[发明专利]一种用于制备金属锰的电解装置

说明书

本发明公开了一种用于制备金属锰的电解装置，包括第一电极、第二电极、隔膜和由隔膜分隔开的阳极室和阴极室，第一电极为柱形，其外表面为小圆柱面；第二电极为筒形，其内表面为大圆柱面，第二电极套在第一电极的外部，使小圆柱面和大圆柱面的中心轴重合；电解装置的一端设电解液入口，另一端设电解液出口；电解时，使电解液由电解液入口进入阴极室，再通过隔膜进入阳极室，最后从电解液出口流出。本发明的电解装置突破了传统电解槽的几何构型限制，阴极、阳极为同中心轴的圆筒或圆管，该构型可以有效改变电场的分布，使得电流密度分布更为均匀，减弱边缘效应，抑制电极边缘枝晶的生成，达到提高阴极电流效率，降低直流电耗，提高电解周期的目的。

技术领域

本发明属于电解锰技术领域，特别涉及一种用于制备金属锰的电解装置。

背景技术

金属锰在现代工业中的用途可以辐射到国民经济的各个领域，在钢铁冶炼行业中的消耗量约占总消耗量的90～95％，主要作用炼铁和炼钢过程中的脱氧剂和脱硫剂，也是重要合金元素。锰铝合金由于其延展性好、强度高、抗腐蚀能力强、质量轻而被大量应用在航天航空、汽车、电子及微电子工业。其余5～10％的锰主要用电池工业、建筑材料及农业。研究锰的高效提取技术对推动国民经济的发展具有重要意义。

锰的标准电极电位较氢负，依据现有的技术，锰是最后一个采用电解法从水溶液中提取的有价金属。我国电解锰行业在飞速发展的同时面领着诸多的挑战，自1956年建立第一个电解锰厂以来，湿法炼锰工艺经过多年的技术改进，传统工艺流程日趋完善，但电解锰生产的主体工艺未发生明显变化，国内大部分企业的电流效率低(70％左右)，直流电耗高居不下(5600kW·h/t)，如何清洁高效地利用锰矿资源成为亟待解决的问题。目前工厂用的电解槽大多为立式平板状结构，其缺点是槽电压较高(4.2V左右)；边缘效应明显，电极边缘处的电流密度，易诱导枝晶的生成，导致阴极中部的沉积物是致密且平整的，而边缘处的沉积物则为巨大球形颗粒且有较大孔隙，枝晶的生成不仅利于氢气的析出，导致电流效率降低，而且容易刺穿隔膜，使得电解锰的周期较短。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种新型的金属锰的电解装置，以减少电极的边缘效应，提高电流效率。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：提供一种用于制备金属锰的电解装置，包括隔膜、第一电极、第二电极和由隔膜分隔开的阳极室和阴极室，所述第一电极为柱形，其外表面为小圆柱面；所述第二电极为筒形，其内表面为大圆柱面，第二电极套在第一电极的外部，使小圆柱面和大圆柱面的中心轴重合；

电解装置的一端设电解液入口，另一端设电解液出口；电解时，使电解液从电解液入口先进入阴极室，然后通过隔膜进入阳极室，最后通过电解液出口流出。即电解液入口设在靠近阴极室的位置，而电解液出口设在靠近阳极室的位置。

优选地，电解时，所述第一电极和/或第二电极绕中心轴转动。

优选地，在电解液入口处设与阴极室连通的贮液室，贮液室与阴极室之间设有分布板，使电解液从贮液室通过分布板流入阴极室。

优选地，所述分布板可拆卸地固定在贮液室与阴极室之间。

优选地，所述分布板上均匀分布有孔，孔隙率为10-20％。

优选地，电解装置中，所述中心轴与水平面垂直，电解液入口位于电解装置的底端，电解液出口位于电解装置的顶端。即电解装置立式布置。

优选地，电解装置中，所述中心轴与水平面平行。即电解装置卧式布置。

优选地，电解装置中，所述中心轴与水平面的夹角为20-35°，电解液入口位于电解装置的下端，电解液出口位于电解装置的上端。即电解装置倾斜布置。

优选地，所述第一电极为阴极，第二电极为阳极；或者，第一电极为阳极，第二电极为阴极。