CN105603455A - 一种电解锰生产用电解槽 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电解锰生产用电解槽，特别涉及采用阴离子交换膜及钛基涂层阳极的电解槽，其包含多个单元电解槽，所述各单元电解槽之间设置有离子隔膜与密封垫片。本发明具有以下有益的效益：1)由于阴离子交换隔膜的离子选择透过性，锰离子限制在阴极室，这样，在电解过程仅会发生锰在阴极的沉积，而不会产生阳极泥；2)由于不再产生大量的阳极泥，不再需要频繁的清洁电解槽，可以大幅提高生产效率；3)采用网状钛基涂层组成三维电极作为阳极，因其具有大的反应面积和低的析氧过电位，这样构成的电解槽，电解槽压比传统槽压低0.5-1V，可降低电解能耗20％以上。

Description

一种电解锰生产用电解槽
技术领域
本发明涉及一种用于电解锰生产用电解槽，特别涉及采用阴离子交换膜及钛基涂层阳极的电解槽。
背景技术
电解锰工业生产，一直采用布袋式隔膜和铅合金制作的板栅阳极构成电解槽，例如专利：200820054326.2(节能型电解锰装置)。并对阳极结构做了大量的改进，如专利：201310575496(一种电解锰阳极板及制造方法)；为了节能降耗，尽可能的优化阴阳极间的距离，目前电解槽的同名极距已经降低到650-700mm。但是，由于布袋式隔膜仅具有部分的物理阻隔作用，无法避免阴极锰离子向阳极扩散，因此，工业生产中采用连续的进液和出液，一方面保持电解液的稳定，同时也尽可能的减少锰在阳极的沉积。目前工业生产大多数工况为：槽液中锰浓度为15-20g/L，进液锰浓度35-40g/L，进液pH值6.8左右，最佳的电流密度为330-380A/m2。有硒电解电流效率可达到75％左右，直流电耗大约为5900-6300kWh/t·Mn；若采用无硒电解工艺，则电流效率仅50％左右，直流电耗更高达8000kWh/t·Mn。即便如此，生产1吨锰会产生阳极泥100Kg左右，必须定期清洁电解槽，一般的清洁周期为10-15天；另外，由于铅银阳极在生产过程的持续溶解，该阳极泥中还含4-5％铅，需深度处理，方可实现资源的循环利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种电解锰生产用电解槽，其可以杜绝阳极泥的产生，减少了电解槽的清洗周期，从而降低了电解锰生产能耗。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种电解锰生产用电解槽，其包含多个单元电解槽，所述各单元电解槽之间设置有离子隔膜与密封垫片。
按上述方案，所述单元电解槽的个数为单数。
按上述方案，所述单元电解槽的内部一端交替布置有网状阳极，板状阴极，而分别称之为阳极室和阴极室，且在所述单元电解槽的另一端最后一个单元布置一个网状阳极作为阳极室。
按上述方案，所述单元电解槽的阳极室和阴极室分别设置有阳极出液通道和阴极出液通道，以及阳极进液通道和阴极进液通道。
按上述方案，所述单元电解槽包括有左边框、右边框和底部框；所述的阴极和阳极出液通道位于某一端边框的下部，所述的阳极和阴极进液通道位于对应端边框的上部。
按上述方案，所述离子隔膜为耐酸碱的高导电性聚氟乙烯基或者聚砜基均相阴离子交换隔膜。
按上述方案，所述的网状阳极为由2片及2片以上网状涂层阳极并联组成的三维网状涂层阳极，所述的网状涂层阳极为钛基、铝基、铜基或镍基钌、铱、钽二元或者三元、锰、钴、铱二元或者三元氧化物涂层网状低析氧过电位阳极。
按上述方案，所述的板状阴极为镜面不锈钢板、抛光铝板、锌板或者镀锌不锈钢板。
本发明具有以下有益的效益：1)由于阴离子交换隔膜的离子选择透过性，锰离子限制在阴极室，这样，在电解过程仅会发生锰在阴极的沉积，而不会产生阳极泥；2)由于不再产生大量的阳极泥，不再需要频繁的清洁电解槽，可以大幅提高生产效率；3)采用网状钛基涂层组成三维电极作为阳极，因其具有大的反应面积和低的析氧过电位，这样构成的电解槽，电解槽压比传统槽压低0.5-1V，可降低电解能耗20％以上。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的方案做进一步详细的说明，但是此说明不会构成对本发明的限定。
如图1所示，一种电解锰生产用电解槽，其包含十一个单元电解槽，所述各单元电解槽之间设置有离子隔膜1与密封垫片，所述离子隔膜为耐酸碱的高导电性聚氟乙烯基或者聚砜基均相阴离子交换隔膜；所述单元电解槽的内部从一端开始交替布置有网状阳极2，板状阴极3，而分别称之为阳极室8和阴极室9，所述的网状阳极为由2片及2片以上网状涂层阳极并联组成的三维网状涂层阳极，所述的网状涂层阳极为钛基、铝基、铜基或镍基钌、铱、钽二元或者三元、锰、钴、铱二元或者三元氧化物涂层网状低析氧过电位阳极；所述的板状阴极为镜面不锈钢板，抛光铝板、锌板或者镀锌不锈钢板；且在所述单元电解槽的另一端最后一个单元布置一个网状阳极作为阳极室。本发明所述的单元电解槽的阳极室和阴极室分别设置有阳极出液通道4和阴极出液通道5，以及阳极进液通道6和阴极进液通道7；所述单元电解槽包括有左边框、右边框和底部框；所述的阴极和阳极出液通道位于某一端边框的下部，所述的阳极和阴极进液通道位于对应端边框的上部。
本发明的阴极液为含锰的电解液，通过阴极进液通道进入阴极室，阳极液为中性的硫酸铵电解液，由阳极进液通道进入阳极室。本发明基于阴离子交换膜独特的阴离子选择性透过特性，确保了阴极室的锰离子不会迁移至阳极室，这样本装置中阳极只会发生氧气的析出反应，而不会发生锰的氧化。因此，阳极泥将不会产生，从而，不再需要频繁的清洗电解槽；另外，传统工艺中，为了减少阳极泥的产生，是采用减少阳极面积，从而提高阳极电流密度，提高析氧量来减少阳极泥的产生的，而本发明所述的装置因为不需要考虑阳极泥的产生，这样阳极反而采用了具有低析氧过电位的多层网状涂层阳极，通过大的反应面积和低的析氧过电位来进一步降低电解过程的槽压，经实验证实，采用由三层低析氧过电位的钌、铱、钽涂层组成的阳极，该电解槽在工作电流密度为400A/m2，槽中锰离子浓度为15g/L的工作条件下，电解槽压仅为3.7V，比传统电解槽4.5-4.8V的工作电压低了0.8-1V。降低能耗20％以上，且该槽可连续工作3个月不需要清洗。因此，采用本发明所述的装置是可以实现电解锰的节能降耗的。

