專利名稱：沉浸式稀土電解槽的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種沉浸式稀土電解槽，屬于稀土電解設備。
背景技術：
大型稀土氧化物氟鹽體系電解槽是改變我國目前稀土氧化物電解制備稀土金屬 的小、散、亂的落后局面，提高了稀土金屬產(chǎn)品質(zhì)量的均一性和穩(wěn)定性的有效發(fā)展方向，但 由于現(xiàn)有大槽型在電極配置方式上仍然沿用20世紀80年代設計的上插陰陽極模式，如專 利CN98104785. 8，CN02240881. 9及CN200820138112. 3都采用了這種結構，但這種結構在 放大的同時暴露出很多問題1、爐口陽極石墨和槽體石墨氧化嚴重，造成陽極有效利用率偏低以及槽體中修過 于頻繁；2、由于槽體溫度高無合適絕緣材料進行槽體絕緣，槽體漏電損失嚴重；3、目前稀土電解槽大型化過程中布線結構復雜的問題上部敞口較大，槽體無保溫 措施，熱量損失嚴重，生產(chǎn)過程明顯受環(huán)境溫度和換熱條件變化的影響。就現(xiàn)有槽型結構而 言，直接應用于電解的電能不足整流設備二次輸出電能的40% ；4、目前敞開式和上掛陰、陽極的布置方式不合理，在電解過程中，溫度場不穩(wěn)定， 流場不均勻的問題，造成結瘤現(xiàn)象，嚴重時影響電解的正常進行；5、陰極產(chǎn)生的金屬液滴流入底部接受器的行程較大，且該部位電解質(zhì)流動較強， 使稀土金屬在熔鹽中的溶解損失增加，造成電解電流效率偏低，同時由于底部鉬坩堝接收 器在槽底形成一個突出的臺階，生產(chǎn)過程發(fā)現(xiàn)該處容易結瘤，嚴重時影響生產(chǎn)；6、目前稀土電解槽大型化過程中布線結構復雜，復雜的布線結構阻礙了稀土電解 槽進一步大型化的發(fā)展空間，該結構在獲取電解金屬液時需使電解槽停產(chǎn)或半停產(chǎn)狀態(tài)才 能進行，嚴重影響電解電流效率的提高。7、現(xiàn)有大型氟鹽體系稀土電解槽電流效率約80 %，鋁電解槽同樣是氟鹽體系電解 槽，由于其陰極放置在槽底部且原料溶解度較大、密度差較小，其電流效率在92%以上，因 此稀土電解槽還有很大的發(fā)展空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用側進電沉浸方式布置陽極，結構簡單，能量消耗 少，電流效率高，環(huán)保效益好，布線結構合理，維護容易的沉浸式稀土電解槽。技術解決方案本發(fā)明包括陰極、陽極、石墨坩堝、絕緣層、坩堝收集器、碳粉、耐火 材料層、保溫層、鐵皮，石墨坩堝中部位置設有陽極支座，陽極懸掛在陽極支座上并沉浸在 電解質(zhì)熔液里。陽極外環(huán)壁面與軸線呈5 8°傾斜角。陽極支座在內(nèi)環(huán)壁面與軸線呈5 8°傾斜角，傾斜角的方向與陽極的傾斜角方向 相反。
陽極支座上設置有一個陽極或并排設置至少兩個陽極。石墨坩堝槽采用整體成型或分塊砌筑，四周為圓角、圓形或橢圓結構。本發(fā)明通過陽極支座將陽極沉浸在電解質(zhì)里面，改進電解槽陰極和陽極的配置及 布置方式，這樣的陽極布置方式改變了傳統(tǒng)的上掛式陽極布置方式，更有利于電解電流的 有效利用，這種新型的陽極和陰極的布置方式在增加電解電流密度時比傳統(tǒng)電極布置方式 的槽電壓低，同時由于陰極陽極采用不同的進電方式，大大簡化了電解槽擴容時布線結構 復雜的限制。本發(fā)明通過改變陽極和陰極的個數(shù)的配置及布置方式，可實現(xiàn)稀土金屬電解時需 要的工作電流要求，陽極采用側進電方式懸掛沉浸式，陰極采用上進電掛式結構，在車間通 過縱向布置方式，實現(xiàn)電解過程的工業(yè)化和大型化，簡化布電結構。本發(fā)明由于采用在電解槽外圍結構增設保溫層和絕緣層，把絕緣層設在耐火層及 保溫層之間既可起到絕緣的效果同時也可降低絕緣層對溫度的要求，解決了傳統(tǒng)電解槽由 于高溫無法絕緣的現(xiàn)象，并在石墨坩堝與耐火層之間填充碳粉的方法以防止石墨坩堝因熱 脹冷縮而損壞，石墨坩堝底部采用斜底鉬坩堝收集器，這結構解決了傳統(tǒng)電解槽臺階結瘤 的現(xiàn)象，在金屬的收集時，直接在四個陽極中間取金屬就可以，不用停產(chǎn)，有利于金屬收集 方便金屬的收取，提高金屬的收得率。本發(fā)明電場流場分布更加合理，電流效率明顯提高而且減少環(huán)境污染，達到了節(jié) 能，高產(chǎn)，有效的解決目前稀土熔鹽電解槽溫度場不穩(wěn)定、流場不均勻的問題，同時也解決 了目前稀土電解槽大型化過程中布線結構復雜的問題。


