專利名稱：一種用于制備鐵合金粉的臥式電解槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濕法電冶金領(lǐng)域，具體說是一種用于制備鐵合金粉的臥式電解槽。
背景技術(shù)：
鐵系列合金粉由于有各種特殊的物化性能，在國民經(jīng)濟(jì)的很多部門都有著廣泛的 應(yīng)用。鐵系列合金粉的制備方法，傳統(tǒng)上都是采用熔融霧化法和化學(xué)共沉淀法，也有用電解 法制粉的，但傳統(tǒng)的電解制粉方法所用的電解槽均是垂直于地面，陰、陽極也是垂直于地面 放置，利用這種電解槽，只能生成粘附于陰極板上的板狀物產(chǎn)品，剝離開來需要專用的剝離 機(jī)，再經(jīng)粉碎、球磨、還原、篩分等工序，且不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。若調(diào)整電解工藝，也有可能 陰極板上生成粉狀物，但這種粉狀物很容易脫落，脫落了的鐵合金粉末，由于在酸性介質(zhì)中 有較強(qiáng)的化學(xué)勢，又可以重新溶解于電解液之中，實(shí)際的結(jié)果只能增加溶液中的鐵離子濃 度而得到很少又不均勻的產(chǎn)物，因而這種電解槽和這種生產(chǎn)工藝，是處于不穩(wěn)定狀態(tài)的，無 法實(shí)現(xiàn)有意義的生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的的目的正是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處而提供一種用于制 備鐵合金粉的臥式電解槽。 本發(fā)明的目的可通過下述技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn) 本發(fā)明的用于制備鐵合金粉的臥式電解槽包括采用絕緣材料制成的臥式槽體，以 水平設(shè)置的方式鋪放在槽體內(nèi)腔底面的采用不銹鋼板制成的固定陰極，以水平設(shè)置的方式 設(shè)置在固定陰極上方的活動鐵陽極；所述活動鐵陽極通過鈦支撐導(dǎo)電架固定安裝在由采用 絕緣材料制成的可掀開式陽極蓋板的底面上，該可掀開式陽極蓋板的一端通過鉸接方式與 槽體上緣口相結(jié)合；所述固定陰極的引出線上套裝有密封絕緣管，并以緊貼一端槽壁的方 式垂直引出；在槽體內(nèi)腔底部的一端設(shè)置有用于收集電解生成鐵合金粉的集料槽，在集料 槽的底部設(shè)置有電解液排放孔。 本發(fā)明中所述的臥式槽體通過管路和電解液循環(huán)泵(耐酸泵)與低位槽相連通，
低位槽通過管路與補(bǔ)充給料槽相連通；且集料槽的底部設(shè)置的電解液排放孔通過控制閥和
相應(yīng)管路接入低位槽；在低位槽中設(shè)置有用于調(diào)節(jié)電解液的溫度冷卻排管。 為了防止陽極泥落入陰極產(chǎn)物中，本發(fā)明在陽極板下方，裝有尼龍陽極袋。 本發(fā)明中的臥式槽體和可掀開式陽極蓋板均采用厚度大于5mm的PVC板制成。 本發(fā)明中的固定陰極與活動鐵陽極之間的距離為2 10cm。 本發(fā)明可通過將多個(gè)臥式電解槽并聯(lián)后再串聯(lián)的結(jié)合方式來實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。為 了安全起見，總串聯(lián)電壓不超過36V。每次出料只允許打開一個(gè)電解槽，其做法是掀開陽 極蓋板將陰極上生成的金屬粉刮入集料槽中，取出粉末后，再將陽極蓋放下，整個(gè)出料過程 1 2分鐘。這時(shí)，由于單槽電流小于200A，對整個(gè)串并聯(lián)電路的電流電壓影響不大，因而 可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作。
本發(fā)明中電解槽的操作參數(shù)為槽電壓2.0 3V ;電流密度2 12A/dm2 ;溫度
