本發(fā)明涉及一種稀土冶金技術(shù)，具體說(shuō)，涉及一種大型稀土熔鹽電解槽出金屬裝備。
背景技術(shù)：
：輕稀土金屬的電解法主要是熔鹽電解法，稀土熔鹽電解法是在高溫下使熔融的稀土化合物通過(guò)直流電，使其電解還原來(lái)制取稀土金屬的方法。稀土電解槽主要由電解質(zhì)、電極、接收器、電解槽襯以及外部的保溫和結(jié)構(gòu)材料組成。陰極和接收器由鎢、鉬等難熔金屬制成。在電解過(guò)程中，電流從陽(yáng)極通過(guò)電解質(zhì)流向陰極。電解質(zhì)中的金屬離子在陰極得到電子變成金屬，電解質(zhì)中的陰離子在陽(yáng)極失去電子變成非金屬單質(zhì)或化合物。稀土熔鹽電解法分為氯化物熔鹽體系氯化物電解法和氟化物熔鹽體系氧化物電解法。由于氯化物體系電解稀土金屬存在原料易吸潮、稀土收率低、電耗高、尾氣污染嚴(yán)重等問(wèn)題，2010年《國(guó)家工信部有關(guān)淘汰落后產(chǎn)能公告(2010第122號(hào))》部分工業(yè)行業(yè)淘汰落后生產(chǎn)工藝裝備和產(chǎn)品指導(dǎo)目錄確定淘汰稀土氯化物電解制備稀土金屬工藝。我國(guó)利用氟化物體系電解稀土氧化物制備稀土金屬及合金始于上世紀(jì)70年代，主要以包頭稀土研究院、北京有色金屬研究總院和長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所、贛州有色冶金研究所、湖南稀土金屬材料研究院等科研院所為主。1984年，包頭稀土研究院最早解決了電解槽材料以及槽型結(jié)構(gòu)等問(wèn)題，開發(fā)出氟化物體系3000a金屬釹工業(yè)電解槽和生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鑭、鈰、釹、混合稀土金屬的規(guī)模生產(chǎn)，后在全國(guó)推廣并得到了大力發(fā)展。2000年包頭稀土研究院完成萬(wàn)安培電解槽的研制，其后又進(jìn)行了25ka氟鹽體系電解金屬釹工藝裝備的開發(fā)，并于2002年完成了萬(wàn)安槽產(chǎn)業(yè)化建設(shè)。隨著稀土熔鹽電解產(chǎn)業(yè)化技術(shù)不斷進(jìn)步，許多技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到很高程度，但是稀土電解過(guò)程出爐技術(shù)一直延續(xù)以前的技術(shù)，包括用鈮(鈦)勺等人工舀出和用不銹鋼坩堝鉗夾出；以上二種出爐方式存在出爐時(shí)間長(zhǎng)、槽體熱量損失較多、爐況波動(dòng)大、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、輻射熱量大、操作環(huán)境惡劣等缺點(diǎn)，導(dǎo)致電解不連續(xù)、生產(chǎn)成本偏高、產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性差；特別是萬(wàn)安級(jí)以上大型稀土電解槽，這些缺點(diǎn)尤為突出。國(guó)外，除了前述二種出爐方式外，美國(guó)的sheddes和goldsmithjr，分別在20世紀(jì)60年代、70年代進(jìn)行了預(yù)埋鉬引出管電加熱后流出及氮化硼虹吸管虹吸的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)研究。這些研究成果雖然取得了電解連續(xù)化的重要突破和長(zhǎng)足進(jìn)步。但是，由于存在其虹吸管的制作工藝復(fù)雜、成本較高，易發(fā)生金屬堵塞管道或吸管的驟冷驟熱，甚至出爐時(shí)需要在密封體系中、氬氣保護(hù)狀態(tài)下、低熔點(diǎn)的稀土金屬等苛刻條件。