圖1為本發(fā)明結構示意圖；圖2為本發(fā)明220KA電解槽電極布置剖面圖；圖3為本發(fā)明40KA電解槽電極布置剖面圖；圖4為陽極與陽極支座裝配放大圖。
具體實施例方式本發(fā)明電解槽為多陽極側進電方式，在石墨坩堝3側壁上采用預設陽極支座5的 方式，將陽極支座5兩端分別設置石墨坩堝3側壁中部，陽極2放置在陽極支座5上的孔內(nèi)， 陽極支座5的設置位置必須能夠保證將陽極2沉浸在電解質(zhì)熔液11里，陽極2為圓環(huán)狀， 陽極2外環(huán)壁設置為具有一定的傾斜度，傾斜度為陽極的外環(huán)壁面與軸線呈5-8°，陽極支 座5內(nèi)環(huán)壁面設置為具有一定的傾斜度，傾斜度為陽極支座5的內(nèi)環(huán)壁面與軸線呈5-8°， 陽極支座5的傾斜方向與陽極2的傾斜方向相反，這樣可方便陽極2的安裝和更換，裝配時 陽極支座5與陽極2可緊密配合減少陽極2進電時的接觸電阻。陽極支座5可根據(jù)陽極的布置情況組合設計，陽極支座5上可設置有一個陽極，也 可并排設置至少兩個陽極，通過陽極2中心采用上進電掛式結構放置陰極1，這樣陰極1和 陽極2進電裝置可分空間布置，使復雜的布線結構簡化；陰極1下面放置鉬坩堝接收器6收 集金屬釹；外圍槽體為復合型槽型結構由石墨坩堝3、絕緣層4、碳粉7、耐火材料層8、保溫 層9和鐵皮10組成，在石墨坩堝3外圍添加中間碳粉7，在耐火材料層8和保溫層9之間添加一層絕緣層4，這樣可以保證電解槽在不漏電的情況下進行，提高電能利用率，減少能量 消耗。石墨坩堝3底部設有向中間聚集斜底鉬坩堝收集器6，以方便金屬的收集，提高金屬 的收得率。實施例1本發(fā)明為20KA新型沉浸式稀土電解槽該新型沉浸式稀土電解槽槽體為石墨坩 堝3，陽極支座5兩端分別設置石墨坩堝3側壁中部，陽極支座5的設置位置必須能夠保證 將陽極2沉浸在電解質(zhì)熔液11里，陽極支座5采用鉬合金陽極支座，陽極支座5在槽中心 均勻固定4根陽極2 (如附圖2所示)，陽極2為圓環(huán)狀，陽極2外環(huán)壁設置為具有一定的傾 斜度，傾斜度為陽極的外環(huán)壁面與軸線呈5-8°，陽極支座5內(nèi)環(huán)壁面設置為具有一定的傾 斜度，傾斜度為陽極支座5的內(nèi)環(huán)壁面與軸線呈5-8°，陽極支座5的傾斜方向與陽極2的 傾斜方向相反，四陽極2所圍中心可作為均勻布料中心和取金屬口，通過4根陽極2中心放 置4根陰極1，陰極1下面放置斜底鉬坩堝收集器6收集金屬釹，石墨坩堝3的外圍槽體為 方形槽型結構。石墨坩堝3外圍添加中間碳粉7，在中間碳粉層7和耐火材料8之間添加 一層絕緣層4，這樣可以保證電解在不漏電的情況下進行，提高電能利用率，減少能量消耗。 石墨坩堝3底部采用斜底鉬坩堝收集器6，這結構斜底鉬坩堝收集器6在金屬的收集時，金 屬就會聚在石墨坩堝3中心底部，不用斷電停產(chǎn)，直接在四個陽極2所圍槽中心取金屬就可 以或采用虹吸裝置從該處取金屬。實施例2本發(fā)明為40KA新型沉浸式稀土電解槽該新型沉浸式稀土電解槽槽體為石墨坩 堝3，在石墨坩堝3側壁用鉬合金陽極支座5在槽中心均勻固定8根陽極2(如附圖3所 示)，四陽極2所圍槽中心可作為多點均勻布料中心和出金屬出，陽極支座5的設置位置必 須能夠保證將陽極2沉浸在電解質(zhì)熔液11里，該陽極2為圓環(huán)狀，陽極2外環(huán)壁設置為具 有一定的傾斜度，傾斜度為陽極的外環(huán)壁面與軸線呈5-8°，陽極支座5內(nèi)環(huán)壁面設置為具 有一定的傾斜度，傾斜度為陽極支座5的內(nèi)環(huán)壁面與軸線呈5-8°，陽極支座5的傾斜方向 與陽極2的傾斜方向相反，通過8根陽極2中心放置8根陰極1，陰極1下面放置斜底鉬坩 堝收集器6收集金屬釹，石墨坩堝1外圍槽體為方形槽型結構。