[发明专利]一种锌粉电解装置及电解方法

权利要求书

1.一种锌粉电解装置，其特征在于，所述电解装置包括：

反应釜，所述反应釜包括釜体，位于所述釜体上方的回流孔、加料口，与所述釜体连接的搅拌桨、第四温度传感器，位于所述釜体下方的出液管以及位于所述出液管上的球阀；

与所述出液管连接的第一换热器；

与所述第一换热器出口连接的第一储液罐，所述第一储液罐包括第一罐体、位于所述第一罐体上方的第一排气孔、以及与所述第一罐体连接的第一温度传感器；

通过第一泵及第一输液管道与所述第一储液罐连接的第二储液罐，所述第二储液罐包括第二罐体、位于所述第二罐体上方的第二排气孔、以及与所述第二罐体连接的第二温度传感器，所述第二储液罐通过第三泵及回流管道与所述回流孔连接；

通过第二泵及第二输液管道与所述第二储液罐连接的至少一个电解槽，所述电解槽位于台架上，所述电解槽包括槽体，与所述槽体连接的阴极、阳极、第三温度传感器，以及位于所述槽体上方的溢流口，所述电解槽通过所述溢流口和溢流管道与所述第二储液罐连接，所述溢流管道上连接有第二换热器。

2.根据权利要求1所述的锌粉电解装置，其特征在于，所述电解槽的数量为2个，所述2个电解槽分别与所述第二输液管道连接，且所述溢流口分别与溢流管道连接。

3.根据权利要求1所述的锌粉电解装置，其特征在于，所述电解装置还包括位于所述电解槽上方的排风罩。

4.根据权利要求1所述的锌粉电解装置，其特征在于，所述台架为可升降台架。

5.根据权利要求1所述的锌粉电解装置，其特征在于，所述反应釜为带有加热功能的反应釜，所述反应釜为搪瓷反应釜、玻璃反应釜或不锈钢反应釜中的一种。

6.根据权利要求1所述的锌粉电解装置，其特征在于，所述第一、第二换热器中的换热介质为自来水，所述第一、第二换热器为板式换热器或列管换热器中的一种。

7.根据权利要求1所述的锌粉电解装置，其特征在于，所述第一、第二储液罐为聚丙烯储液罐或聚乙烯储液罐中的一种。

8.根据权利要求1所述的锌粉电解装置，其特征在于，所述第一、第二、第三泵均为磁力泵。

9.根据权利要求1所述的锌粉电解装置，其特征在于，所述电解槽为聚丙烯电解槽、聚乙烯电解槽或聚氯乙烯电解槽中的一种。

10.根据权利要求1所述的锌粉电解装置，其特征在于，阴极为金属镍或金属镁的一种，所述阳极为金属镍或金属镁的一种。

11.一种利用如权利要求1所述锌粉电解装置进行的锌粉电解方法，其特征在于，所述锌粉电解方法包括：

S1：向反应釜中加入体积为V1的去离子水，温度为T1、质量为M1的KOH溶液，及质量为M2的ZnO粉末，通过搅拌桨使所述ZnO粉末完全溶解，按化学反应式2KOH+ZnO+H₂O＝K₂[Zn(OH)₄]进行化学反应，所得KOH和K₂[Zn(OH)₄]的混合溶液中Zn(OH)₄^2-的浓度为C1；

S2：将S1中得到的溶液经第一换热器流入第一储液罐中，此时第一储液罐内Zn(OH)₄^2-的浓度为C1，温度为T2；

S3：将第一储液罐内的溶液通过第一泵及第一输液管道抽入至第二储液罐内作为电解母液，此时第二储液罐内Zn(OH)₄^2-的浓度为C1，温度为T2；

S4：向反应釜中加入体积为V1的去离子水，温度为T1、质量为M1的KOH溶液，及质量为M3的ZnO粉末，并通过搅拌桨使所述ZnO粉末完全溶解，按化学反应式2KOH+ZnO+H₂O＝K₂[Zn(OH)₄]进行化学反应，所得KOH和K₂[Zn(OH)₄]的混合溶液中Zn(OH)₄^2-的浓度为C2；

S5：将S4中得到的溶液经第一换热器流入第一储液罐中作为电解补充溶液，此时第一储液罐内Zn(OH)₄^2-的浓度为C2，温度为T2；

S6：将第二储液罐内的电解母液通过第二泵及第二输液管道抽入至电解槽中，溶液流量为Q1，在电解槽的阴阳极之间施加电流I，使阴极按化学反应式Zn(OH)₄^2-+2e＝Zn+4OH^-进行化学反应，阳极按化学反应式4OH^--4e＝H₂O+O₂进行化学反应，此时电解槽中溶液的温度为T3；

S7：当电解槽中溶液的液位达到溢流口的高度时，电解槽中的溶液通过溢流管道及第二换热器流入第二储液罐中，此时溢流溶液的流量为Q1、温度为T2、Zn(OH)₄^2-的浓度为C3，此时第一储液罐中的电解补充溶液通过第一泵及第一输液管道抽入第二储液罐中，溶液流量为Q2，第二储液罐中溢流溶液与电解补充溶液满足(Q1*C3+Q2*C2)/(Q1+Q2)＝C1；

S8：当第二储液罐中溶液的体积达到V2时，通过第三泵及回流管道将第二储液罐中的溶液抽入至反应釜中，直至反应釜中溶液的体积达到V3时，停止第三泵，通过反应釜将溶液的温度升高至T1，并向反应釜中补充质量为M4的ZnO粉末，通过搅拌桨使所述ZnO粉末完全溶解，按化学反应式2KOH+ZnO+H₂O＝K₂[Zn(OH)₄]进行化学反应，所得KOH和K₂[Zn(OH)₄]的混合溶液中Zn(OH)₄^2-的浓度为C2，使整个电解系统处于浓度恒定、温度恒定、电流恒定的状态。