20 30°C ;PH值2. 0 3. 5 ;單槽電流小于200A。 電解液的基本配方是 FeS04 5H20 20 180g/l (NH4)2S04 20 220g/l Na2S04 5 50g/l 丙三醇 5 50g/l 制備鐵鈷合金時(shí)，補(bǔ)充加料槽中溶液配方為 CoS04 6H20 10 100g/l H3B03 2 20g/l 制備鐵鎳合金時(shí)，補(bǔ)充加料槽中溶液的配方為 NiS04 6H20 30 200g/l (NH4)2S04 30 200g/l H3B03 2 20g/l 制備鐵錳合金時(shí)，補(bǔ)充加料槽中溶液配方為 MnS04 7H20 50 200g/l a -葡萄糖 60 120g/l 氨基磺酸(NH2S03H) 2 50g/l 利用廢鋼材生產(chǎn)純鐵粉時(shí)，不使用補(bǔ)充加料槽，而在基礎(chǔ)電解液中加入40 200g/l尿素。 本發(fā)明的電解槽實(shí)際上是以制備鐵粉為基礎(chǔ)的電解槽，陽極用鐵板或鋼板制成， 在電解過程中，鐵在陽極上氧化成鐵離子Fe2+進(jìn)入溶液，鐵離子Fe2+在陰極上還原成Fe°，調(diào) 整工藝條件，如Fe2+濃度、電流密度、槽電壓和HI值，可防止在陰極上生成元素鐵晶格的生 長，從而得到較細(xì)的粉末，這些粉末附著在陰極上，帶負(fù)電，防止了再度氧化成鐵離子，同時(shí) 陰極上也氫氣的產(chǎn)生，也防止了鐵的氧化。 為了形成合金，溶解中必須有第二種金屬離子，且這種離子必須具有與鐵離子相 同的析出電位，才可能在陰極上析出合金。本發(fā)明的另一個(gè)特征是在電解工藝流程中加入 補(bǔ)充給料槽。補(bǔ)充給料槽往系統(tǒng)中加入第二種離子的速度，應(yīng)相等于第二種金屬在陰極上 析出的速度，因而確保了整個(gè)工藝可以連續(xù)化地進(jìn)行。 在臥式電解槽電解過程進(jìn)行中，陰極表面上聚集的合金粉越來越多，會影響到電 解的進(jìn)行，必須定期將陰極表面積聚的粉末刮除。刮除粉末(即"出料")是在系統(tǒng)不停電 的狀態(tài)下進(jìn)行的，打開陽極蓋板，用普通刮板可輕易將產(chǎn)物從陰極板上刮至集料槽中，整個(gè) 過程1 2分鐘，由于單個(gè)電解槽電流較小，對整個(gè)系統(tǒng)的電流、電壓影響不大，因而可以逐 個(gè)地進(jìn)行出料操作，系統(tǒng)可以連續(xù)操作下去。
本發(fā)明的有益效果如下 由于本發(fā)明將電解槽設(shè)計(jì)成臥式結(jié)構(gòu)，并采用水平放置的方式安裝陰、陽極，所以 生成的鐵合金粉全部沉積在下層的不銹鋼陰極上面，由于陰極上的負(fù)電壓，使粉末實(shí)際處 于"陰極保護(hù)"的狀態(tài)而不會重新溶于電解液中，因而可以得到穩(wěn)定的粉狀產(chǎn)品。


圖1 :本發(fā)明中的臥式電解槽結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2 :本發(fā)明的原理框圖。
圖3 :將多個(gè)臥式電解槽通過并聯(lián)后再串聯(lián)的接線方法關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明以下將結(jié)合實(shí)施例(附圖)作進(jìn)一步描述 如圖1所示，本發(fā)明的用于制備鐵合金粉的臥式電解槽包括采用厚度大于5mm的 PVC板制成的臥式槽體1，以水平設(shè)置的方式鋪放在槽體內(nèi)腔底面的采用不銹鋼板制成的 固定陰極2，以水平設(shè)置的方式設(shè)置在固定陰極2上方的活動鐵陽極3 ;所述活動鐵陽極3 通過鈦支撐導(dǎo)電架7固定安裝在由采用厚度大于5mm的PVC板制成的可掀開式陽極蓋板6 的底面上，該可掀開式陽極蓋板6的一端通過鉸接方式與槽體上緣口相結(jié)合；所述固定陰 極2的引出線上套裝有密封絕緣管12，并以緊貼一端槽壁的方式垂直引出；在槽體內(nèi)腔底 部的一端設(shè)置有用于收集電解生成鐵合金粉的集料槽4，在集料槽4的底部設(shè)置有電解液 排放孔；為了防止陽極泥落入陰極產(chǎn)物中，本發(fā)明在陽極板3下方，裝有尼龍陽極袋11 ;所 述固定陰極2與活動鐵陽極3之間的距離為2 10cm。 如圖2所示，本發(fā)明中所述的臥式槽體1通過管路和電解液循環(huán)泵(耐酸泵)8與 低位槽IO相連通，低位槽10通過管路與補(bǔ)充給料槽5相連通；且集料槽4的底部設(shè)置的電 解液排放孔通過控制閥接入低位槽10 ;在低位槽10中設(shè)置有用于調(diào)節(jié)電解液的溫度冷卻 排管9。其工作原理如下電解液經(jīng)耐酸泵8泵入電解槽中，從臥式電解槽集料槽4下部流 出進(jìn)入低位槽IO，在低位槽10中可進(jìn)行K1和溫度調(diào)整。第二種離子從補(bǔ)充給料槽5中以 一定速度滴入低位槽中，再進(jìn)入耐酸泵8繼續(xù)循環(huán)。 如圖3所示，本發(fā)明可通過將多個(gè)臥式電解槽并聯(lián)后再串聯(lián)的結(jié)合方式來實(shí)現(xiàn)連
