專利名稱：一種帶有陽極材料存儲箱的無殘極串聯電解裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種水溶液的電解裝置，尤其涉及一種帶有陽極材料存儲箱的無殘極串聯電解裝置。應用于金屬電解精煉、電解生產金屬粉體材料、廢舊金屬電解回收等領域。
技術背景自1807年，英國科學家H.戴維將熔融苛性堿進行電解制取鉀、鈉以來，在技術裝備水平、生產規模、電解產品質量、降低能源消耗上現在都有了巨大的進步。當今全世界有色金屬電解精煉超過4000萬噸，僅中國銅鉛鋅的電解量就達到了 1500萬噸以上，銅電解量2011年就超過了 500萬噸。
在當前的金屬電解精煉過程中，也存在一些問題。一是陽極殘留大，陽極材料在電解過程中會逐漸消耗，最后留下15-20%的殘極不能電解而留下來。這些殘極要再次通過加工成新的陽極板，增加了工序，還要消耗相當多的能源；二是更換陽極麻煩，工人的勞動強度大、工作環境差，同時降低了電解槽的工作效率；三是電解槽內陽極材料的一次性投入大，占用大量的流動資金。串聯電解法由于存在電流效率低，陽極極板的鑄造、整修麻煩，從殘極上剝離陰極沉積物困難，電解槽絕緣浙青不能承受高液溫等問題，20世紀中葉國外的一些金屬電解廠家也先后停止使用。在已公開發明中，如02132682. 7 —種紫雜銅一步電解生產陰極銅的方法、CN1036805A不銹鋼陽極框雜銅直接電解精煉法、CN1854346A網架組合式陽極框無殘極直接電解精煉紫雜銅的方法，均是將陽極框置于電解槽的陽極板位置，槽內極板為并聯，與傳統電解方式沒有實質性變化，且存在陽極框安裝固定困難、添加陽極材料不方便、容易發生接觸不良等問題。針對上述存在的問題，本發明以陽極板、陽極材料為切入點，應用串聯電解技術，做到不用更換陽極板，無陽極殘極。具有添加陽極材料便利，陽極材料占壓時間和占壓量低，所需流動資金少，節約能源，節約投資，產品質量好，生產效率高等優點。
發明內容—種帶有陽極材料存儲箱的無殘極串聯電解裝置一種帶有陽極材料存儲箱的無殘極串聯型電解裝置其特征在于1、在電解槽的一側設置陽極材料存儲箱，其金屬內箱通過導電聯板與陽極板連接，陽極材料在陽極材料存儲箱內發生電化反應，被氧化成金屬離子，金屬離子通過離子的遷移、擴散和電解液的循環均勻分布于電解槽之中，陽極材料在電解過程中逐漸被電解，無殘極遺留。2、陽極材料從陽極材料存儲箱分批次進行添加，不需要更換陽極板。3、陽極板不是用被電解的陽極材料制成，而是選擇不溶于電解液且金屬活動性低于被電解金屬的金屬或合金制作。4、陽極材料存儲箱金屬內箱及導電聯板采用不能被電解液化學溶解、金屬活動性低于被電解金屬且強度較高的金屬或合金材料制作。5、在陽極材料存儲箱的側面電解液出口設置濾布，對即將電解的電解液中懸浮物進行過濾。6、電解槽內極板為串聯方式，陽極板和陰極板通過與極板安裝槽口的有效結合將電解液相對隔離，極板的邊沿置于隔離槽口之中。7、電解液分別經過陽極材料存儲箱、電解槽和電解液循環隔離槽而實現循環。8、陽極泥沉于陽極材料存儲箱底部，懸浮的陽極泥則被濾布擋在陽極材料存儲箱內。9、電解槽底部向出液口端傾斜。本發明特點I、在電解槽的一側設置陽極材料存儲箱。①、無殘極，陽極材料隨電解的繼續被徹底電解。②、陽極材料從陽極材料存儲箱添加便利，不用更換陽極，不會因更換陽極而停產，而且有利于機械化、自動化投料設備的使用。③、陽極材料按日按批次投入，陽極材料占壓時間和占壓量低，所需流動資金少。 傳統電解方法，陽極板一次性投入可供二十天左右陽極材料。④、陽極板，面積大小幾何形狀均保持不變，有利于電解電壓、電流的穩定，陰極電解物純度和外觀質量高。⑤、陽極泥存于陽極材料存儲箱內排出容易。⑥、陽極材料的添加不對電解槽槽體產生磨損。⑦、相比傳統電解裝置，貴金屬回收率高。2、槽內極板為串聯模式。