二氧化錳的電解系統(tǒng)及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電解系統(tǒng)及其生產(chǎn)方法，尤其涉及一種二氧化錳的電解系統(tǒng)及其 生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電解二氧化錳是一次電池生產(chǎn)的主要原材料，二氧化錳與一次電池的發(fā)展密不可 分，全球約90%左右的電解二氧化錳用于一次性電池生產(chǎn)，部分用于生產(chǎn)動(dòng)力電池材料，我 國是電池生產(chǎn)大國，也是消費(fèi)大國，高速發(fā)展的一次電池行業(yè)帶動(dòng)了對(duì)二氧化錳的需求快 速增長。隨著電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)電話以及筆記本電腦、小型攝像機(jī)等的需求猛 增；隨著消費(fèi)觀念的轉(zhuǎn)變，隨身聽、學(xué)習(xí)機(jī)、電子按摩器、助聽器、美容器、溫度計(jì)、血壓計(jì)等 的需求升溫；隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)空氣質(zhì)量的要求越來越高，為減少交通工具尾氣排放 對(duì)大氣的污染，電動(dòng)助力車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)汽車的面市，對(duì)為其配套的電池工業(yè)向小型、 輕便、高能、無污染的方向發(fā)展提供了廣闊的空間。
[0003] 但電解二氧化錳是一個(gè)高耗能的產(chǎn)品，生產(chǎn)一噸電解二氧化錳產(chǎn)品，不僅需要用 電，還需要大量使用蒸汽用于加熱電解液。一噸電解二氧化錳需要的蒸汽量約為8-9噸，在 電解二氧化錳整個(gè)生產(chǎn)工藝中，單位能耗隨采用的原料及生產(chǎn)工藝不同而有所區(qū)別，能耗 包括煤耗和電耗兩大部分。按我國目前的生產(chǎn)水平，根據(jù)不同的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)電解二氧 化錳的綜合電耗在2500~3000kWh/t不等，而煤耗根據(jù)不同的錳礦預(yù)處理工藝，差別更大， 采用直接浸取工藝處理錳礦，煤耗為3. 5~5噸/天，而采用氧化錳礦焙燒-浸出工藝，煤 耗高達(dá)6. 5~7. 3噸/天，總體的能源消耗占到電解二氧化錳生產(chǎn)總成本的20%~25%。 因此，如何降低電解二氧化錳的綜合能耗和電解槽電能和熱能，一直是二氧化錳企業(yè)追求 的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種二氧化錳的電解系統(tǒng)及其生產(chǎn)方法，能夠 實(shí)現(xiàn)高效的保溫，大大減少熱量的損失；同時(shí)，減少電解槽中氣體逸出帶走的熱量以及氫氣 對(duì)周圍設(shè)備的腐蝕。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種二氧化錳的電解系統(tǒng)， 包括電解槽，所述電解槽上設(shè)有進(jìn)液口和廢液溢流口，所述電解槽中設(shè)有正負(fù)電極，其中， 所述電解槽的底部設(shè)有蒸汽加熱管，所述廢液溢流口位于電解槽上部，所述廢液溢流口的 上方設(shè)有容納保溫氣泡層的區(qū)域，所述正負(fù)電極為多個(gè)并排交錯(cuò)設(shè)置的陽極和陰極，所述 陽極、陰極伸出保溫氣泡層所在區(qū)域并和母排分流板相連。
[0006] 上述的二氧化錳的電解系統(tǒng)，其中，所述陽極、陰極的電極觸點(diǎn)為倒V字型，所述 母排分流板上設(shè)有與所述倒V字型電極觸點(diǎn)相匹配的三角形電極，所述倒V字型電極觸點(diǎn) 和母排分流板上三角形電極的接觸處涂覆有導(dǎo)電膠。
[0007] 上述的二氧化錳的電解系統(tǒng)，其中，所述陽極為Ti玻紋板或Ti-Mn合金涂層，所述 陰極為紫銅管，所述蒸汽加熱管為鈦加熱管，所述鈦加熱管在電解槽底部按鋸齒狀分布，所 述陰極、陽極沿電解槽等間隔交替分布，所述正負(fù)電極位于鋸齒狀鈦加熱管的正峰或負(fù)峰 處。
[0008] 上述的二氧化錳的電解系統(tǒng)，其中，所述廢液溢流口通過廢液溢流管和低位槽相 連，所述廢液溢流管上設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥，所述進(jìn)液口和高位槽相連，所述高位槽位于低位槽 的上方，所述電解槽的底部設(shè)有海底塞和絕緣枕石頭。
[0009] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題還提供一種采用上述二氧化錳的電解系統(tǒng)的生產(chǎn)方 法，所述生產(chǎn)方法包括如下步驟：a)選擇密度小于硫酸錳電解溶液密度的表面活性劑作為 保溫覆蓋發(fā)泡劑；b)向電解槽中混合加入硫酸、硫酸錳溶液和所選發(fā)泡劑，使得發(fā)泡劑浮 于硫酸錳電解溶液的表面之上；c)控制電解槽中正負(fù)電極的電流進(jìn)行電離反應(yīng)，并釋放出 氣體氫氣；d)利用電離反應(yīng)釋放的氫氣作為發(fā)泡劑的發(fā)泡氣源，在電解槽面形成保溫隔熱 層。
