一种密闭框式电积镍或电积钴电解液的循环系统装置

摘要

本发明涉及化工技术领域中的电解沉积设备，具体为一种密闭框式电积镍或电积钴电解液的循环系统装置。该装置首先在电积槽内设置有阴极框和阳极框，在阴极框和阳极框之间设置渗透膜，电积槽内装填电解液，电解液随着阴极框上设置的电解液入口流入阴极框，然后在一定压力的情况下从渗透膜进入阳极框，电解后的阳极液经阳极框下端出口流至连通的支管，支管中的液体进行汇流后至阳极液溢流口排出电积槽。改变了传统了依靠隔膜架和隔膜套，大大的缩短了电积槽内的同极间距，提高了槽利用率。电耗低，节约了生产成本。无须通过人工劳动力每次将阴极和阳极吊出电积槽，也无须采用劳动力将隔膜袋套在隔膜架上，节省了劳动力。

说明书

技术领域

本发明涉及化工技术领域中的电解沉积设备，具体为一种密闭框式电积镍或电积钴电解液的循环系统装置。

 

背景技术    

传统的电积镍或电积钴的装置中均采用隔膜电积结构，隔膜电积结构有两种，一种是使阴极套在阴极室隔膜袋内，电解槽内的阴极需置放在隔膜袋内，隔膜袋有要用隔膜架支撑，这样将隔膜架放置在电积槽内，必然会占据了槽内的空间，使同极间距必须在120-130mm之上，另外一种隔膜是使阳极套在阳极室隔膜袋内，同样的道理，必然会使同极间距很大，槽利用率下降，同极间距大所带来的后果就是槽电压较大，电能耗高，槽利用系数低。由于在电积过程中，要消耗相当数量的隔膜袋和隔膜架，且增加吊装过程的难度，增加工人劳动强度。总体增加了成本。

由于采用了隔膜袋，这样对于阳极产生的酸雾就很难统一排放，传统的电积装置对电积过程中产生的酸雾直接无组织的排入操作空间，严重影响了环境。或者在电积槽上增加集气罩，这样在放入阴极板的时候需要将集气罩吊起，且集气罩的密封效果也不好，如果密封太好，产生的水滴会滴落到电解液中，影响电解质量。所以传统的电积装置还有很多弊端，急需改进。

发明内容

本发明正是基于以上技术问题，提供一种节省劳动力，节约生产成本的，大大缩短同极间距，节省电耗，提高产量，还对阳极产生的酸雾进行回收再利用的一种密闭框式电积镍或电积钴电解液的循环系统装置。

本发明的技术方案为： 

一种密闭框式电积镍或电积钴电解液的循环系统装置，包括电积槽槽体、设置在电积槽内的阳极框和阴极框，阳极框内放置阳极板，阴极框内放置阴极板，在阴极框和阳极框之间设置渗透膜，电积槽内装填电解液，电解液随着阴极框上设置的电解液入口流入阴极框，然后在一定压力的情况下从渗透膜进入阳极框，压力的大小为阳极框内的液位与阴极框内的液位之间的液位差所造成的压力，电解后的阳极液经阳极框下端出口流至连通的支管。后将支管中的液体进行汇流至总管后，至阳极液溢流口排出电积槽，这里所用的管道为U型管道。

电积槽与高位槽连接，高位槽内的电解液通过供液总管进入电积槽内，供液总管比阳极液排出的总管高。这样可以使高位槽内的电解液匀速进入电积槽，并在渗透膜的渗透下，匀速进入阳极框中进行电积，由于供液总管与阳极液排出的总管的高度差一定的情况下，可以保证电积过程匀速进行，电解镍的质量稳定，由于电积槽内阴极框为密闭结构，阴极框中的溶液pH值稳定，使得本装置的电流效率高。

所述的一定压力是指阴极框内的电解液的液面与阳极框内的电解液的液面之间依靠液面差所形成的压力，其液面差为15-25 ㎜。

采用本装置，可以使阳极框和阴极框之间的极间距为70-130㎜，这样的极间距可以提高槽利用率。

电解后的阳极液通过与阳极液溢流口连通的管道流至低位槽，部分阳极液泵入沉镍槽，然后向沉镍槽往里添加碳酸镍，最后送板框过滤机进行过滤，另外一部分通过回调至高位槽，再向高位槽内添加纯硫酸镍溶液后进入电积槽。

电积镍或电积钴电解液的流动方向，通过进口管往电积槽内装填电解液，电解液随着阴极框上设置的电解液入口流入阴极框，电解液入口可以有多个，入口的形状也不固定，由于阴极框内的液位高于阳极框内的液位，两个框之间具有液位差，液面差为15-25㎜，在有压力的情况下电解液匀速通过渗透膜进入阳极框，电解后的阳极液从阳极液出口流出至连通的管道，将阳极液进行汇流至阳极液溢流口。

渗透膜为耐腐蚀的涤纶布，渗透膜，作为优选，选用的渗透膜为涤纶布，其型号为3751。渗透膜的选择比较关键，如渗透膜渗透性差，则会影响电积的速度，如果渗透性太好，电解液很快进入阳极框，不能保持液面差，也达不到电积效果。