這二種出爐方式在實(shí)際生產(chǎn)中難以得到推廣和應(yīng)用，更不適用于我國(guó)敞口體系下大型化稀土電解的實(shí)際生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)對(duì)稀土金屬出爐技術(shù)也有研究，專利號(hào)201310352311.x公開了一種高溫熔鹽電解槽出金屬裝置及方法，但是這種方法帶有真空儲(chǔ)液包，需要二次澆鑄到錠模中，增加了操作的復(fù)雜性，另外，增加了加熱裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適合工業(yè)化應(yīng)用。專利號(hào)01209185.5公開了氟化物體系熔鹽電解槽虹吸出爐裝置，專利號(hào)200520127615.7也公開了一種電解槽虹吸出稀土金屬裝置，但是公開的裝置出爐機(jī)動(dòng)平臺(tái)過(guò)于笨重，操作不方便，另外兩個(gè)專利都沒提及操作工藝或方法。專利號(hào)20102063885.1公開了4000-6000a稀土電解槽專用全自動(dòng)出金屬裝置，但是依然需要對(duì)澆鑄室中間包進(jìn)行電加熱，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且只適用與4000-6000a，對(duì)于萬(wàn)安電解槽不適用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種大型稀土熔鹽電解槽出金屬裝備，能夠保證大型稀土電解槽出金屬過(guò)程順利，產(chǎn)品質(zhì)量均勻穩(wěn)定、純度高，適用于大型稀土電解槽工業(yè)應(yīng)用。技術(shù)方案如下：一種大型稀土熔鹽電解槽出金屬裝備，包括真空裝置、惰性氣體罐、鑄錠裝置和移動(dòng)升降平臺(tái)；真空裝置用于給鑄錠室提供負(fù)壓環(huán)境，其包括真空泵、真空罐，真空泵通過(guò)管道與真空罐相連接；鑄錠裝置包括鑄錠室、錠模、吸管，錠模放置在鑄錠室內(nèi)，鑄錠室為密閉結(jié)構(gòu)，吸管與鑄錠室采用金屬密封連接，鑄錠裝置放置在移動(dòng)升降平臺(tái)上；真空罐和惰性氣體罐分別通過(guò)管道與鑄錠室連接。進(jìn)一步：鑄錠室的形狀選用中空的長(zhǎng)方體、正方體或球形。進(jìn)一步：鑄錠室上部設(shè)有觀察窗口。進(jìn)一步：移動(dòng)升降平臺(tái)包括移動(dòng)小車、升降支架、支撐臺(tái)；升降支架固定在移動(dòng)小車的上部，支撐臺(tái)固定在升降支架頂部，移動(dòng)小車下部設(shè)置有滾輪。進(jìn)一步：錠模的錠型選用長(zhǎng)方體、正方體、棱柱、棱臺(tái)、圓柱、棱錐、球形或者半球形，單錠重量在1kg-100kg之間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)效果包括：1、能夠保證出金屬過(guò)程順利，產(chǎn)品質(zhì)量均勻穩(wěn)定、純度高，適用于大型稀土電解槽工業(yè)應(yīng)用。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了出金屬裝置小型化、輕量化，出金屬過(guò)程機(jī)械化、工業(yè)化，能夠快速實(shí)現(xiàn)金屬出爐；出金屬過(guò)程不需要外部加熱，操作簡(jiǎn)單，縮短了出爐時(shí)間，降低了爐溫波動(dòng)，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性，產(chǎn)品夾雜少、純度高，在10ka規(guī)模及以上大型稀土電解槽的生產(chǎn)中應(yīng)用前景廣闊。2、吸管與鑄錠室金屬密封連接技術(shù)。吸管與鑄錠室之間需要密封連接以保證鑄錠室內(nèi)真空度，保證吸鑄過(guò)程順暢。3、采用單向澆注方式減少了產(chǎn)品夾雜，產(chǎn)品純度高，產(chǎn)品質(zhì)量均勻穩(wěn)定。即吸鑄過(guò)程只吸鑄金屬不吸鑄電解質(zhì)。4、經(jīng)濟(jì)效益顯著。