一种环保节能型隔膜电解装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种环保节能型隔膜电解装置，包括电解槽、阴极板和阳极板，该阴极板和阳极板放置于电解槽内，该装置包括酸雾捕集装置，包括酸雾吸收塔、水泵及抽风机，阴极板与阳极板之间设置有隔膜框组，隔膜框组上部两侧设有酸雾收集孔，并形成酸雾捕集通道，阳极上产生的酸雾通过抽风机捕集，酸雾吸收塔内设有塔板，酸雾吸收塔一侧的底端与上端间与水泵相连构成水循环。本发明有益的效果：通过设置隔膜框组，实现阳极室整体密封，有效收集阳极酸雾，消除污染；同时，阴极液强制循环装置，实现阴极液强制循环，达到消除浓差极化，提高阴极电流效率的目的，从而降低电耗；实现电解液槽外循环冷却，提高冷却效率，达到降低能耗、降低成本的目的。
【专利说明】—种环保节能型隔膜电解装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及锰、镍、钴等电解领域，主要是一种环保节能型隔膜电解装置。
【背景技术】
[0002]目前在锰、镍、钴等隔膜电解的实际生产中，阳极发生电化学反应产生大量气体，这些气体在极板上析出时，初期依附在电极表面，随着气泡长大，当气泡浮力大于附着力时，气泡从极板上脱离，并从溶液中上浮，气泡上浮过程中，会相互碰撞并形成较大气泡。当气泡到达液面时，由于表面液体张力的作用，气泡从溶液中溢出必然携带液体，这些携带液体的气泡遇到槽面冷空气后，发生爆裂，形成液雾。由于溶液成分为酸性，从而在槽面形成大量的酸雾。这些酸雾不仅严重危害作业人员的身体健康，污染现场及周围的环境，而且对厂房、设备造成严重腐蚀，并增加了一定的试剂消耗。
[0003]同时，目前传统的锰、镍、钴等隔膜电解工艺均采用敞开式隔膜框，电解液进液方式为小流量低速、集中区域进液方式，电解液如需冷却采用在每台电解槽内安装冷却水排进行分散冷却的方式。由于采用敞开式隔膜框，使阳极酸雾无法收集，致使厂房内酸雾污染严重，只能通过大流量通风进行消散，无法彻底解决酸雾污染问题；而小流量、集中区域进液方式，使阴极区域的锰离子得不到有效补充，致使阴极浓差极化严重，阴极电流效率仅能达到70%左右；由于每台电解槽内均设置冷却水排，不仅使电解槽内有效空间变小，影响产能提升，而且冷却水管道布置复杂，投资成本较高，其运行费用较高。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种环保节能型隔膜电解装置，从根本上消除酸雾污染、提高阴极电流效率、降低投资成本的锰、镍、钴等隔膜电解工艺，不仅可以达到操作简便、降低生产成本、清洁生产的目的，而且可以大幅度降低一次性投资成本。 [0005]本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，这种环保节能型隔膜电解装置，包括电解槽、阴极板和阳极板，该阴极板和阳极板放置于电解槽内，该装置包括酸雾捕集装置，所述的酸雾捕集装置包括酸雾吸收塔、水泵及抽风机，所述的阴极板与阳极板之间设置有用于整体密封阳极室的隔膜框组，隔膜框组上部两侧设有酸雾收集孔，并形成隔膜框组内置的酸雾捕集通道，该酸雾捕集通道通过酸雾收集管与酸雾吸收塔上的酸雾进口相连接，阳极上产生的酸雾通过与酸雾吸收塔顶端相连的抽风机捕集，所述的酸雾吸收塔内设有交错分布的塔板，酸雾吸收塔一侧的底端与上端间通过管道与水泵相连并构成水循环。
[0006]作为优选，该装置还包括阴极液强制循环装置和阴极液集中冷却装置，所述的阴极液强制循环装置包括循环管、循环槽和循环泵，所述的阴极液集中冷却装置包括设置在循环槽内的冷却盘管；循环管布置于电解槽内，且循环管上设有进液喷头，该进液喷头布置在每个阴极板的侧部或底部；电解槽上部的二侧分别设有阴极液溢流口和阳极液溢流口，所述的阴极液溢流口通过管道与循环槽相连通，循环槽通过循环泵与循环管相连通构成阴极液强制循环。