Claims (8)

1.一种电解锰生产用电解槽，其包含多个单元电解槽，所述各单元电解槽之间设置有离子隔膜与密封垫片。
2.按权利要求1所述的电解锰生产用电解槽，其特征在于所述单元电解槽的个数为单数。
3.按权利要求1或2所述的电解锰生产用电解槽，其特征在于所述单元电解槽的内部一端交替布置有网状阳极，板状阴极，而分别称之为阳极室和阴极室，且在所述单元电解槽的另一端最后一个单元布置一个网状阳极作为阳极室。
4.按权利要求3所述的电解锰生产用电解槽，其特征在于所述单元电解槽的阳极室和阴极室分别设置有阳极出液通道和阴极出液通道，以及阳极进液通道和阴极进液通道。
5.按权利要求4所述的电解锰生产用电解槽，其特征在于所述单元电解槽包括有左边框、右边框和底部框；所述的阴极和阳极出液通道位于某一端边框的下部，所述的阳极和阴极进液通道位于对应端边框的上部。
6.按权利要求1所述的电解锰生产用电解槽，其特征在于所述离子隔膜为耐酸碱的高导电性聚氟乙烯基或者聚砜基均相阴离子交换隔膜。
7.按权利要求3所述的电解锰生产用电解槽，其特征在于所述的网状阳极为由2片及2片以上网状涂层阳极并联组成的三维网状涂层阳极，所述的网状涂层阳极为钛基、铝基、铜基或镍基钌、铱、钽二元或者三元，锰、钴、铱二元或者三元氧化物涂层网状低析氧过电位阳极。
8.按权利要求3所述的电解锰生产用电解槽，其特征在于所述的板状阴极为镜面不锈钢板、抛光铝板、锌板或者镀锌不锈钢板。
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