[发明专利]一种镁电解槽的阴极结构

说明书

【技术领域】

本发明涉及镁电解槽技术领域，具体地说，是一种新型镁电解槽的阴极结构。

【背景技术】

镁是一种非常重要的有色金属，由于其密度低，被作为轻量化材料而备受期待。其中镁合金在消费电子、汽车、医疗等领域应用越来越广泛，大有替代铝合金等传统合金之势。镁还作为燃料电池的电极材料，在电池行业有着重要的应用。除了电池领域，镁作为储氢材料，储氢效率高，性能稳定且便于运输。目前与关于镁的研发项目还有许多，镁的应用正在迎来一个崭新的时代。

中国是镁资源大国，金属镁的生产主要以皮江法为主。作为金属镁生产的另外一个重要方法电解法在国内由于电解槽工艺落后、电流效率及生产效率低、能耗高、寿命低等而得不到有效发展。相比之下，国外大型企业的镁电解槽电流强度大、自动化程度和单位面积金属镁产量高、能耗低。我国目前运行无隔板镁电解槽的电流效率和金属镁分离率低，整个镁电解工业与国外差距巨大。

本发明通过研究先进的镁电解工艺，对镁电解槽阴极结构进行改造，来提高电解槽的金属镁分离率，同时降低能量消耗。为开发具有我国自主知识产权的镁电解槽提供关键技术支持。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种镁电解槽的阴极结构。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种镁电解槽的阴极结构，其特征在于，在镁电解槽采用一块导体板将所有阴极进行连接。

所述的导体板材料和钢阴极材料相同。

所述的导体板位于电解槽电解室和集镁室之间。

所述的沿集镁室方向的阴极长度比阳极外缘长0.02～0.15m。

所述的导体板距离阳极边缘的距离为0.02～0.15m。

所述的导体板厚度控制在0.04～0.1m。

所述的导体板的高度为阴极板高度的1/6～2/3。

所述的导体板的底端与阴极底端持平或高于阴极底端0.01～0.4m。

所述的电解槽集镁室宽度0.3～0.6m。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

本发明优化了镁电解槽内电解质流动情况，提高了金属镁的分离效率。利用数值计算分析了无隔板镁电解槽内的电场、热场、磁场和流场，并分析了金属镁分离率，通过改造阴极结构，使得镁电解槽金属镁分离率得到有效的提升。与原槽型相比，改造后的金属镁分离率大幅提高，效果非常明显。

【附图说明】

图1是优化前镁电解槽阴极结构示意图；

图2是镁电解槽新型阴极结构示意图；

图3是优化前镁电解槽槽型流场分布示意图；

图4是镁电解槽新型阴极结构流场分布示意图；

图5是优化前镁电解槽槽型金属镁流动示意图；

图6是镁电解槽新型阴极结构金属镁流动示意图；

附图中的标号分别为：1、阳极，2、阴极，3、导体板，4、集镁室

【具体实施方式】

以下提供本发明一种镁电解槽的阴极结构的具体实施方式。

实施例1

请参见附图2，一种镁电解槽新型阴极结构基本部件为阳极1、阴极2和导体板3。所述的沿集镁室方向的阴极长度比阳极外缘长0.04m，导体板距离阳极边缘的距离为0.04m，厚度控制在0.04m，高度为阴极板高度的2/3，底端与阴极底端持平，电解槽集镁室宽度0.5m。

通过电场、热场、磁场、流场分析，改造设计了该阴极结构。改造后电解槽热平衡良好，电解质温度为700℃，槽压降为4.9V，电解质流动状态良好，金属镁分离率大幅提升。计算得到电解槽流场分布如图4：金属镁的流动情况如图6：

如图可知使用新型阴极结构，改变了电解槽内的电解质流动情况，更多的金属镁随着电解质流入集镁室，并最终在集镁室的电解质液面汇集。

对比例1

请参见附图1，原型电解槽构的基本部件为阳极1和阴极2。使用新型阴极结构后，电解槽热平衡保持良好，电解质温度、电解槽压降等参数保持稳定，同时金属镁一次分离率从17％提升至62％，金属镁分离分离效率显著提高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。