[发明专利]采用双极性电解槽电解生产金属钠的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用双极性电解槽电解生产金属钠的方法。

背景技术

金属钠具有化学性质活泼、熔点低、沸点高、易于氧化、导热导电性好的特点，是制造化工冶金还原剂、漂白剂、农药、染料、医药中间体、核电冷却材料、钠电池等产品的重要原料。传统的金属钠生产方法是以氯化钠为主要原料，采用单阳极或四阳极电解槽电解生产金属钠和氯气，其阳极为圆柱形，电解槽壳体接近圆形，电解槽顶部敞口为非密闭型，容积小，阴阳极间距大，槽内的液位和温度不可调控，车间环境差，能耗大、生产成本高，且电解槽数量多，不便于管理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采用双极性电解槽电解生产金属钠的方法，该方法所用电解槽阴阳极间距小，槽内空间大，电解槽数量少，槽内的液位和温度可调控，便于管理，电解效率高，生产成本低，节能环保。

本发明的技术解决方案是：采用由槽体、槽盖、设置在槽体内的阴阳极、平行布置在阴阳极之间的至少两个感应式电极构成的双极性电解槽，槽盖与槽体之间密封，在槽体内设有液位控制装置、换热器和调温单元，阳极、阴极及感应式电极的极间距为5mm～8mm，由进料口向电解槽内添加多元电解质，在阴阳极之间通直流电，电流为9×10⁴A～1.6×10⁵A，电压为10V～14V，经电解反应，在阳极区生成氯气，在阴极区生成金属钠；金属钠经出钠口排出，氯气由氯气出口排出。

上述的采用双极性电解槽电解生产金属钠的方法，所述的液位控制装置是由罐体、充在罐体内上部的压缩气体、充在罐体内下部的电解液、位于罐体顶部的进气口和位于罐体底部的出液口构成。

上述的采用双极性电解槽电解生产金属钠的方法，所述的换热器缠绕在所述液位控制装置上，并且换热器的气体进出口位于电解槽顶部。

上述的采用双极性电解槽电解生产金属钠的方法，所述的调温单元是由温控电路、热电偶和交流加热器组成。

上述的采用双极性电解槽电解生产金属钠的方法，所述的多元电解质按照重量比是由NaCl 25～30%、CaCl₂ 23～27%、BaCl₂45～48%组成。

本发明的优点是：由于采用双极性电解槽（也称多极槽），结构简单，阴阳极间距小，槽内空间大，电解槽数量少；电解槽采用封闭式结构，可改善车间环境；由于采用液位控制装置、用于对电解液降温的换热器和用于对电解液升温及控温的调温单元，使液位和温度便于控制，便于管理，电解效率高，生产成本低，产生的废渣少，节能环保。

附图说明

图1是本发明采用的双极性电解槽结构示意图；

图2是本发明中阴、阳极与感应电极位置示意图；

图3是图1的A-A剖视图；

图4是图3中液位控制装置和换热器的结构示意图；

图5是图1中调温单元的方框图。

图中：1-槽体、2-调温单元、3-出钠口、4-槽盖、5-氯气出口、6-液位控制装置、7-换热器、8-阳极、9-感应式电极、10-阴极，201-温控电路、202-热电偶、203-交流加热器、601-进气口、602-罐体、603-压缩气体、604-电解液、605-出液口、701-气体进出口。

具体实施方式

如图所示，采用双极性电解槽，所述的双极性电解槽是由槽体1、槽盖4、设在槽体1内的阴阳极10、8，平行布置在阴阳极10、8之间的至少两个感应式电极9构成。本实施例以采用两个感应式电极9为例，也可采用三个或更多；所述的槽体1与槽盖4之间密封。在槽体1内设有液位控制装置6、换热器7和调温单元2，所述的液位控制装置6是由罐体602、充在罐体602内上部的压缩气体603、充在罐体602内下部的电解液604、位于罐体602顶部的槽盖4上的进气口601和位于罐体602底部的出液口605构成。所述的换热器7缠绕在罐体602上，并且换热器7的气体进出口701位于槽体1顶部的槽盖4上。所述的调温单元2是由温控电路201、热电偶202及交流加热器203组成。阳极8和与其相邻的感应式电极9、相邻的感应式电阴9、阴极10和与其相邻的感应式电极9之间的极间距为5mm～8mm，向槽体1内连续（或间断）添加多元电解质，所述的多元电解质按照重量比是由NaCl 25～30%、CaCl₂ 23～27%、BaCl₂45～48%组成，本实施例以NaCl 28%、CaCl₂25%、BaCl₂ 47%为例，在阴阳极10、8之间通直流电，电流为9×10⁴A～1.6×10⁵A，电压为10～14V，电流和电压在上述范围内可调，经电解反应，在阳极区生成氯气，在阴极区生成金属钠；金属钠经出钠口3排出，氯气由氯气出口5排出。