石墨坩堝3外圍添加中間 碳粉7，在中間碳粉層7和耐火材料8之間添加一層絕緣層4，這樣可以保證電解在不漏電 的情況下進行，提高電能利用率，減少能量消耗。石墨坩堝3底部采用斜底鉬坩堝收集器6， 這結構斜底鉬坩堝收集器6在金屬的收集時，金屬就會聚在石墨坩堝3中心底部，不用斷電 停產(chǎn)，直接在四陽極2所圍槽中心取金屬就可以或采用虹吸裝置從該處取金屬。實施例3本發(fā)明為大型新型沉浸式稀土電解槽該新型沉浸式稀土電解槽槽體為石墨坩堝 3，根據(jù)生產(chǎn)電流需要在石墨坩堝3側壁用鉬合金陽極支座5在槽中心均勻固定多根陽極 2(如附圖2、圖3所示)，陽極2所圍槽中心可作為多點均勻布料中心和出金屬出，陽極支座 5的設置位置必須能夠保證將陽極2沉浸在電解質(zhì)熔液11里，該陽極2為圓環(huán)狀，陽極2外 環(huán)壁設置為具有一定的傾斜度，傾斜度為陽極的外環(huán)壁面與軸線呈5-8°，陽極支座5內(nèi)環(huán) 壁面設置為具有一定的傾斜度，傾斜度為陽極支座5的內(nèi)環(huán)壁面與軸線呈5-8°，陽極支座 5的傾斜方向與陽極2的傾斜方向相反，通過4根陽極2中心放置4根陰極1，陰極1下面 放置接收器6收集金屬釹，石墨坩堝3的外圍槽體為方形槽型結構。石墨坩堝3外圍添加中間碳粉7，在中間碳粉層7和耐火材料8之間添加一層絕緣層4，這樣可以保證電解在不 漏電的情況下進行，提高電能利用率，減少能量消耗。石墨坩堝3底部采用斜底鉬坩堝收集 器6，這結構斜底鉬坩堝收集器6在金屬的收集時，金屬就會聚在石墨坩堝3中心底部，不用 斷電停產(chǎn)，直接在陽極2所圍槽中心取金屬就可以或采用虹吸裝置從該處取金屬。
由于該石墨坩堝3槽型結構每組陰極1、陽極2電解時電場互不影響，因此可以無 限擴展，提高單槽生產(chǎn)量。
權利要求
沉浸式稀土電解槽，包括陰極(1)、陽極(2)、石墨坩堝(3)、絕緣層(4)、坩堝收集器(6)、碳粉(7)、耐火材料層(8)、保溫層(9)、鐵皮(10)，其特征在于石墨坩堝(3)中部位置設有陽極支座(5)，陽極(2)懸掛在陽極支座(5)上并沉浸在電解質(zhì)熔液里。
2.根據(jù)權利要求1所述的沉浸式稀土電解槽，其特征在于陽極(2)外環(huán)壁面與軸線 呈5 8°傾斜角。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的沉浸式稀土電解槽，其特征在于陽極支座(5)在內(nèi)環(huán) 壁面與軸線呈5 8°傾斜角，傾斜角的方向與陽極(2)的傾斜角方向相反。
4.根據(jù)權利要求1所述的沉浸式稀土電解槽，其特征在于陽極支座(5)上設置有一 個陽極或并排設置至少兩個陽極。
5.根據(jù)權利要求1所述的沉浸式稀土電解槽，其特征在于石墨坩堝槽(3)采用整體 成型或分塊砌筑，四周為圓角、圓形或橢圓結構。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種沉浸式稀土電解槽，屬于稀土電解設備。本發(fā)明包括陰極、陽極、石墨坩堝、絕緣層、坩堝收集器、碳粉、耐火材料層、保溫層、鐵皮，石墨坩堝中部位置設有陽極支座，陽極懸掛在陽極支座上并沉浸在電解質(zhì)熔液里。本發(fā)明通過陽極支座將陽極沉浸在電解質(zhì)里面，改進電解槽陰極和陽極的配置及布置方式，這樣的陽極布置方式改變了傳統(tǒng)的上掛式陽極布置方式，更有利于電解電流的有效利用，這種新型的陽極和陰極的布置方式在增加電解電流密度時比傳統(tǒng)電極布置方式的槽電壓低，同時由于陰極陽極采用不同的進電方式，大大簡化了電解槽擴容時布線結構復雜的限制，實現(xiàn)電解過程的工業(yè)化和大型化，簡化布電結構。
文檔編號C25C3/34GK101845641SQ20091021558
公開日2010年9月29日 申請日期2009年12月21日 優(yōu)先權日2009年12月21日
發(fā)明者伍永福, 劉中興, 李姝婷 申請人:內(nèi)蒙古科技大學