一種電解錳生產用電解槽的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于電解錳生產用電解槽，特別涉及采用陰離子交換膜及鈦基涂層陽極的電解槽。
【背景技術】
[0002]電解錳工業生產，一直采用布袋式隔膜和鉛合金制作的板柵陽極構成電解槽，例如專利:200820054326.2(節能型電解錳裝置)。并對陽極結構做了大量的改進，如專利:201310575496(—種電解錳陽極板及制造方法)；為了節能降耗，盡可能的優化陰陽極間的距離，目前電解槽的同名極距已經降低到650-700mm。但是，由于布袋式隔膜僅具有部分的物理阻隔作用，無法避免陰極錳離子向陽極擴散，因此，工業生產中采用連續的進液和出液，一方面保持電解液的穩定，同時也盡可能的減少錳在陽極的沉積。目前工業生產大多數工況為:槽液中錳濃度為15-20g/L，進液錳濃度35-40g/L，進液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到75%左右，直流電耗大約為5900-6300kWh/t.Mn;若采用無砸電解工藝，則電流效率僅50%左右，直流電耗更高達8000kWh/t.Mn。即便如此，生產I噸錳會產生陽極泥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，由于鉛銀陽極在生產過程的持續溶解，該陽極泥中還含4-5%鉛，需深度處理，方可實現資源的循環利用。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術而提出一種電解錳生產用電解槽，其可以杜絕陽極泥的產生，減少了電解槽的清洗周期，從而降低了電解錳生產能耗。
[0004]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是:一種電解錳生產用電解槽，其包含多個單元電解槽，所述各單元電解槽之間設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數為單數。
[0006]按上述方案，所述單元電解槽的內部一端交替布置有網狀陽極，板狀陰極，而分別稱之為陽極室和陰極室，且在所述單元電解槽的另一端最后一個單元布置一個網狀陽極作為陽極室。
[0007]按上述方案，所述單元電解槽的陽極室和陰極室分別設置有陽極出液通道和陰極出液通道，以及陽極進液通道和陰極進液通道。
[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;所述的陰極和陽極出液通道位于某一端邊框的下部，所述的陽極和陰極進液通道位于對應端邊框的上部。
[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，所述的網狀陽極為由2片及2片以上網狀涂層陽極并聯組成的三維網狀涂層陽極，所述的網狀涂層陽極為鈦基、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狀低析氧過電位陽極。
[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性，錳離子限制在陰極室，這樣，在電解過程僅會發生錳在陰極的沉積，而不會產生陽極泥;2)由于不再產生大量的陽極泥，不再需要頻繁的清潔電解槽，可以大幅提高生產效率;3)采用網狀鈦基涂層組成三維電極作為陽極，因其具有大的反應面積和低的析氧過電位，這樣構成的電解槽，電解槽壓比傳統槽壓低0.5-1V，可降低電解能耗20%以上。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合實施例對本發明的方案做進一步詳細的說明，但是此說明不會構成對本發明的限定。
[0015]如圖1所示，一種電解錳生產用電解槽，其包含十一個單元電解槽，所述各單元電解槽之間設置有離子隔膜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部從一端開始交替布置有網狀陽極2，板狀陰極3，而分別稱之為陽極室8和陰極室9，所述的網狀陽極為由2片及2片以上網狀涂層陽極并聯組成的三維網狀涂層陽極，所述的網狀涂層陽極為鈦基、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狀低析氧過電位陽極;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單元布置一個網狀陽極作為陽極室。本發明所述的單元電解槽的陽極室和陰極室分別設置有陽極出液通道4和陰極出液通道5，以及陽極進液通道6和陰極進液通道7;所述單元電解槽包括有左邊框、右邊框和底部框;所述的陰極和陽極出液通道位于某一端邊框的下部，所述的陽極和陰極進液通道位于對應端邊框的上部。
[0016]本發明的陰極液為含錳的電解液，通過陰極進液通道進入陰極室，陽極液為中性的硫酸銨電解液，由陽極進液通道進入陽極室。本發明基于陰離子交換膜獨特的陰離子選擇性透過特性，確保了陰極室的錳離子不會迀移至陽極室，這樣本裝置中陽極只會發生氧氣的析出反應，而不會發生錳的氧化。因此，陽極泥將不會產生，從而，不再需要頻繁的清洗電解槽;另外，傳統工藝中，為了減少陽極泥的產生，是采用減少陽極面積，從而提高陽極電流密度，提高析氧量來減少陽極泥的產生的，而本發明所述的裝置因為不需要考慮陽極泥的產生，這樣陽極反而采用了具有低析氧過電位的多層網狀涂層陽極，通過大的反應面積和低的析氧過電位來進一步降低電解過程的槽壓，經實驗證實，采用由三層低析氧過電位的釕、銥、鉭涂層組成的陽極，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，且該槽可連續工作3個月不需要清洗。因此，采用本發明所述的裝置是可以實現電解錳的節能降耗的。
【主權項】
1.一種電解錳生產用電解槽，其包含多個單元電解槽，所述各單元電解槽之間設置有離子隔膜與密封墊片。2.按權利要求1所述的電解錳生產用電解槽，其特征在于所述單元電解槽的個數為單數。3.按權利要求1或2所述的電解錳生產用電解槽，其特征在于所述單元電解槽的內部一端交替布置有網狀陽極，板狀陰極，而分別稱之為陽極室和陰極室，且在所述單元電解槽的另一端最后一個單元布置一個網狀陽極作為陽極室。4.按權利要求3所述的電解錳生產用電解槽，其特征在于所述單元電解槽的陽極室和陰極室分別設置有陽極出液通道和陰極出液通道，以及陽極進液通道和陰極進液通道。5.按權利要求4所述的電解錳生產用電解槽，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;所述的陰極和陽極出液通道位于某一端邊框的下部，所述的陽極和陰極進液通道位于對應端邊框的上部。6.按權利要求1所述的電解錳生產用電解槽，其特征在于所述離子隔膜為耐酸堿的高導電性聚氟乙烯基或者聚砜基均相陰離子交換隔膜。7.按權利要求3所述的電解錳生產用電解槽，其特征在于所述的網狀陽極為由2片及2片以上網狀涂層陽極并聯組成的三維網狀涂層陽極，所述的網狀涂層陽極為鈦基、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狀低析氧過電位陽極。8.按權利要求3所述的電解錳生產用電解槽，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。
【專利摘要】本發明涉及一種用于電解錳生產用電解槽，特別涉及采用陰離子交換膜及鈦基涂層陽極的電解槽，其包含多個單元電解槽，所述各單元電解槽之間設置有離子隔膜與密封墊片。本發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性，錳離子限制在陰極室，這樣，在電解過程僅會發生錳在陰極的沉積，而不會產生陽極泥；2)由于不再產生大量的陽極泥，不再需要頻繁的清潔電解槽，可以大幅提高生產效率；3)采用網狀鈦基涂層組成三維電極作為陽極，因其具有大的反應面積和低的析氧過電位，這樣構成的電解槽，電解槽壓比傳統槽壓低0.5-1V，可降低電解能耗20％以上。
【IPC分類】C25C1/10, C25C7/00, C25C7/04, C25C7/02
【公開號】CN105603455
【申請號】CN201610109303
【發明人】朱華, 鄭凡, 譚鑫波, 祝佳麗, 劉茜, 汪的華
【申請人】武漢大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年2月26日