[0007]本发明的有益效果为:该装置从根源上解决了隔膜电解过程中酸雾弥散污染环境的问题，达到消除环境污染，实现清洁生产的目的；同时，还提高了阴极电流效率，降低了电耗成本，达到了节能降耗的目的；通过实现电解液集中冷却，不仅降低了投资，而且降低了运行成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明的酸雾捕集装置结构示意图。
[0009]图2是本发明的阴极液集中冷却装置与阴极液强制循环装置间的结构示意图。
[0010]图3是本发明的阴极液强制循环装置主视结构示意图。
[0011]图4是本发明的阴极液强制循环装置俯视结构示意图。
[0012]图5是本发明的阴极液强制循环装置侧视结构示意图。
[0013]附图中的标号分别为:1、电解槽；2、阴极板；3、阳极板；4、酸雾捕集装置；5、阴极液强制循环装置；6、阴极液集中冷却装置；7、隔膜框组；11、阴极液溢流口 ；12、阳极液溢流口 ；41、酸雾吸收塔；42、酸雾进口 ；43、水泵；44、抽风机；45、塔板；46、酸雾收集管；51、循环管；52、循环槽；53、循环泵；54、进液喷头；61、冷却盘管；71、酸雾收集孔；72、酸雾捕集 通道。
【具体实施方式】
[0014]下面将结合附图和实施例对本发明做详细的介绍:
[0015]如图1-5所示，这种环保节能型隔膜电解装置，包括电解槽1、阴极板2和阳极板3，该阴极板2和阳极板3放置于电解槽I内，该装置包括酸雾捕集装置4、阴极液强制循环装置5和阴极液集中冷却装置6，所述的酸雾捕集装置4包括酸雾吸收塔41、水泵43及抽风机44，所述的阴极板2与阳极板3之间设置有用于整体密封阳极室的隔膜框组7，隔膜框组7上部两侧设有酸雾收集孔71，并形成隔膜框组7内置的酸雾捕集通道72，该酸雾捕集通道72通过酸雾收集管46与酸雾吸收塔41上的酸雾进口 42相连接，阳极上产生的酸雾通过与酸雾吸收塔41顶端相连的抽风机44捕集，所述的酸雾吸收塔41内设有交错分布的塔板45，酸雾吸收塔41 一侧的底端与上端间通过管道与水泵43相连并构成水循环。所述的阴极液强制循环装置5包括循环管51、循环槽52和循环泵53，所述的阴极液集中冷却装置6包括设置在循环槽52内的冷却盘管61 ;循环管51布置于电解槽I内，且循环管51上设有进液喷头54，该进液喷头54布置在每个阴极板2的侧部或底部；电解槽I上部的二侧分别设有阴极液溢流口 11和阳极液溢流口 12，所述的阴极液溢流口 11通过管道与循环槽
52相连通，循环槽52通过循环泵53与循环管51相连通构成阴极液强制循环。
[0016]本发明装置涉及的酸雾捕集装置4，是通过隔膜框组7，实现阳极室整体密封，避免酸雾外溢，有利于酸雾收集。并在隔膜框组7内置酸雾捕集通道72，使阳极产生的酸雾完全捕集和回收，有效收集阳极酸雾。电解过程中，阳极不断产生酸雾，这些酸雾通过在每个阳极室上部设置的隔膜框组7上的酸雾收集孔71进行密封收集，并通过隔膜框组7内置酸雾捕集通道72，在外部抽风机44的作用下，汇集到酸雾收集管46中，最后进入到酸雾吸收塔41中，进行吸收后返回浸出工序使用。其装置示意图见图1。阳极酸雾通过捕集吸收，酸雾收集率达到90%以上，槽面酸雾浓度低于5mg/Nm3。
[0017]本发明装置涉及的阴极液强制循环装置5，是通过电解液循环系统，将电解槽中的阴极液抽出后，再返回至电解槽1，加快电解槽内液流速度，并针对每块阴极板2，在其侧部或底部安装进液喷头54，使溶液电解液在阴极周围快速循环流动，降低阴极浓差极化，减少氢及杂质离子的析出，从而大幅度提高阴极电流效率。将电解槽I中阴极液进液流量由30-80m3/Mt提高到100-3000m3/Mt，则阴极电流效率提高2_10%，达到80-96%，每个电解槽金属生产能力则提高5% -100%，单位产品能耗降低5%以上。其装置示意图见图3至5。
[0018]本发明装置涉及的阴极液集中冷却装置，是将强制循环的阴极液自流至循环槽52中，并在循环槽52中设置冷却盘管61，实现电解液集中冷却。电解液实行体外集中冷却后，冷却电耗降低5%，电解槽空间增大10%，可以使阴极尺寸增加10%，相同电流密度下，产能提闻10%左右。其装直不意图见图2。
