[发明专利]一种用于电解金属氯化物制备氢氧化物的装置

说明书

一种用于电解金属氯化物制备氢氧化物的装置，其中电解槽的电解槽外壳内部交替设置圆筒阳极和圆筒阴极，圆筒阴极固定于绝缘框上；圆筒阳极固定于圆形底板上；圆筒阴极两侧的两个阴极工作面之间的环状空间为阴极室；圆筒阳极两侧的两个阳极工作面之间的环状空间为阳极室，阳极室上设有阳离子交换膜。本发明的装置将过滤得到的氢氧化镁洗涤、烘干、高温煅烧后，最终得到氧化镁产品，电解装置与过滤设备、循环溶解设备及泵等共同构成了金属氯化物水溶液循环电解过滤系统，实现了金属氯化物电转化为相应氢氧化物的连续生产。

技术领域

本发明属于电解技术领域，具体涉及一种用于电解金属氯化物制备氢氧化物的装置。

背景技术

大多数金属元素的氯化物都可溶于水形成浓度较高的水溶液，而很多金属氢氧化物则不溶或难溶于水，例如碱土金属元素、稀土元素、铁、钴、镍、铝及镓等，这类元素其氢氧化物及氧化物已广泛应用于电子、电器、光学、仪表、冶金、国防与航空航天等领域，其制备方法分为火法和湿法两大类。

以氧化镁为例，大规模生产氧化镁的方法有白云石碳化法、菱镁矿碳化法等，装备主要是直燃式立窑、回转炉、鼓泡碳化设备等；以海水、卤水为原料生产氧化镁，国内使用的主要方法有石灰（或白云石灰）法、氨法（或碳铵法）和烧碱（或纯碱）法，整体过程操作环境差，能耗较高，生产成本高。

以氧化铝为例，拜耳法成为生产氧化铝的主流工艺，但是拜耳法对铝土矿的品质要求比较高，国内很多高铁铝土矿、高硫铝土矿等中低品位铝土矿并不适用拜耳法的生产工艺。且拜耳法流程中母液蒸发耗能很大，并不利于能源节约。拜耳法生产氧化铝的工艺复杂、设备众多、操作也不简单，生产的氧化铝产品也并不总是很理想。

发明内容

针对现有技术及设备中存在的流程长、能耗高以及成本高等难题，本发明提供了一种用于电解金属氯化物制备氢氧化物的装置，通过该套筒多电极隔膜电解系统对金属氯化物溶液进行电解，可以直接获得相应金属的氢氧化物，并能得到纯度很高的副产品氢气和氯气，所得氢氧化物经过煅烧即可得到高品质金属氧化物。

本发明的装置由电解系统、过滤系统和循环系统构成，其中电解系统由电源装置和电解槽构成，电解槽包括电解槽外壳及其内部交替设置N个圆筒阳极和N个圆筒阴极，其中N个圆筒阴极顶端固定于绝缘框上，绝缘框由一个圆筒侧壁和一个顶板构成；N个圆筒阳极固定于圆形底板上；每个圆筒阴极的内外两侧分别设有一个阴极工作面，阴极工作面与圆筒阴极的轴线重合，每个圆筒阳极的内外两侧分别设有一个阳极工作面，阳极工作面与圆筒阳极的轴线重合；同一个圆筒阴极两侧的两个阴极工作面之间的环状空间为阴极室，阴极室底部通过圆形底板的通孔与电解槽外壳内部联通；同一个圆筒阳极两侧的两个阳极工作面之间的环状空间为阳极室，阳极室底部连接圆形底板，阳极室上设有阳离子交换膜；阴极室内均匀分布有阴极导电柱，阴极导电柱两端分别连接圆筒阴极和阴极工作面；阳极室内均匀分布有阳极导电柱，阳极导电柱两端分别连接圆筒阳极和阳极工作面。

上述装置中，绝缘框中心与旋转轴固定在一起，旋转轴下端穿过底板并与旋转装置装配在一起；底板上固定有与每个阴极工作面相配合的均匀分布的8个刮板，用于刮去阴极工作面上沉积的物料。

上述装置中，圆筒阳极上端连接阳极导电母线板，阳极导电母线板连接直流电源正极；圆筒阴极上端连接阴极导电母线板，阴极导电母线板连接直流电源负极。

上述装置中，绝缘框及其上固定的圆筒阴极在旋转轴的带动下按顺时针与逆时针交替的顺序可以各旋转45°；圆筒阳极上部的4个阳极母线板穿过绝缘框的旋转孔不与绝缘框相接触，以不影响绝缘框及固定其上的圆筒阴极的交替旋转。

上述装置中，阳极室设有氯气导管、进液管和出液管，进液管和出液管均插入阳极室内，进液管位于阳极室内的部分均匀分布有圆孔，出液管插入阳极室底部，进液管与出液管交替排布；阴极室设有氢气导管。