[發明專利]一種高電流效率雙集鎂室的鎂電解槽

有效

• 申請號: 201410270112.9
• 申請日: 2014-06-17
• 公開（公告）號: CN104032333A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 孫澤;劉程琳;路貴民;于建國
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C25C7/00
• 分類號: C25C7/00;C25C3/04
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙) 31230
• 代理人: 朱小晶

【技術領域】

本發明涉及電解槽技術領域，具體地說，是一種高電流效率雙集鎂室的鎂電解槽。

【背景技術】

鎂是最輕的有色金屬，能夠很好的與其它金屬構成高強度的合金，且不斷改善的可鑄性使其應用領域越來越廣，是傳統鋁合金等的有益補充。在美國，鎂合金在消費電子、汽車、醫療等領域出現爆發式增長，大有替代鋁合金等傳統合金之勢。鎂不僅作為輕量化材料而備受期待，還作為鎂燃料電池的電極構造材料，在電池行業有著重要的應用。

中國是鎂資源大國，也是金屬鎂生產大國，但生產方法主要以皮江法為主。國內電解法生產工藝設備落后、槽型小、電流效率及生產效率低、能耗高。相比之下國外電解設備電流強度大，自動化程度高，單位面積金屬鎂產量高，電耗低。我國目前運行的無隔板鎂電解槽的電流效率低，僅在76～78％左右，金屬鎂分離效率低，整個鎂電解工業與國外差距巨大。

基于對先進鎂電解工藝的研究，設計出具備低能量消耗、高金屬鎂分離率的電解槽。同時開發具有我國自主知識產權的鎂電解關鍵技術，進一步與天然氣化工有機結合，形成鎂、天然氣化工等各項資源相互依托、互相支撐的循環經濟產業鏈，達到資源利用的最大化和經濟效益的最佳化。

【發明內容】

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種高電流效率雙集鎂室的鎂電解槽。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種高電流效率雙集鎂室的鎂電解槽，鎂電解槽包含陰極板，陽極板和集鎂室，集鎂室的數目為兩個，分別設置在陰極板和陽極板的兩側，且兩個集鎂室呈對稱分布。

所述的陰極板和陽極板間距為0.03～0.08m。

所述的陰極板從電解槽頂部或者底部插入到鎂電解槽中。

所述的陽極板從電解槽頂部或者底部插入到鎂電解槽中。

所述的陰極板和陽極板的寬度和高度相同。

所述的陰極板和陽極板的寬度的范圍為0.9～1.6m

所述的陰極板和陽極板的高度的范圍為2.0～3.0m

所述的陰極板的厚度為0.05～0.15m。

所述的陽極板的厚度為0.15～0.25m。

與現有技術相比，本發明的積極效果是：

本發明改變了傳統鎂電解槽的結構，采用兩個對稱的集鎂室，兩個集鎂室間采取上插或者下插陰、陽極的方法。該結構改變了鎂電解槽的電解質流動情況，充分利用了電解質的流動特性，提高了金屬鎂的分離效率。與原槽型相比，高效雙集鎂室電解槽的金屬鎂分離效率大幅提高，效果明顯。

【附圖說明】

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是原型鎂電解槽結構示意圖；a為外觀圖，b為橫截面示意圖

圖2是高效雙集鎂室電解槽結構示意圖；a為外觀圖，b為橫截面示意圖

圖3是鎂電解槽原槽型流場分布示意圖；

圖4是高效雙集鎂室電解槽流場分布示意圖；

圖5是鎂電解槽原槽型金屬鎂流動示意圖；

圖6是高效雙集鎂室電解槽金屬鎂流動示意圖；

附圖中的標號分別為：1、陽極，2、陰極，3、電解室，4、集鎂室

【具體實施方式】

以下提供本發明一種高電流效率雙集鎂室的鎂電解槽的具體實施方式。

實施例1

請參見附圖2，一種高效雙集鎂室電解槽結構基本部件為陽極1、陰極2、電解室3和兩個集鎂室4。所述的陰極板和陽極板間距為0.07m，陰極和陽極從電解槽頂部插入到鎂電解槽中，陰極和陽極的寬度和高度相同，寬度為1m，高度為2.2m，陰極板厚度為0.05m，陽極板厚度為0.15m。

通過電場、熱場、磁場、流場分析，上插陰極式鎂電解槽熱平衡良好，

電解質溫度為700℃，電解質流動狀態良好，金屬鎂分離率大幅提升。計算得到電解槽流場分布如圖4：金屬鎂的流動情況如圖6：

如圖可知高效雙集鎂室電解槽，金屬鎂隨著電解質分別流入左右兩個對稱的集鎂室，并最終在集鎂室的電解質液面匯集。幾乎沒有金屬鎂存在電解室中，金屬鎂分離率極高。

對比例1

請參見附圖1，原型鎂電解槽結構基本部件陽極1、陰極2、電解室3和集鎂室4。

與原槽型相比，高效雙集鎂室電解槽熱平衡良好，電解質溫度控制在700℃上下，基本工藝參數維持穩定。同時金屬鎂一次分離率從17％增加至96％，分離效率大幅提高。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍內。