[0019]实施例1、以电解锰为例
[0020]将硫酸锰溶液调整pH至6.0-7.5，温度控制38_42°C，该硫酸锰溶液自高位流槽自流至电解槽I中，待硫酸锰溶液充满电解槽后，开启阴极液的循环泵54，使阴极液在电解槽内自循环，并在每块阴极表面形成强制流动。当阴极液循环流量达到1500m3/Mt，将阴极电流密度提升至350A/m2，电解I天后，取出阴极产品，其阴极电流效率达到85%。
[0021 ] 实施例2以电解锰为例
[0022]将硫酸锰溶液调整pH至6.0-7.5，温度控制38_42°C，该硫酸锰溶液自高位流槽自流至电解槽I中，待硫酸锰溶液充满电解槽后，开启阴极液的循环泵54，使阴极液在电解槽内自循环，并在每块阴极表面形成强制流动。当阴极液循环流量达到1000m3/Mt，将阴极电流密度提升至350A/m2，电解I天后，取出阴极产品，其阴极电流效率达到82%。
[0023]实施例3以电解锰为例
[0024]将硫酸锰溶液调整pH至6.0-7.5，温度控制38_42°C，该硫酸锰溶液自高位流槽自流至电解槽I中，待硫酸锰溶液充满电解槽后，开启阴极液的循环泵54，使阴极液在电解槽内自循环，并在每块阴极表面形成强制流动。当阴极液循环流量达到800m3/Mt，将阴极电流密度提升至350A/m2，电解I天后，取出阴极产品，其阴极电流效率达到80%。
[0025]实施例4以电解锰为例
[0026] 将硫酸锰溶液调整pH至6.0-7.5，温度控制38_42°C，该硫酸锰溶液自高位流槽自流至电解槽I中，待硫酸锰溶液充满电解槽后，开启阴极液的循环泵54，使阴极液在电解槽内自循环，并在每块阴极表面形成强制流动。当阴极液循环流量达到500m3/Mt，将阴极电流密度提升至350A/m2，电解I天后，取出阴极产品，其阴极电流效率达到78%。
[0027] 可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种环保节能型隔膜电解装置，包括电解槽(I)、阴极板⑵和阳极板(3)，该阴极板(2)和阳极板(3)放置于电解槽(I)内，其特征在于:该装置包括酸雾捕集装置(4)，所述的酸雾捕集装置(4)包括酸雾吸收塔(41)、水泵(43)及抽风机(44)，所述的阴极板(2)与阳极板(3)之间设置有用于整体密封阳极室的隔膜框组(7)，隔膜框组(7)上部两侧设有酸雾收集孔(71)，并形成隔膜框组(7)内置的酸雾捕集通道(72)，该酸雾捕集通道(72)通过酸雾收集管(46)与酸雾吸收塔(41)上的酸雾进口(42)相连接，阳极上产生的酸雾通过与酸雾吸收塔(41)顶端相连的抽风机(44)捕集，所述的酸雾吸收塔(41)内设有交错分布的塔板(45)，酸雾吸收塔(41) 一侧的底端与上端间通过管道与水泵(43)相连并构成水循环。
2.根据权利要求1所述 的环保节能型隔膜电解装置，其特征在于:该装置还包括阴极液强制循环装置(5)和阴极液集中冷却装置(6)，所述的阴极液强制循环装置(5)包括循环管(51)、循环槽(52)和循环泵(53)，所述的阴极液集中冷却装置(6)包括设置在循环槽(52)内的冷却盘管(61);循环管(51)布置于电解槽⑴内，且循环管(51)上设有进液喷头(54)，该进液喷头(54)布置在每个阴极板(2)的侧部或底部；电解槽(I)上部的二侧分别设有阴极液溢流口(11)和阳极液溢流口(12)，所述的阴极液溢流口(11)通过管道与循环槽(52)相连通，循环槽(52)通过循环泵(53)与循环管(51)相连通构成阴极液强制循环。
【文档编号】C25C7/04GK104032328SQ201410244250
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2014年6月4日
【发明者】林建平, 林建灶, 柳彦, 石文堂 申请人:杭州三耐环保科技有限公司