[发明专利]用于电解锰的电解槽的内部框架组件、相关的电解槽和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于电解锰的内部电解槽框架，所述内部电解槽框架预期被布置在含有原料溶液的槽体中，所述框架包括：

-多个阳极框架；

-多个布置在阳极框架之间的阴极框架；

-多个插入到各阴极框架和各阳极框架之间的隔膜；

-夹持组件，所述夹持组件能够使阴极框架、阳极框架和隔膜保持相互贴靠，

每个阴极框架限定出一个用于容纳阴极的内部隔室，内部阴极容纳隔室沿轴向形成有面朝第一相邻阳极框架的第一轴向开口和面朝第二相邻阳极框架的第二轴向开口。

这种框架组件用于被可移除地插入到锰电解槽(manganese electrolysic cell)的槽体中。

背景技术

教材《电解锰实验性设备的操作》(《Operation of Electrolytic Manganese Pilot Plant》，Boulder City Nevada，USBM Bulletin 463，pages 64and 65)，在图35中描述了一种前述类型的框架组件，该框架组件具有“压滤”式的结构。

这种框架组件包括交替的阴极框架和阳极框架，所述交替的阴极框架和阳极框架彼此之间被隔膜分隔开。纵向杆和端部螺母使框架和隔膜保持相互贴靠，以便确保由各个框架限定的隔室之间的良好的密封。

为了生产锰，阴极被引入到各个阴极框架的内部阴极隔室中。原料溶液穿过在阴极框架中制造的横向孔被载送至内部隔室中。原料溶液形成阴极电解液溶液。锰金属随后通过电解过程而沉积在阴极上。

由于液位差所产生的液体静压力，阴极电解液溶液穿过隔膜流入到阳极框架的内部阳极容纳隔室，以便形成阳极电解液溶液。

在阳极，一部分水(所述水能从阳极电解液溶液中得到)被分解以形成氧气和水合氢离子。此外，阳极处还发生寄生反应(parasitic reaction)。

具体地，能够作为阳离子形式进入从阴极流出的溶液的锰在阳极处被部分地氧化以形成固态形式的二氧化锰。

为了取得高的电解产量，隔膜包括滤布(cloths)，所述滤布对产生阴极容纳隔室和阳极容纳隔室之间的物理可渗透性分离而言是必须的。这些滤布减缓水合氢离子从阳极朝向阴极的扩散。

实际上，阳极处的酸碱度(pH)相当低，并且低于阴极处可得到的pH。

但是，阴极处的pH的任何减少都有助于在损害锰生产的情况下产生氢气。这引起当前产量的降低。

因此，关键的是，在隔膜与阴极框架和阳极框架之间的分界面处提供良好的密封，以便防止阳极电解液溶液泄露到阴极电解液溶液中。

框架组件因此必须被很小心的组装。对于已知框架组件的“压滤”设计，有时难以提供确保阴极电解液溶液和阳极电解液溶液之间的唯一接触是穿过隔膜滤布而发生的。

此外，各个框架组件不得不在生产期间被定期的拆开。实际上，沉淀物(具体由二氧化锰产生)被连续地生成在隔膜上和阳极隔室中。不得不对沉淀物进行定期的清除，并且隔膜必须被清洁。

因此，在组件密封不令人满意时，每个框架组件的产品产量受到影响。

发明内容

因此本发明的一个目标是提供一种用于锰电解槽的框架，该框架提供了更高的产量并且同时在需要时仍然易于组装和拆开。

为此，本发明的主题是一种上述类型的内部框架组件，其特征在于，至少一个隔膜包括第一多孔壁、第二多孔壁以及至少一个连接壁，所述第一多孔壁覆盖所述阴极框架的第一轴向开口，所述第二多孔壁覆盖所述阴极框架的第二轴向开口，所述至少一个连接壁沿着所述阴极框架将所述第一多孔壁和所述第二多孔壁连接，所述第一多孔壁、所述第二多孔壁以及所述连接壁限定出一内部空间，所述内部空间包含或限定所述内部阴极容纳隔室。

根据本发明的框架组件包括以下特征中的一个或更多个，所述特征可被单独地或根据所有技术上地可能组合进行考虑：

-所述第一多孔壁、所述第二多孔壁和各所述连接壁限定出容纳阴极框架的袋状部。

-所述阴极框架限定出用于阳极电解液溶液的流通的下部窗口，每个相邻的阳极框架限定出面朝所述阴极框架的所述下部窗口的下部窗口，所述阳极框架限定出的下部窗口用于阳极电解液溶液的容置和流通，所述第一多孔壁和所述第二多孔壁各自限定出被定位成面朝所述下部窗口的下部开口；