[发明专利]一种用于电解金属氯化物制备其氧化物的系统

说明书

一种用于电解金属氯化物制备其氧化物的系统，其电解系统包括电解槽构成，其中电解槽外壳及其内部交替设置的阳极电极板和阴极电极板在横板上方；阴极电极板两侧工作面之间为阴极室，底部通过横板上的通孔与电解槽内部联通；阳极电极板两侧的阳极工作面之间为阳极室，阳极室外设有阳离子交换膜，阳极室内设有进液管与外部连通；阳极室和阴极室之间设有搅拌器；电解槽外壳设有出液管和二氧化碳进气管；阳极室上方设有氯气导管；阴极室上方设有氢气导管。本发明采用循环的电解装置系统制得纯度较高的金属碳酸盐或氧化物，电解工艺步骤简单，自动化程度高，产品纯度高，生产成本低，易大规模生产。

技术领域

本发明属于电解技术领域，具体涉及一种用于电解金属氯化物制备其氧化物的系统。

背景技术

大多数金属元素的氯化物都可溶于水形成浓度较高的水溶液，而很多金属碳酸盐则不溶或难溶于水，例如碱土金属元素、稀土元素、铁、钴、镍、铝及镓等，这类元素其氧化物及已广泛应用于电子、电器、光学、仪表、冶金、国防与航空航天等领域，其制备方法分为火法和湿法两大类。

以氧化镁为例，大规模生产氧化镁的方法有白云石碳化法、菱镁矿碳化法等，装备主要是直燃式立窑、回转炉、鼓泡碳化设备等；以海水、卤水为原料生产氧化镁，国内使用的主要方法有石灰（或白云石灰）法、氨法（或碳铵法）和烧碱（或纯碱）法，整体过程操作环境差，能耗较高，生产成本高。

以氧化铝为例，拜耳法成为生产氧化铝的主流工艺，但是拜耳法对铝土矿的品质要求比较高，国内很多高铁铝土矿、高硫铝土矿等中低品位铝土矿并不适用拜耳法的生产工艺。且拜耳法流程中母液蒸发耗能很大，并不利于能源节约。拜耳法生产氧化铝的工艺复杂、设备众多、操作也不简单，生产的氧化铝产品也并不总是很理想。

发明内容

针对现有技术及设备中存在的流程长、能耗高以及成本高等难题，本发明提供了一种用于电解金属氯化物制备其氧化物的系统，通过该电解系统对金属氯化物溶液进行电解，可以直接获得相应金属的碳酸盐，并能得到纯度很高的副产品氢气和氯气，所得金属碳酸盐经过煅烧即可得到高品质金属氧化物。

本发明的系统由电解系统、过滤系统、溶解循环系统和煅烧系统构成，其中电解系统由电源装置和电解槽构成，电解槽包括电解槽外壳及其内部交替设置的N个阳极电极板和N个阴极电极板，N个阳极电极板和N个阴极电极板设置在一个横板上方，阳极电极板底端与横板连接；每个阴极电极板两侧分别设有一个阴极工作面，同一个阴极电极板上的两个阴极工作面之间的区域为阴极室，阴极室底部通过横板上的通孔与电解槽内部联通，阴极工作面固定在横板上；每个阳极电极板两侧分别设有一个阳极工作面，同一个阳极电极板上的两个阳极工作面之间的区域为阳极室，每个阳极室外设有阳离子交换膜，阳极室底部连接横板，阳极工作面固定在横板上，阳极室内设有进液管与外部连通；相邻的阳极室和阴极室之间设有搅拌器；电解槽外壳的侧面设有出液管，底部或侧面设有二氧化碳进气管；阳极室上方设有氯气导管与阳极室内部连通；阴极室上方设有氢气导管与阴极室内部连通。

上述装置中，阳极电极板上端连接阳极导电母线板，阳极导电母线板连接直流电源正极；阴极电极板上端连接阴极导电母线板，阴极导电母线板连接直流电源负极。

上述装置中，阴极室内均匀分布有阴极导电柱，阴极导电柱两端分别连接阴极电极板和阴极工作面；阳极室内均匀分布有阳极导电柱，阳极导电柱两端分别连接阳极电极板和阳极工作面。

上述的阴极电极板、阴极工作面、阴极导电柱、阴极导电母线板、二氧化碳进气管和氢气导管的材质为钛基钌材料；阳极电极板、阳极工作面、阳极导电柱、阳极导电母线板、氯气导管、进液管和出液管的材质为钛基钌材料。

上述横板的材质为PVC塑料、橡胶或聚四氟材料。

上述电解槽外壳的材质为PVC塑料、玻璃或有机玻璃。