項(xiàng)目自主創(chuàng)新研制了出金屬系統(tǒng)并開發(fā)了出金屬工藝，工業(yè)應(yīng)用表明：出爐時(shí)間10-60s，出爐后爐溫波動(dòng)＜30℃，增加產(chǎn)量2％以上，收率提高0.3％以上，產(chǎn)品合格率100％，產(chǎn)品質(zhì)量均勻穩(wěn)定，純度高。以年產(chǎn)2.2萬(wàn)噸稀土(鐠釹)金屬計(jì)算，可增加產(chǎn)量440噸，按照33萬(wàn)元/噸金屬價(jià)格計(jì)算，新增產(chǎn)值14520萬(wàn)元，生產(chǎn)金屬利潤(rùn)按照1萬(wàn)元/噸計(jì)算，新增利潤(rùn)440萬(wàn)元，新增稅收112萬(wàn)元。另外，應(yīng)用研究成果可以減少電解質(zhì)的機(jī)械損失，金屬收率提高0.3％，可節(jié)省原料3kg/噸金屬，全年累計(jì)節(jié)省原料66噸，按照26萬(wàn)元/噸氧化物計(jì)算，節(jié)省原料成本1716萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。通過(guò)該項(xiàng)目的實(shí)施，出爐時(shí)間較傳統(tǒng)出爐縮短50-75％，增加了有效電解時(shí)間，縮小出爐溫度波動(dòng)范圍，使?fàn)t況更加穩(wěn)定，同時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量、一致性可大幅提高。項(xiàng)目推廣后，預(yù)期增加產(chǎn)量2％，提高收率0.3％，按照生產(chǎn)每1000噸鐠釹合金計(jì)算，可增加產(chǎn)量20噸，新增產(chǎn)值800萬(wàn)元，通過(guò)提高金屬收率新增利潤(rùn)120萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。項(xiàng)目研究成果推廣一方面可改變傳統(tǒng)人工舀出的出金屬方式，使稀土電解出爐實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了出爐時(shí)間，爐況更加穩(wěn)定，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和一致性；另一方面可以為北方稀土轉(zhuǎn)型升級(jí)、節(jié)能降耗提供重要技術(shù)支撐，對(duì)北方稀土熔鹽電解制備稀土金屬工藝整體優(yōu)化具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，對(duì)我國(guó)稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)展影響深遠(yuǎn)。全國(guó)諸多稀土生產(chǎn)企業(yè)都在挖潛增效，機(jī)械出金屬項(xiàng)目的實(shí)施能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化，不僅能夠降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而且能夠?yàn)閯?chuàng)造友好的電解環(huán)境奠定基礎(chǔ)，使稀土行業(yè)走入良性、健康發(fā)展的軌道，對(duì)推動(dòng)稀土產(chǎn)業(yè)在我國(guó)的發(fā)展具有重要的導(dǎo)向意義，發(fā)展前景廣闊。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明中大型稀土熔鹽電解槽出金屬裝備的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面參考示例實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作詳細(xì)說(shuō)明。