續(xù)化生產(chǎn)。為了安全起見，總串聯(lián)電壓不超過36V。每次出料只允許打開一個(gè)電解槽，其做
法是掀開陽極蓋板將陰極上生成的金屬粉刮入集料槽中，取出粉末后，再將陽極蓋放下，整
個(gè)出料過程1 2分鐘。這時(shí)，由于單槽電流小于200A，對整個(gè)串并聯(lián)電路的電流電壓影響
不大，因而可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作。 本發(fā)明中 單槽電壓2. 0 3V 電流100 200A 并聯(lián)最多個(gè)數(shù)10 20個(gè) 串聯(lián)最多組數(shù)12組 以下給出采用本發(fā)明的設(shè)備進(jìn)行制備鐵合金粉的
具體實(shí)施例方式
實(shí)際上各種金屬粉及它們的合金幾乎都可以用本發(fā)明所提供的設(shè)備制取，下面是
幾個(gè)典型實(shí)施例 實(shí)施例1 :鐵鈷合金Fe90Co10的制取。 陽極板3為AO號純鐵，陰極板2為不銹鋼板，電解液配方為
FeS04 5H20 46g/l
(NH4)2S04 30g/l
5
K2S04 5g/l 補(bǔ)充加料槽5中溶液配方為 CoS04 H20 30g/l H3B03 10g/l 操作步驟為啟動耐酸泵8，開始由補(bǔ)充加料槽5向系統(tǒng)滴加補(bǔ)充鈷離子溶液，循
環(huán)1. 5小時(shí)后，啟動電解槽電源，開始電解，槽電壓2. 3±0. IV，電流密度6A/dm2，電解液溫
度27士2t:.電解進(jìn)行3小時(shí)后，掀起陽極板，將生成合金粉刮至集料槽4中，提起集料槽，
更換新集料槽4，然后放下陽極板，電解繼續(xù)進(jìn)行，以后每3小時(shí)出料一次，反應(yīng)繼續(xù)連續(xù)進(jìn)
行。平均每dm2陰極面積每小時(shí)生產(chǎn)干合金粉10克，所得Fe90Co10技術(shù)指標(biāo)為 粒度30 40 y m 80% 10 30iim 20% 松裝密度1.8g/cm3 Fe : Co = 90 : 10(重量比) 實(shí)施例2 :鐵鎳合金Fe90Co10的制取。 陽極板3為A0號純鐵，陰極板2為不銹鋼板，電解液配方為 FeS04 5H20 50g/l (NH4)2S04 40g/l K2S04 5g/l 補(bǔ)充加料槽5中溶液配方為 NiS04 6H20 42g/l H3B03 10g/l (NH4)2S04 30g/l 操作步驟與實(shí)例一相同，工藝參數(shù)為 槽電壓3. 0 3. 2V 電流密度6 8A/dm2， 電解液溫度28 30°C 平均產(chǎn)量為12g/dm2 hr所得產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)為 粒度30 40iim 占80% 10 30iim 占20% 松裝密度1.8g/cm3 Fe : Ni = 90 : IO(重量比) 實(shí)施例3 :錳鐵合金Fe80Mn20 陽極板3為AO號純鐵，陰極為不銹鋼板，電解液配方為 FeS04 7H20 60g/l (NH4)2S04 40g/l Na2S04 5g/l 補(bǔ)充加料槽5中溶液配方為 MnS04 7H20 60g/l a -葡萄糖 40g/l
氨基磺酸(NH2S03H) 3g/l 操作步驟與實(shí)例一相同，工藝參數(shù)為 槽電壓3. 2 3. 5V 電流密度5 6A/dm2 電解液溫度25 30°C 平均產(chǎn)量為10g/dm2 hr 所得產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)為 粒度20 30 ii m占80% 5 20iim 占20% 松裝密度1. 4g/cm3 Fe : Mn = 80 : 20(重量比) 實(shí)施例4 :廢鋼材生產(chǎn)純鐵粉。 陽極板3為截面積小于40X30cm廢鋼塊(或條)放置于鈦導(dǎo)電架上，陰極板2仍