电积槽内阴极框和阳极框的数量根据电积槽的长度确定，但是始终保持阳极框比阴极框的数量多一个，也就是说，阴极框的数量至少为1个，阳极框的数量至少为2个。

阳极框和阴极框之间的极间距为70-130mm；极间距的大小很关键，极间距越大，电耗就越大，极间距越小，电耗就小，但是由于生产条件的限制，本装置所能达到的极间距为70-130 mm。电解后的阳极液通过与阳极液溢流口连通的管道流至低位槽，部分阳极液泵入沉镍槽，然后向沉镍槽往里添加碳酸镍，生成硫酸镍（NiSO₄）和H₂O及CO₂↑，最后送板框过滤机进行过滤，另外一部分阳极液通过回调至高位槽，再向高位槽内添加纯硫酸镍溶液后进入电积槽。纯硫酸镍溶液的浓度为80～90g/l。

由于本装置的同极间距大大缩小了，所以，采用本装置生产出的电镍或电钴产品，不仅符合GB/T6516-2010Ni9996以上，YS/T255-2009Co9995以上的标准，在电耗也大幅度下降。

     与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（一）、改变了传统了依靠隔膜架来使阴阳极分隔开的情况，大大的缩短了电积槽内的同极间距，提高了槽利用率。

（二）、电耗低，节约了生产成本。

（三）、无需通过人工劳动力每次将阴极和阳极吊出电积槽，也无需使用劳动力将隔膜袋套在隔膜架上，节省了劳动力。

（四）、阳极室内电解液经管道汇流后进入阳极液溢流口，经过处理后，在混入纯净的电解液泵至高位槽，即可再进入电积槽内。

（五）、改变了旧电积装置中对于电积过程产生的酸雾直接无组织的排放造成的环境恶劣的情况。

 

附图说明

图1为传统的电积槽内阴极区和阳极区的结构示意图；

图2为本发明中电解液循环系统装置示意图；

其中，1——高位槽、2——电解槽、3——低位槽、4——回调罐、5——沉镍槽、6——阴极框、7——阳极框、8——渗透膜、13——隔膜袋、14——阴极区、15——阳极区。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例并不限制本发明的范围，本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合。

对比例1：

如图1所示，传统的电解槽内的阴极需置放在隔膜袋内，隔膜袋有要用隔膜架制成，占据了槽内的空间，因此同极间距必须在120-130mm以上，根据国外试验数据，同极间距缩短30mm，可由原来每个电解槽阳极阴极片数分别增加23%，电解极间距缩短，槽电压下降0.5v，供电消耗下降310%，现有的电解槽结构，槽电压通常在4.0V以上，电能耗高，而且槽利用系数也低。

实施例1：

如图2所示，电积镍或电积钴电解液的循环系统装置，首先在电积槽内设置有34个阴极框和35个阳极框，阳极和阴极之间的间距为100mm，在阴极框和阳极框之间设置型号为3751的渗透膜，阳极板放入阳极框中，阴极板放入阴极框中，在阴极框上设置电解液入口，在阳极框的下端设置阳极液出口，在阳极框的上端设置酸雾排出口，在电积槽的另外一端设置高位槽阴极液进口，阳极框均为密闭结构，阳极框内产生的酸雾通过酸雾排出口统一排出并被收集，收集后的酸雾被统一进行抽风处理。

电积镍或电积钴电解液的流动方向，通过支管往电积槽内装填电解液，电解液随着阴极框上设置的电解液入口流入阴极框，电解液入口可以有多个，由于阴极框内的液位高于阳极框内的液位，两个框之间具有液位差，液面差为25mm，在有压力的情况下电解液匀速通过渗透膜进入阳极框，电解后的阳极液从阳极液出口流出至连通的管道，将阳极液进行汇流至阳极液溢流口。

实施例2：

装置结构采用实施例1中的结构，只更换每个电积槽内的阴极框的数量为48个，阳极框的数量为49个，阴极框和阳极框之间的极间距离为70mm。

实施例3：

装置结构采用实施例1中的结构，只更换每个电积槽内的阴极框的数量为85个，阳极框的数量为86个，阴极框和阳极框之间的极间距离为40mm。

对比例1：

同一装置中采用传统的电积装置，每槽里的阴极数为26片，极间距为130mm，测量出不同极间距电积试验结果，并对实验结果中的槽电压、电效和电耗进行分析：

在同一电积槽内，由上表可知，极间距越小，其 槽电压越低，其电效越高，电耗越低，因此，采用本装置，可以节约生产成本。

以现有188个电解槽，一年工作日330天计算，则电解镍能产能情况如下：

实施例3：

采用实施例1中的装置，对不同渗透膜做电积试验，实验结果如下：

从上表可以看出，型号为3751涤纶布最适合作渗透膜，它能使阴极框内的液位与阳极框内的液面差保持在15-25mm,有一定的压力使阴极室内渗透到阳极室，且耐腐蚀，有足够强度，不易损坏，适用于规模化生产，且对槽电压影响小。