①、節約電解設備原材料。除兩端的極板外，不需要任何導電母線，無需中間的導電棒及陰極板導電掛棒，極板為串聯模式，系統電流低，導電母線僅用電纜即可。②、節約能源。沒有金屬導電橫梁導電觸點，降低了線路壓降；系統電流小線路壓降小。③、生產效率高。整個系統電路路中沒有軟連接，降低了故障的發生率；無需停產更換陽極板，提高了生產效率。④、由于采取槽內極板串聯模式，極板固定在隔離槽內，極板安裝偏差小，極間距穩定，電場分布均勻。3、電解槽上極板隔離安裝槽口的使用，陰極板的安裝和取出便利。4、設置了電解液循環出液隔離槽，使電解液循環造成的漏電達到最小。5、由于單槽電壓高，而電流相對較小。有利于電解電源的設計制造和選型，并可采用高效率的高頻電解電源。6、電解槽部分頂端無其他任何部件，便于陰極產品出槽，并有利于環保(酸霧或堿霧)處理設備的安裝。
具體實施方式
本裝置由電解電源、帶有陽極材料存儲箱的電解槽、陽極材料、陽極板、陰極板、電解液、高位槽、低位槽、電解液循環管道等組成。如圖10所示。電解發生時，陽極材料在陽極材料存儲箱內的發生電化作用，氧化形成金屬離子，金屬離子在自身擴散和電解液的循環流動帶領下，均勻的分布于電解液當中。在電場的作用下，金屬離子在陰極得到電子被還原成金屬，完成電解過程。從高位槽流出的電解液通過分流經過陽極材料存儲箱，金屬離子得到補充后，經陽極材料存儲箱電解液出口，流到電解槽內，經過電解液循環隔離槽，從循環電解液出口進入低位槽，低位槽的電解液凈化后，通過電泵抽到高位槽。陽極材料中的雜質形成陽極泥沉于陽極材料存儲箱底部，陽極材料存儲箱側面電解液出口的濾布則起到阻擋懸浮的陽極泥的作用。在電解槽兩側面和底部均設置有極板隔離安裝槽口，陽極板和陰極板極板置于極板隔離安裝槽口之中。陽極板和陰極板導電板相互依靠在一起成為一個組合，如圖4、圖5所示。陽極板在這里所取的作用既不同于傳統的電解精煉，又不同于電解沉積，在它上面不發生氧化，也無氧氣的析出。傳統電解方法陽極板用被電解金屬材料制作而成，而本發明陽極板可選用能夠不被電解液化學溶解，金屬活動性低于被電解金屬材料的金屬或合金材料。可以采用的材料有鈦、不銹鋼、石墨、鉛、鉛合金等。陽極材料存儲箱內金屬箱體通過導電聯板與陽極板相連接，處于等電位。陽極材 料存儲箱內金屬箱體及導電聯板制作材料的選擇，除要求不被電解液化學溶解，金屬活動性低于被電解金屬材料的金屬或合金材料外，還要求有一定的強度，堅固耐磨。可用不銹鋼、欽等材料。本裝置的槽體制作一種是采用板體材料，如塑料板、玻璃鋼板等制作；另一種是四周采用混凝土聚合體制作，此時極板隔離安裝槽口等材料，在澆筑后進行安裝。當陽極板面積較大時可在陽極板外側增置絕緣格柵(見圖10)，以防止陽極板產生形變。槽體不得采用鋼塑合成材料制作。由于采用極板串聯方式，電解電流較小，一般在千安以下，有利于選用高效率的高頻電解電源。一般情況下一只或幾只電解單體就可構成一個電解體系。電解液和添加劑的使用與常規傳統電解方法基本相同，電解液循環量應比傳統電解方法稍大。由于系統電解電壓較高，工作人員要防止觸電。電解槽工作時，要避免工作人員直接接觸導電金屬部件和電解液。要帶上絕緣手套或采用絕緣物體刮取粉體材料及清理槽面污染物；高位槽、低位槽、管道要采用塑料等非導電性材料制作。被電解的陽極材料可為片狀、塊狀、球狀、線狀等。當電解材料不同形狀結構時，要對陽極材料存儲箱內部設置不同擋板，防止陽極材料堆積堵塞電解液液流通道。采用本發明，現有的電解精煉廠家，在不增加原材料庫存的情況下，可實現產能翻番；新建廠家，在相同產量規模的情況下，原材料對流動資金占用將大幅減少。實施例一金屬電解精煉及廢舊金屬直接電解精煉回收本裝置用于金屬電解精煉時(如銅、鉛、鋅等)，將粗煉陽極材料置于陽極材料存儲箱之中，在電流的作用下，陽極材料氧化成離子存于電解液中。金屬離子陽極得到電子形成固態金屬，完成電解精煉。