為不銹鋼板。電解液配方為 FeS04 7H20 60g/l (NH4)2S04 50g/l Na2S04 8g/l 尿素 10g/l 補(bǔ)充給料槽5不使用。 操作步驟為啟動循環(huán)泵8，即啟動電解電源進(jìn)行電解，操作工藝參數(shù)為溶液ffl
2. 5 3. 0，半小時(shí)檢測一次，若高于此值，隨時(shí)用H2S04調(diào)整；溶液溫度不允許超過30°C ，否
則要啟動冷卻排管9中的冷卻劑進(jìn)行冷卻。 槽電壓2. 5 2. 8V 電流密度8 1 OA/dm2 平均產(chǎn)量為10g/dm2 hr 所得產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)為 粒度50 60iim 占60% 30 50iim 占30% 10 30iim 占10% 松裝密度2. 0 2. 2g/cm3 顯微外觀樹枝狀 壓縮性90%理論密度(冷壓密度達(dá)到7. 0g/cm3)。
權(quán)利要求
一種用于制備鐵合金粉的臥式電解槽，其特征在于所述臥式電解槽包括采用絕緣材料制成的臥式槽體(1)，以水平設(shè)置的方式鋪放在槽體內(nèi)腔底面的采用不銹鋼板制成的固定陰極(2)，設(shè)置在固定陰極(2)上方的活動鐵陽極(3)；所述活動鐵陽極(3)通過鈦支撐導(dǎo)電架(7)固定安裝在由采用絕緣材料制成的可掀開式陽極蓋板(6)的底面上，該可掀開式陽極蓋板(6)的一端通過鉸接方式與槽體上緣口相結(jié)合；所述固定陰極(2)的引出線上套裝有密封絕緣管(12)，并以緊貼一端槽壁的方式垂直引出；在槽體內(nèi)腔底部的一端設(shè)置有用于收集電解生成鐵合金粉的集料槽(4)，在集料槽(4)的底部設(shè)置有電解液排放孔。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備鐵合金粉的臥式電解槽，其特征在于所述的臥式槽體(1)通過管路和電解液循環(huán)泵(8)與低位槽(10)相連通，低位槽(10)通過管路與補(bǔ)充給料槽(5)相連通；且集料槽(4)的底部設(shè)置的電解液排放孔通過控制閥和相應(yīng)管路接 入低位槽(10);在低位槽(10)中設(shè)置有用于調(diào)節(jié)電解液的溫度冷卻排管(9)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于制備鐵合金粉的臥式電解槽，其特征在于在陽極板(3)下方，裝有尼龍陽極袋(11)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于制備鐵合金粉的臥式電解槽，其特征在于臥式槽體(1)和可掀開式陽極蓋板(6)均采用厚度大于5mm的PVC板制成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于制備鐵合金粉的臥式電解槽，其特征在于固定陰極(2)與活動鐵陽極(3)之間的間距為2 10cm。
全文摘要
一種用于制備鐵合金粉的臥式電解槽，其特征在于所述臥式電解槽包括采用絕緣材料制成的臥式槽體(1)，以水平設(shè)置的方式鋪放在槽體內(nèi)腔底面的采用不銹鋼板制成的固定陰極(2)，設(shè)置在固定陰極(2)上方的活動鐵陽極(3)；所述活動鐵陽極(3)通過鈦支撐導(dǎo)電架(7)固定安裝在由采用絕緣材料制成的可掀開式陽極蓋板(6)的底面上，該可掀開式陽極蓋板(6)的一端通過鉸接方式與槽體上緣口相結(jié)合；所述固定陰極(2)的引出線上套裝有密封絕緣管(12)，并以緊貼一端槽壁的方式垂直引出；在槽體內(nèi)腔底部的一端設(shè)置有用于收集電解生成鐵合金粉的集料槽(4)，在集料槽(4)的底部設(shè)置有電解液排放孔。
文檔編號C25C5/02GK101717970SQ20091006632
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者吳志英 申請人:河南卡斯通科技股份有限公司