然而，示例實(shí)施方式能夠以多種形式實(shí)施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實(shí)施方式；相反，提供這些實(shí)施方式使得本發(fā)明更全面和完整，并將示例實(shí)施方式的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。如圖1所示，是本發(fā)明中大型稀土熔鹽電解槽出金屬裝備的結(jié)構(gòu)示意圖。大型稀土熔鹽電解槽出金屬裝備，包括：真空裝置、惰性氣體罐4、鑄錠裝置和移動(dòng)升降平臺(tái)。真空裝置給鑄錠室5提供負(fù)壓環(huán)境，包括：真空泵1、管道2、真空罐3，真空泵1通過(guò)管道2與真空罐3相連接。鑄錠裝置，包括：鑄錠室5、錠模6、吸管7，錠模6放置在鑄錠室5內(nèi)，鑄錠室5為密閉結(jié)構(gòu)，吸管7與鑄錠室5采用金屬密封連接。鑄錠裝置放置在移動(dòng)升降平臺(tái)8上。真空罐3和惰性氣體罐4分別通過(guò)管道2與鑄錠室5連接。鑄錠室5的形狀選用中空的長(zhǎng)方體、正方體或球形，其上部設(shè)有觀察窗口(為了保持負(fù)壓，便于觀察，觀察窗口設(shè)置有密封玻璃)。移動(dòng)升降平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)上下、前后、左右移動(dòng)。移動(dòng)升降平臺(tái)8包括：移動(dòng)小車、升降支架、支撐臺(tái)；升降支架固定在移動(dòng)小車的上部，支撐臺(tái)固定在升降支架頂部；移動(dòng)小車下部設(shè)置有滾輪。吸鑄過(guò)程中無(wú)需對(duì)錠模和吸管進(jìn)行輔助加熱。錠模6的錠型可以為長(zhǎng)方體、正方體、棱柱、棱臺(tái)、圓柱、棱錐、球形、半球形等任何形狀，單錠重量可以為1kg-100kg之間任意重量。大型稀土熔鹽電解槽出金屬裝備適用于熔鹽電解制備鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、餌、銩、鐿、镥、釔、鈧中單一金屬、二元以上合金，及與鐵、鎳、銅、鎂、鋁、鋅、鈷、鈮、鈦、鋯、錳合金。工作過(guò)程如下：1、通過(guò)真空泵1抽真空，使得鑄錠室5保持負(fù)壓；2、通過(guò)惰性氣體罐4向鑄錠室5充入惰性氣體；3、真空泵1繼續(xù)抽真空，在負(fù)壓下，吸管7將液態(tài)稀土金屬或者合金吸入錠模6，液態(tài)稀土金屬或者合金在錠模6上進(jìn)行冷卻成坯料。實(shí)施例1：大型稀土熔鹽電解槽出金屬裝備在9600安培氟化物體系電解槽進(jìn)行，電解金屬為鐠釹合金。錠模6采用鑄鐵錠模，錠型為直徑60mm，高度10cm圓柱形，吸管7的材質(zhì)采用鈦。共吸鑄金屬59.2kg，成分分析見表1所示。同時(shí)對(duì)同一爐人工舀出金屬進(jìn)行分析，見表2所示。表1吸鑄鐠釹產(chǎn)品分析結(jié)果表(％)爐號(hào)licfalsitifemorew6440.00220.0150.0270.017＜0.010＜0.00500.19＜0.005099.83＜0.0050表2人工舀出鐠釹產(chǎn)品分析結(jié)果表(％)爐號(hào)licfalsitifemorew6440.00720.0280.0690.020＜0.010＜0.00500.22＜0.005099.13＜0.0050實(shí)施例2：大型稀土熔鹽電解槽出金屬裝備在12000安培氟化物體系電解槽進(jìn)行，電解金屬為鑭。錠模6采用鑄鐵錠模，錠型為80mm×80mm×80mm立方體形，吸管7的材質(zhì)采用鈮。共吸鑄金屬70.8kg，成分分析見表3所示。同時(shí)對(duì)同一爐人工舀出金屬進(jìn)行分析，見表4所示。