隨電解過程的不斷進行，陽極材料不斷減少，陽極材料只需要從陽極材料存儲箱補充即可。電解一定時間時，取出陰極板，得到電解精煉的純金屬。 實施例二 電解金屬粉體材料在電解粉體材料時(如銅粉、鎳粉、鋅粉等)，原料金屬置于陽極材料存儲箱內，電解所得粉體材料覆蓋于陽極板之上，由于電解槽體上沒有并聯電解極板的導電聯條阻擋，無需將陽極板取出刮粉，可在槽內定時刮粉，沉于底部的粉體，通過電泵或利用電解液循環排出槽外，從而實現連續不間斷連續生產。隨電解過程的不斷進行，陽極材料不斷減少，陽極材料只需要從陽極材料存儲箱補充即可。陽極泥由于沉積于陽極材料存儲箱內不會污染沉于槽底的粉體材料。
圖I電解槽結構圖圖2電解槽側視圖圖3電解槽頂部視圖(圖中僅畫出一部分)圖4陽極板面側視圖圖5陰極板面側視圖·[0048]圖6電解液循環隔離槽結構圖圖7陽極材料存儲金屬內箱結構圖圖8極板安裝槽口結構圖 圖9陽極材料存儲箱與金屬內箱結構圖圖10陽極板與絕緣格柵結構圖圖11電解系統框圖符號說明①陽極材料存儲箱、②陰極板、③陽極板、④陽極材料存儲箱電解液出口、⑤電解液循環出液管、⑥電解液循環出口、⑦、極板安裝槽口、⑧、陽極材料存儲箱金屬內箱、⑨、電解液排放口、⑩濾布、€)、電解槽、、電解液循環隔離槽、◎、導電聯板@、電解液管道、@)、電纜 、絕緣格柵
權利要求1.一種帶有陽極材料存儲箱的無殘極串聯型電解裝置，其特征在于在電解槽的一側設置陽極材料存儲箱，其金屬內箱通過導電聯板與陽極板連接，陽極材料在陽極材料存儲箱內發生電化反應，被氧化成金屬離子，金屬離子通過離子遷移、擴散和電解液的循環均勻分布于電解槽之中，陽極材料在電解過程中逐漸被電解，無殘極遺留。
2.如權利要求I所述的電解裝置，其特征在于陽極材料從陽極材料存儲箱分批次進行添加，不需要更換陽極板。
3.如權利要求I所述的電解裝置，其特征在于陽極板不是用被電解的陽極材料制成，而是選擇不溶于電解液且金屬活動性低于被電解金屬的金屬或合金制作。
4.如權利要求I所述的電解裝置，其特征在于陽極材料存儲箱金屬內箱及導電聯板采用不能被電解液化學溶解、金屬活動性低于被電解金屬且強度較高的金屬或合金材料制作。
5.如權利要求I所述的電解裝置，其特征在于在陽極材料存儲箱的側面電解液出口設置濾布，對即將電解的電解液中懸浮物進行過濾。
6.如權利要求I所述的電解裝置，其特征在于電解槽內極板為串聯方式，陽極板和陰極板通過與極板安裝槽口的有效結合將電解液相對隔離，極板的邊沿置于隔離槽口之中。
7.如權利要求I所述的電解裝置，其特征在于電解液分別經過陽極材料存儲箱、電解槽和電解液循環隔離槽而實現循環。
8.如權利要求I所述的電解裝置，其特征在于陽極泥沉于陽極材料存儲箱底部，懸浮的陽極泥則被濾布擋在陽極材料存儲箱內。
9.如權利要求I所述的電解裝置，其特征在于電解槽底部向出液口端傾斜。
專利摘要一種帶有陽極材料存儲箱的無殘極串聯電解裝置，應用于金屬電解精煉、電解生產金屬粉體材料、廢舊金屬電解回收等領域。其特征在于在電解槽的一側設置陽極材料存儲箱，其金屬內箱通過導電聯板與陽極板相連，被電解的陽極材料在此箱被氧化成金屬離子，通過離子擴散和電解液的循環分布于電解槽之中；陽極板不是用被電解的陽極材料制成，而是用采用一種不能被電解液化學溶解且金屬活動性低于被電解金屬的金屬或合金；電解材料從陽極材料存儲箱進行添加，無陽極殘極；槽內極板串聯，陽極板和陰極通過與極板安裝槽口的有效結合將電解液隔離。本實用新型不用更換陽極、陽極材料添加方便、無陽極板殘極、陽極原材料槽內用量低，具有節約能源、節約投資，生產效率高的特點。
文檔編號C25C7/02GK202519346SQ20122017427
公開日2012年11月7日 申請日期2012年4月11日 優先權日2012年4月11日
發明者王惟華 申請人:王惟華