽極室、中隔室、陰極室組成，陽極室與中隔室由陽離子選擇性隔膜隔開，中隔室與陰極室由陰離子選擇性隔膜隔開，陽極室盛有陽極液，中隔室盛有鹽酸溶液，陰極室盛有陰極液，所述的陽極室循環管路、中隔室循環管路、陰極室循環管路分別對應連接于陽極室、中隔室、陰極室的頂部和底部，其特征在于 (1)陽極室循環管路由陽極液進口、陽極液循環箱、陽極液加壓泵依次連接而成，陽極液進口位于陽極液循環箱上部； (2)中隔室循環管路由提取口、閥門2、閥門I、中隔室進液口、中隔室循環箱、中隔室加壓泵依次連接而成，中隔室進液口位于中隔室循環箱上部； (3)陰極室循環管路由陰極液進口、陰極液循環箱、陰極液加壓泵依次連接而成，陰極液進口位于陰極液循環箱上部。
2.根據權利要求I所述的一種用于金屬氯化物精煉的膜電積槽，其特征在于所述的陽離子選擇性隔膜和陰離子選擇性隔膜數量都為I張，平行設置，用兩張塑料薄板壓合粘結并用卡槽固定于槽體內。
3.根據權利要求I所述的一種用于金屬氯化物精煉的膜電積槽，其特征在于所述的槽體由有機玻璃、玻璃鋼或聚四氟乙烯塑料制成，形狀為長方體。
4.根據權利要求I所述的一種用于金屬氯化物精煉的膜電積槽，其特征在于所述的陰極室中的陰極液為金屬氯化物電解液，如氯化鈷溶液、氯化鎳溶液。
5.根據權利要求I所述的一種用于金屬氯化物精煉的膜電積槽，其特征在于所述的陰極為板狀。
6.根據權利要求I所述的一種用于金屬氯化物精煉的膜電積槽，其特征在于所述的陽極為板狀或網狀。
全文摘要
本發明提供一種用于金屬氯化物精煉的膜電積槽，包括槽體、陽極、陰極、陽極室循環管路、中隔室循環管路和陰極室循環管路，所述的槽體由自左向右鄰接的陽極室、中隔室、陰極室組成，陽極室與中隔室由陽離子選擇性隔膜隔開，中隔室與陰極室由陰離子選擇性隔膜隔開，陽極室盛有陽極液，中隔室盛有鹽酸溶液，陰極室盛有陰極液，所述的陽極室循環管路、中隔室循環管路、陰極室循環管路分別對應連接于陽極室、中隔室、陰極室的頂部和底部。本發明完全解決常規金屬氯化物電積過程中氯氣產生的問題，無環境污染，并且可得到副產品鹽酸，回收再利用，經濟價值高，所得金屬產品質量好。
文檔編號C25C7/00GK102839396SQ20121036601
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月27日 優先權日2012年9月27日
發明者王三反, 周鍵, 王挺, 趙紅晶, 張學敏, 李樂卓 申請人:蘭州交通大學