[实用新型]一种高吸附率电极板和电解制备金属铁的电解装置

说明书

本实用新型提出一种高吸附率电极板和电解制备金属铁的电解装置，在电极板内设有空腔，电极板内的空腔形成进料管，进料管的进料口位于电极板的表面；进料管从电极板的表面延伸到电极板的内部。将阴极进行改造，内部增设倾斜向上的进料管和内部中空的积料凹槽，当电解产出的金属吸附于阴极时，在矿浆的冲刷下顺势流入凹槽中。由于进料管为向上倾斜状态，通过调整斜管的角度促使进入凹槽的金属不外流而沉积与凹槽中，从而提高了金属的吸附率。

技术领域

本实用新型涉及一种电极，具体涉及一种用于电解装置的电极，属于电解和金属冶炼技术领域。

背景技术

世界钢铁工业新的发展趋势以提高生产效率，减少环境污染，优化流程结构为导向。钢铁是温室气体排放大户，为了减缓全球气候变化，限制和减少温室气体排放，世界各国都在减少焦炉、高炉座数，鼓励短流程炼铁工艺。

目前中国“高炉—转炉”传统长流程钢铁生产占到钢铁产量的80％左右，这主要因为中国是一个发展中国家，钢铁产品长期需求量大，处于供给不足的状态，同时废钢储备量少，而且这种状况在短期内也不可能从根本上改变。因此，传统长流程仍将是中国钢铁工业主要生产工艺。

但是，基于前述长流程存在的焦煤能源、流程结构、环保等问题的存在，随着我国钢铁工业结构的优化调整及科技进步，不用焦炭、代替高炉生产铁水的废钢、直接还原铁将在未来得到更加广泛的发展。钢铁行业将出现废钢/直接还原铁-电炉炼钢短流程与高炉-转炉炼钢长流程并存的局面。

短流程的主要优点是：(1)不用焦炭，直接用非炼焦煤生产铁水，为无焦国家和地区发展钢铁工业另辟蹊径，同时免除了炼焦及相应带来的一系列问题。(2)主要原料多样化，除废钢外，铁水、生铁、直接还原铁、碳化铁等均可以作为原料，不仅使电炉的适应性更强，还因稀释了废钢中的残余有害元素而提高了钢水质量，使得短流程炼钢的产品范围得以拓展。(3)大大简化了铁前生产流程，减少了污染。(4)单位基建投资低，成本低。

短流程同长流程相比，按短流程炼钢最佳铁水比为30％，转炉炼钢最佳废钢比为8％～20％来进行比较，生产1t短流程炼钢比生产1t转炉钢，多循环利用废钢500～600kg，少消耗矿石2.3t，减少能耗350kg标煤，减少CO₂排放量1589kg，减少废渣排放量600kg。现阶段短流程制备金属铁主要采用直接还原法，据还原剂类型的差异，直接还原工艺一般分为煤基与气基直接还原，而采用电解法直接制备金属铁暂未见工业应用报导。

矿浆电解法是将矿石浸出、部分浸出溶液净化和电解沉积等过程结合在一个装置中进行，利用电解沉积过程中电解反应来浸出矿石中的有用元素，向电解槽中加入三氧化二铁矿，直接从电解槽中产出金属铁。矿浆电解法具有流程短、能耗低、金属分离效率高、碳排放少等优点，但仍然存在问题，目前暂未工业应用。

三氧化二铁矿浆电解法是将矿石浸出、部分浸出溶液净化和电解沉积等过程结合在一个装置中进行，利用电解沉积过程中电解反应来浸出矿石中的有用元素，向电解槽中加入三氧化二铁矿，直接从电解槽中产出金属铁。

三氧化二铁在阴极上被还原为金属铁，发生的反应为：

Fe₂O₃+H₂O+6e^-＝2Fe+6OH^-

阳极发生的反应为：4OH^-＝O₂+2H₂O+4e^-

总反应为：

Fe₂O₃＝2Fe+(3/2)O₂

由于电解过程伴随着矿浆的扰动，部分电解产出吸附在阴极上的金属铁被冲刷至矿浆中，导致金属铁的损失，降低了铁的产出率。

实用新型内容