[实用新型]一种以氢氧化钠熔融电解制备金属钠的电解系统

说明书

本实用新型公开了一种以氢氧化钠熔融电解制备金属钠的电解系统，包括：氢氧化钠槽通过输送管与电解槽连接，电解槽通过精钠管与精钠槽连接，精钠槽上设有排钠管，排钠管上设有电磁阀Ⅰ；排钠管连有精钠储罐，且精钠储罐与排钠管之间设有电磁阀Ⅱ；电解槽内套设有多个电解单元，电解单元之间并联设置，且电解槽通过排污管连有接污槽；精钠储罐、电解单元和精钠槽均连有进气管，进气管连有惰性气体储存罐。电解系统结构简单，安装方便，密封性好，排钠方便、完全，且能够防止空气及管路零部件的污染，为精钠的制备提供一个有利、稳定环境；适用于氢氧化钠熔融电解制备高纯金属钠的技术领域，所制备精钠纯度可达99.99%以上。

技术领域

本实用新型涉及一种熔融电解系统，尤其的涉及一种以氢氧化钠熔融电解制备金属钠的电解系统，属于熔融电解设备技术领域。

背景技术

钠是地球上分布最广的元素之一，其重量约占地壳总重量的2 .83％，居第6位。近年来随着核电技术及储能技术进步及市场的需要，高纯钠开始应用于核反应堆导热、储能用钠电池、涡轮增压、电光源等方面。随着第四代核能技术钠冷快堆核电站的示范运行，可以预期市场对高纯钠（纯度≥99.99%）的需求量会不断的加大。

目前，制备金属钠的工艺技术包括烧碱（氢氧化钠）熔融电解法、食盐（氯化钠）熔融电解法和电解钠汞齐法等，而综合考虑制备金属钠过程中的工艺复杂性、成本、安全以及终产物精钠的纯度等因素，工业化生产一般采用烧碱熔融电解法和食盐熔融电解法。一、氢氧化钠熔融电解法即卡斯特钠法，以氢氧化钠为原料，熔化温度320~330℃，以镍为阳极，铁为阴极，在电极之间设置镍网隔膜，电解电压4~4.5V，阴极析出金属钠；二、氯化钠熔融电解法也称为东斯法，其中的四阳极东斯电解工艺是金属钠的主要生产工艺。在该电解工艺中，电解温度为600℃左右，以食盐为原料，价格便宜、易得，同时副产氯气，电流效率较高，一般在80%以上。上述两种电解工艺所涉及的电压均偏高，且由于镍网将钠产品与其他液体无法进行有效的隔离，因而所生产的钠纯度不高。而在现有其他制备工艺中，得到纯度≥99.5%的工业金属钠产品，所涉及的电解结构复杂、电解工艺流程复杂，能耗高。

随着β-Al₂O₃陶瓷材料的发展，相关机构和研究人员开始尝试用β-Al₂O₃陶瓷材料做隔膜进行电解制钠的方法。

国家知识产权局于2014年07月09日公开了一种公告号为CN203700537U，名称为“一种利用熔融氢氧化钠制备金属钠的电解装置”专利文献，公开：包括电解槽、加热装置、Na-β- Al₂O₃膈膜管、阴极和阳极，电解槽置于加热装置上，电解槽的顶部设置有阳极电解质投料口，电解槽的内部为阳极电解质腔，Na-β- Al₂O₃膈膜管和阳极从电解槽的顶部插在阳极电解质腔中，Na-β-Al₂O₃膈膜管和阳极的顶部露出在电解槽外，电解槽顶部还设置有排气口，排气口设置在阳极和Na-β- Al₂O₃膈膜管之间；Na-β- Al₂O₃膈膜管的内部为阴极电解质腔，阴极从Na-β- Al₂O₃膈膜管的顶部插在阴极电解质腔中，阴极的顶部露出在Na-β- Al₂O₃膈膜管外，Na-β- Al₂O₃膈膜管顶部设置有保护气体入口和排钠管，排钠管一端插在阴极电解质腔中，另一端连接金属钠收集器，在阴极电解质腔中的排钠管的管壁上开有限位孔。