一种制备高纯金属/化合物的隔膜电解槽

本技术涉及一种制备高纯金属/化合物的隔膜电解槽，属于冶金化工。

背景技术：

1、电解是制备金属或金属化合物的方法之一。

2、目前，常规无隔膜电解或隔膜袋电解因无法深度除杂，进而无法制备高纯金属，因此，高纯金属的制备通常采用精馏法、真空蒸馏法和区域熔炼法。精馏法流程冗长、设备多且结构复杂、能耗高；真空蒸馏法由于生产过程的间歇性和低生产率，仅能处理少批量样品，使得它难以形成工业规模生产；区域熔炼法为了得到短熔区，必须付出昂贵的冷却费用，并且该方法对原料纯度的要求高，提纯过程耗时、耗能。

3、传统基于阳极溶解的金属离子无法全部在阴极析出而获得金属化合物的直接电解法，因操作控制难、生产效率非常低、金属化合物质量差、已被淘汰。采用隔膜将电解槽分隔成多个阴、阳极室的隔膜电解，如隔膜电解制备硫酸亚锡、甲基磺酸亚锡等金属化合物，电解槽无需密封，目前，电解液为死循环，限制了金属化合物制备的连续化、生产效率低、能耗高、生产成本高。

4、氯碱工业采用密闭隔膜电解槽，除阴、阳极室产物排出口外，其余部分均密封，电解槽加工及操作、控制难度大，电解时，饱和食盐水和naoh稀溶液分别由阳极室和阴极室外底部进入，淡盐水和氯气由阳极室外上部排出，naoh和氢气由阴极室外上部排出。氯碱工艺电解槽因结构和电解液流动方式独特，也不能用于制备高纯金属/金属化合物。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题及不足，本实用新型提供一种制备高纯金属/化合物的隔膜电解槽。本实用新型通过以下技术方案实现。

2、一种制备高纯金属/化合物的隔膜电解槽，电解槽1包括端头板2、u型板3、隔膜夹4、电解液流动口5、导流管6、极板卡槽7、铜排卡槽8、u型卡槽9、槽外管道10和隔膜11；电解液流动口5包括进液口5-1和溢流口5-2；

3、两端的端头板2、若干个u型板3可拆卸组合构成电解槽1槽体，每相邻u型板3间构成的u型卡槽9上均安装有隔膜夹4，隔膜夹4上安装隔膜11，隔膜11用隔膜夹上的栅格强化固定，电解槽1槽体通过隔膜11和相邻连接的u型板3形成间隔设置的n级阴极室和n级阳极室，每个u型板3其中一个侧面上设有一个进液口5-1以及相对侧面上设有一个溢流口5-2，每个u型板3顶面均设有铜排卡槽8和极板卡槽7，每个u型板3内部均设有导流管6，导流管6与溢流口5-2相通。

4、n级阴极室的一级阴极室进液口5-1连接阴极液进液管道，一级阴极室溢流口5-2通过槽外管道10连接二级阴极室进液口5-1，二级阴极室溢流口5-2通过槽外管道10连接三级阴极室进液口5-1，依次类推，n-1级阴极室溢流口5-2连接n级阴极室中进液口5-1，n级阴极室中溢流口5-2连接外排管道。

5、n级阳极室的一级阳极室进液口5-1连接阳极液进液管道，一级阳极室溢流口5-2通过槽外管道10连接二级阳极室进液口5-1，二级阳极室溢流口5-2通过槽外管道10连接三级阳极室进液口5-1，依次类推，n-1级阳极室溢流口5-2连接n级阳极室进液口5-1，n级阳极室溢流口5-2连接外排管道。

6、所述一级阴极室相邻一级阳极室，一级阳极室又相邻二级阴极室，依次类推；或者一级阳极室相邻一级阴极室，一级阴极室又相邻二级阳极室，依次类推。

7、所述n级阳极室或阴极室中溢流口5-2的外排管道依次与阳极或阴极室电解废液储槽连接。

8、所述隔膜夹4上设有挂耳12。

9、所述导流管6比u型板3内部高度低10-100mm，或者导流管6与u型板3内部高度齐平。

10、该制备高纯金属/化合物的隔膜电解槽的工作原理为：

11、在使用时，先将隔膜11安装在隔膜夹4中，并插入u型卡槽9，将铜排放入铜排槽中，再将阳极板与阴极板放入相应的阳极室和阴极室极板卡槽7中，电解液从一级阴/阳极室的进液口5-1通入电解槽1中，并通过溢流口5-2以及槽外管道10均匀流向后续阴/阳极室，最后通过导流管从末端n级阴/阳极室的溢流口5-2流入阴/阳极室电解废液储槽。电解液开始循环流动后，向铜排通入直流电源便可开始电解。若隔膜损坏，可直接将隔膜夹取出进行隔膜的更换，操作方便快捷，极大的提升了作业效率。

12、本发明的有益效果是：

13、(1)本实用新型电解液由电解槽两侧部进出，电解液成分均匀，避免了浓差极化，提高了电流效率和阴/阳极室产品品质，生产效率高、成本低。

14、(2)本实用新型电解液连续进出电解槽，可实现了高纯金属/化合物制备的连续化、规模化。

15、(3)本实用新型分离除杂联产高纯金属/化合物，工艺流程短、能耗低、自动化程度高、生产成本低，经济效益显著。

技术特征：

1.一种制备高纯金属/化合物的隔膜电解槽，其特征在于：电解槽(1)包括端头板(2)、u型板(3)、隔膜夹(4)、电解液流动口(5)、导流管(6)、极板卡槽(7)、铜排卡槽(8)、u型卡槽(9)、槽外管道(10)和隔膜(11)；电解液流动口(5)包括进液口(5-1)和溢流口(5-2)；

2.根据权利要求1所述的制备高纯金属/化合物的隔膜电解槽，其特征在于：所述一级阴极室相邻一级阳极室，一级阳极室又相邻二级阴极室，依次类推；或者一级阳极室相邻一级阴极室，一级阴极室又相邻二级阳极室，依次类推。

3.根据权利要求1所述的制备高纯金属/化合物的隔膜电解槽，其特征在于：n级阳极室或阴极室溢流口(5-2)的外排管道依次与阳极或阴极室电解废液储槽连接。

4.根据权利要求1所述的制备高纯金属/化合物的隔膜电解槽，其特征在于：所述隔膜夹(4)上设有挂耳(12)。

5.根据权利要求1所述的制备高纯金属/化合物的隔膜电解槽，其特征在于：所述导流管(6)比u型板(3)内部高度低或者导流管(6)与u型板(3)内部高度齐平。

技术总结本技术涉及一种制备高纯金属/化合物的隔膜电解槽，属于冶金化工技术领域。该制备高纯金属/化合物的隔膜电解槽，包括端头板、U型板、隔膜夹、电解液流动口、导流管、极板卡槽、铜排卡槽、U型卡槽、槽外管道和隔膜；电解液流动口包括进液口和溢流口。本技术分离除杂联产高纯金属/化合物，工艺流程短、电流效率高、能耗低、自动化程度高、可实现高纯金属/化合物制备的连续化、规模化、生产成本低，经济效益显著。技术研发人员：金炳界,王帆,何昆芸,杨金磊,徐兴宇,曹育菡受保护的技术使用者：昆明理工大学技术研发日：20230907技术公布日：2024/4/29