[0010] 上述的二氧化錳的生產(chǎn)方法，其中，所述生產(chǎn)方法還包括步驟e)控制硫酸錳溶液 和發(fā)泡劑的混合比例以及電離反應(yīng)速度，使得保溫隔熱層處于電解槽的預(yù)設(shè)區(qū)域中。
[0011] 上述的二氧化錳的生產(chǎn)方法，其中，所述步驟C)控制電解槽中液體溫度為95~ 100°C，電解液中H2SO4酸度為35~40g/L，MnSO4濃度為90~110g/L，電流密度為50~ 80A/m2,槽電壓為2. 5~4. 0V。
[0012] 上述的二氧化錳的生產(chǎn)方法，其中，所述步驟b)控制硫酸錳溶液和發(fā)泡劑的份數(shù) 比為 1:0. 086。
[0013] 上述的二氧化錳的生產(chǎn)方法，其中，所述發(fā)泡劑包含如下組分：十二烷基硫酸鈉及 酸性膨化劑。
[0014] 上述的二氧化錳的生產(chǎn)方法，其中，所述十二烷基硫酸鈉和酸性膨化劑按份數(shù)比 31:12進(jìn)行混合，所述酸性膨松劑為鉀明礬、銨明礬、磷酸氫鈣或酒石酸氫鉀。
[0015] 本發(fā)明對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果：本發(fā)明提供的二氧化錳的電解系統(tǒng)及其 生產(chǎn)方法，通過在電解槽底部進(jìn)行加熱，上方設(shè)置容納保溫氣泡層的區(qū)域，利用氫氣作為發(fā) 泡氣源，形成全槽的氣泡覆蓋，使得反應(yīng)槽內(nèi)溫度升高，達(dá)到溶解槽底沉淀、降低槽底壓降 等效果，同時(shí)減少了氫氣逸出對(duì)廠房內(nèi)氣體設(shè)備形成的腐蝕；與傳統(tǒng)的保溫裝置相比，大大 節(jié)省了電解槽空間且有效避免電極短路，從而方便增加陰陽極板的組數(shù)，優(yōu)化電解槽的極 間距，最終為降低槽電壓尋找空間。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明產(chǎn)二氧化錳的電解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明的電解槽中電極觸點(diǎn)和母排分流板連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖3為本發(fā)明的電解系統(tǒng)的電解槽剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖4為本發(fā)明陰極固定[SO42IT = 2. 3mol/L，溫度25~100°C情況下各[礦]對(duì) 的pH值；
[0020] 圖5為本發(fā)明陰極固定[Η+]τ= 0· 4mol/L，溫度25~100°C情況下各[SO42It時(shí)的 pH值；
[0021] 圖6為本發(fā)明陽極氧化時(shí)Ti-H2O系Φ-pH圖；
[0022] 圖7為本發(fā)明高溫高濃度電解時(shí)的MeSO4-H2SO 4-H2O系Φ - [Η+] τ變化關(guān)系示意圖；
[0023] 圖8為本發(fā)明高溫高濃度電解時(shí)的Φ -[SO42I/變化關(guān)系示意圖；
[0024] 圖9為本發(fā)明高溫高濃度電解時(shí)的Φ-溫度變化關(guān)系示意圖。
[0025] 圖中：
[0026] 1電解槽 2陽極 3陰極
[0027] 4廢液溢流口 5廢液溢流管 6蒸汽加熱管
[0028] 7低位槽 8海底塞 9絕緣枕石頭
[0029] 10保溫氣泡層區(qū)域11電解液 12電解液面
[0030] 13母排分流板 14電極觸點(diǎn) 15三角形電極
[0031] 101花崗巖石 102防腐層 103拉筋層
[0032] 104 鋼板
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0034] 圖1為本發(fā)明二氧化錳的電解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035] 請參見圖1，本發(fā)明提供的二氧化錳的電解系統(tǒng)，包括電解槽1，所述電解槽1上設(shè) 有進(jìn)液口（圖未示）和廢液溢流口 4,所述電解槽1中設(shè)有正負(fù)電極，其中，所述電解槽1的 底部設(shè)有蒸汽加熱管6,所述廢液溢流口 4位于電解槽上部，所述廢液溢流口 4的上方設(shè)有 保溫氣泡層區(qū)域10 ;保溫氣泡層區(qū)域10位于電解液11的上方，所述正負(fù)電極為多個(gè)并排 交錯(cuò)設(shè)置的陽極2和陰極3,所述陽極2、陰極3伸出保溫氣泡層所在區(qū)域并和母排分流板 13相連。
[0036] 本發(fā)明提供的二氧化錳的電解系統(tǒng)，其中，所述正負(fù)電極為多個(gè)并排交錯(cuò)設(shè)置的 陽極2和陰極3,所述陽極2、陰極3伸出保溫氣泡層區(qū)域10并和母排分流板13相連，所 述陽極2、陰極3的電極觸點(diǎn)14為倒V字型，所述母排分流板13上設(shè)有與所述倒V字型電 極觸點(diǎn)相匹配的三角形電極15,增加電極與送電母排間的接觸面積，可以有效的減少電阻 的產(chǎn)生，如圖2所示；所述倒V字型電極觸點(diǎn)和母排分流板上三角形電極15的接觸處涂覆 有導(dǎo)電膠，不僅降低接觸電阻，并保護(hù)人員不被觸電且電解液不被污染，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)電目 的。