一種二氧化錳制備中的電解節電方法
【專利說明】一種二氧化錳制備中的電解節電方法 【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及二氧化錳制備技術領域，具體涉及一種二氧化錳制備中的電解節電方 法。 【【背景技術】】
[0002] 電能是人們日常生活和企業生產必不可少的能源。近年來，全國電力供求持續偏 緊，用電形勢十分嚴峻，電能不足成為制約經濟、技術發展的瓶頸，而大力開展節約用電工 作成為緩解供電緊張的當務之急。
[0003] 電解二氧化錳行業屬于大電耗化工行業，電耗是電解二氧化錳行業的主要生產成 本。根據工業生產數據，電解Mn0 2(陽極為純鈦板）的直流電解工序單耗一般為2000~ 2200kWh/t。在降低企業運營成本過程中，電費成本是企業繼原材料成本后的第二大成本， 也是最容易控制的成本。因此，電解二氧化錳的生產企業，有必要研究電解二氧化錳的節電 技術，從而降低企業生產成本、提高企業市場競爭力和節約社會電能資源。 【
【發明內容】
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[0004] 本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種二氧化錳制備中的電解 節電方法，該方法針對以MnS0 4+H2S04的水溶液為電解液，銅條為陰極、純鈦板為陽極，電解 生產二氧化錳的工藝，能夠顯著降低電解二氧化錳的電耗，為企業節約生產成本，提升市場 競爭力。
[0005] 為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：
[0006] -種二氧化錳制備中的電解節電方法，電解槽中使用銅條為陰極，純鈦板為陽極 進行電解，電解液中H 2S04濃度為30~50g/L，MnS04濃度為70~100g/L，陽極電流密度為 50 ~70A/m2。
[0007] 進一步優選地，所述電解液中H2S04濃度為35~45g/L，MnS0 4濃度為80~90g/L， 陽極電流密度為60A/m2,電解溫度為96°C以上。
[0008] 進一步地，采用節能型電解槽也能大大減少電耗。本發明采用的節能型電解槽包 括方形槽體，槽體與陽極板平行的兩端部為端板，端板兩側為側板，底部為底板；所述槽體 內設有蒸汽加熱套管和進液管，側板上設有電解液溢流口；所述進液管依次貼著其中一個 端板，經過底板并延伸至另一個端板進行設置，進液管上設有多個進液孔。
[0009] 進一步地，所述進液管具有前端和末端，其末端為封閉狀，進液管上的進液孔大小 不一，且從前端到末端，進液孔的孔徑逐步增大。
[0010] 進一步地，所述進液管上的進液孔之間的間距不一致，且從前端到末端，進液孔之 間的間距逐漸增大。
[0011] 進一步地，所述電解液溢流口具有兩個，在兩側的側板上各設有一個。
[0012] 進一步地，所述蒸汽加熱套管在槽體底部呈回形設置。
[0013] 生產電解二氧化錳的主要反應原理為：
[0014] 陽極上主要發生反應：Mn2++2H20 - Mn02+4H++2e (E1= 1. 23V)
[0015] 陰極則為析氫反應：2H++2e - H 2丨（E 2= 0V)
[0016] 電解過程中發生的總反應為：MnS04+2H20 - Mn02+H2 t +H2S04
[0017] 理論分解電壓E = EfE2= 1. 23V
[0018] 根據Mn02能耗計算公式：
[0019]
[0020] 因此降低槽壓和增加陽極電效均可以減少電耗。
[0021] 陽極電流密度的大小，不但影響電能消耗而且對產品質量有很大影響，電解生產 二氧化錳時，在陽極上析出的二氧化錳的量和通過的電量成正比，故單從單位時間內單槽 的產量考慮，電流越大越好。然而，根據電壓與電流成正比可知，增大電流勢必使槽電壓增 高，電壓增加，陽極板表面的鈍化就會加劇，從而極板的電阻會增加，進而造成槽電壓更快 的升高，從而導致電能消耗越高。本發明中陽極電流密度為50~70A/m 2,能夠獲得產量需 求與電耗的平衡，獲得較低的噸電耗。
[0022] 電解液中MnS04的濃度對槽電壓V e的影響很小，但必須與陽極電流密度相適應， H2S04的濃度對電解液的導電率影響較大，H 2S04濃度高，電解液導電率升高，V e降低，但酸濃 度增加有利于氧在陽極上析出，降低電流效率，且MnSOjP H 2S04的濃度對二氧化錳的質量 也有影響。綜合試驗結果表示，！^04濃度為30~50g/L，MnS0 4濃度為70~100g/L能獲 得較低的能耗。
[0023] 電解液溫度的提高，不僅能提高產品的純度和放電性能，而且使離子迀移速度加 快，電解液比電阻減小，陰極析出氫和陽極析出二氧化錳的過電壓下降，因而使槽電壓降 低。然而溫度高也會消耗一部分能量，本發明將電解液溫度控制在96°C以上，且通過將蒸汽 加熱管設置為回形狀，增加熱交換面積，使液溫保持在較高的溫度，且該設置還能使各部分 的溫度比較均勻。
[0024] 由于在電解過程中，Mn2+被不斷消耗，需要在反應時不斷添加電解液，傳統的進液 方式為一個設置在電解槽上方的單點進液口，電解液的各部分濃度分布不均勻，會導致槽 電壓加劇升高從而影響電能消耗。本發明通過設置安裝在電解槽內的多個進液口，減小電 解液的濃度極差，而且進液口的設置從進口端到末端，孔徑由小到大，設置密度由大到小， 更有效保證了各部位電解液濃度的均一，最終達到節能的目的。
[0025] 綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：本發明從控制陽極電 流密度、電解液濃度、電解溫度以及改變進液方式等技術手段達到降低電解能耗的目的，在 保證產品質量的同時，可以將電解二氧化錳產品的噸電耗從2200kWh/t降低到1600kWh/t 以下，為企業節約生產成本，提升市場競爭力。 【【附圖說明】】
[0026] 圖1為本發明中節能型電解槽的結構示意圖；
[0027] 其中：1-進液管，2-端板，3-蒸汽加熱套管，4-側板，5-溢流口，6-槽體，7-進液 孔，8-底板。 【【具體實施方式】】
[0028] 以下通過具體實施例并結合附圖對本發明作進一步詳述。
[0029] 圖1為本發明的節能型電解槽的結構示意圖。該節能型電解槽包括方形槽體6,槽 體6內有多個平行放置的陽極板，還設多個陰極棒（陽極板和陰極棒的結構設置為本領域 常規技術手段，本發明未加以改進，故圖中未畫出）。槽體6與陽極板平行的兩端為端板2， 端板2兩側為側板4,底部為底板8;所述槽體6內設有蒸汽加熱套管3和進液管1，蒸汽加 熱套管3在槽體6底部呈回形設置。側板4上設有電解液溢流口 5,電解液溢流口 5可以為 一個或兩個，設置兩個時則在兩側的側板4上各設有一個。進液管1依次貼著其中一個端 板2,經過底板8并延伸至另一個端板2進行設置，進液管1上設有多個進液孔7。進液管 1具有前端和末端，其末端為封閉狀。為了使電解的分布更加均勾，本