表3吸鑄鑭產(chǎn)品分析結(jié)果表(％)爐號(hào)licfalsinbfemorew6410.00230.0150.0540.016＜0.0100.00540.18＜0.005099.89＜0.0050表4人工舀出鑭產(chǎn)品分析結(jié)果表(％)爐號(hào)licfalsinbfemorew6410.00820.0250.0780.016＜0.010＜0.00500.26＜0.005099.22＜0.0050實(shí)施例3：大型稀土熔鹽電解槽出金屬裝備在10500安培氟化物體系電解槽進(jìn)行，電解金屬為鈰。錠模6采用鑄鐵錠模，錠型為85mm×90mm×50mm長(zhǎng)方體形，吸管7的材質(zhì)采用鈦。共吸鑄金屬53.5kg，成分分析見表5所示。同時(shí)對(duì)同一爐人工舀出金屬進(jìn)行分析，見表6所示。表5吸鑄鈰產(chǎn)品分析結(jié)果表(％)爐號(hào)licfalsitifemorew6450.00260.0150.0240.018＜0.010＜0.00500.2＜0.005099.81＜0.0050表6人工舀出鈰產(chǎn)品分析結(jié)果表(％)爐號(hào)licfalsitifemorew6450.00790.0240.0840.018＜0.010＜0.00500.28＜0.005099.19＜0.0050實(shí)施例4：大型稀土熔鹽電解槽出金屬裝備在10000安培氟化物體系電解槽進(jìn)行，電解金屬為釹。錠模6采用鑄鐵錠模，錠型為直徑80mm球形，吸管7的材質(zhì)采用鈦。共吸鑄金屬57.6kg，成分分析見表7所示。同時(shí)對(duì)同一爐人工舀出金屬進(jìn)行分析，見表8所示。表7吸鑄釹產(chǎn)品分析結(jié)果表(％)爐號(hào)licfalsitifemorew6500.00270.0150.0250.012＜0.010＜0.00500.24＜0.005099.84＜0.0050表8人工舀出釹產(chǎn)品分析結(jié)果表(％)爐號(hào)licfalsitifemorew6500.00850.0210.0740.020＜0.010＜0.00500.24＜0.005099.24＜0.0050實(shí)施例5：大型稀土熔鹽電解槽出金屬裝備在11500安培氟化物體系電解槽進(jìn)行，電解金屬為混合稀土。錠模6采用鑄鐵錠模，錠型為80mm×95mm×60mm長(zhǎng)方體形，吸管7的材質(zhì)采用鈮。共吸鑄金屬69.5kg，成分分析見表9所示。同時(shí)對(duì)同一爐人工舀出金屬進(jìn)行分析，見表10所示。表9吸鑄混合稀土金屬產(chǎn)品分析結(jié)果表(％)爐號(hào)licfalsinbfemorew6540.00220.0150.0220.013＜0.010＜0.00500.25＜0.005099.82＜0.0050表10人工舀出混合稀土金屬產(chǎn)品分析結(jié)果表(％)爐號(hào)licfalsinbfemorew6540.00630.0250.0560.024＜0.010＜0.00500.27＜0.005099.34＜0.0050實(shí)施例6：大型稀土熔鹽電解槽出金屬裝備在9800安培氟化物體系電解槽進(jìn)行，電解金屬為鑭鐵合金。錠模6采用鑄鐵錠模，錠型為70mm×80mm×85mm長(zhǎng)方體形，吸管7的材質(zhì)采用鈦。共吸鑄金屬57.8kg，成分分析見表10所示。同時(shí)對(duì)同一爐人工舀出金屬進(jìn)行分析，見表11所示。表10吸鑄鑭鐵合金產(chǎn)品分析結(jié)果表(％)爐號(hào)licfalsitifemorew6550.00240.0180.0260.010＜0.010＜0.005085.4＜0.005014.55＜0.0050表11人工舀出鑭鐵合金產(chǎn)品產(chǎn)品分析結(jié)果表(％)爐號(hào)licfalsitifemorew6550.00720.0240.0580.013＜0.010＜0.005085.36＜0.005014.50＜0.0050本發(fā)明所用的術(shù)語(yǔ)是說(shuō)明和示例性、而非限制性的術(shù)語(yǔ)。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。當(dāng)前第1頁(yè)12