一種生產(chǎn)稀土金屬及合金的稀土熔鹽電解槽的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種生產(chǎn)稀土金屬及合金的熔鹽電解槽，具體是一種由槽體、長方體狀陽極、板狀陰極組成的組合體，尤其是30KA以上的稀土熔鹽電解槽。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)階段，關(guān)于生產(chǎn)稀土金屬及合金的方法，主要為氟化物熔鹽體系氧化稀土電解法，其采用的電解槽主要有以下幾種結(jié)構(gòu):
[0003]日本專利昭61-253391，電解槽內(nèi)襯壓鎢、鉬等金屬材料制成，由于鎢、鉬等材料在高溫環(huán)境下易氧化，該電解槽為充惰性氣體保護的密閉電解槽；
[0004]日本專利昭62-146291，電解槽內(nèi)襯為鐵制或不銹鋼材料，在生產(chǎn)單一稀土金屬時，金屬產(chǎn)品易受到污染；
[0005]中國專利CN85100748A，電解槽內(nèi)襯為整體石墨，內(nèi)襯外部由石墨層、鐵質(zhì)外套和保溫層構(gòu)成，由于內(nèi)襯為整體石墨制成，所以該電解槽的規(guī)模受到石墨尺寸的限制；
[0006]中國專利申請N0.98194785.8，電解槽內(nèi)襯由帶有凸凹槽的石墨塊砌筑，夕卜部為碳質(zhì)或碳質(zhì)混合料打結(jié)層、耐火保溫材料、金屬結(jié)構(gòu)層和保溫層。該電解槽可根據(jù)規(guī)模砌筑，價格比較低廉，但電解槽電力線分別不夠均勻，使得原料易沉淀于槽體的邊角處，且開爐電解質(zhì)用量大，進而影響電流效率和石墨陽極的單耗。
[0007]中國專利CN103290434A，電解槽內(nèi)襯由帶有凸凹槽的石墨塊砌筑，外部為碳質(zhì)或碳質(zhì)混合料打結(jié)層、耐火保溫材料、金屬結(jié)構(gòu)層和保溫層。電解槽體的側(cè)壁是由兩段或兩段以上的圓弧面相互銜接圍成閉合狀，且電解槽體為非密閉型，該電解槽可根據(jù)規(guī)模砌筑，但大于20KA電解槽砌筑困難，使用壽命短。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型的目的是提供一種生產(chǎn)稀土金屬及合金的熔鹽電解槽，其電流效率高、開爐電解質(zhì)用量小、石墨單耗低、使用壽命長、能擴大單臺設(shè)備容量、大幅降低單位產(chǎn)品能耗且生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低、非密閉性。
[0009]本實用新型的另外一個目的是提供一種生產(chǎn)稀土金屬及合金的熔鹽電解槽，其可解決稀土熔鹽電解槽大型化、節(jié)能的結(jié)構(gòu)局限問題。
[0010]為此，本實用新型提供了一種生產(chǎn)稀土金屬及合金的熔鹽電解槽，其特征在于，其陰極和陽極都具有相互平行、相互面對的垂直面；所述陰極設(shè)有兩排以上的板狀結(jié)構(gòu)，每排板狀結(jié)構(gòu)設(shè)有至少一個相間隔的陰極板；所述陽極與電解槽的內(nèi)壁相間隔地置于電解槽內(nèi)，所述陽極成線性排列，多排陽極平行布置，陰極與之對應(yīng)平行排列，電解槽的底部鑲嵌地設(shè)置作為直流電解產(chǎn)物在陰極上析出繼而沿陰極落下的稀土金屬的承接器。
[0011]優(yōu)選地，所述垂直面為平面結(jié)構(gòu)或曲面結(jié)構(gòu)；所述陽極排列比所述陰極的板狀結(jié)構(gòu)多一排，每排所述陽極的陣列為片狀石墨陽極或碳素陽極；和/或，所述板狀陰極和陽極至少其中之一由鎢板、鉬板或鎢鉬合金板制成。
[0012]優(yōu)選地，所述金屬承接器為鈮板整體坩禍。
[0013]優(yōu)選地，在所述坩禍內(nèi)襯鎢板、鉬板或鎢鉬合金板的結(jié)構(gòu)。
[0014]優(yōu)選地，還包括電解槽槽體的蓋板；電解槽槽體由石墨內(nèi)膽、碳搗結(jié)層、內(nèi)保護鋼套、耐火保溫層、金屬外套及加強筋從內(nèi)到外砌筑嵌套而成；電解槽內(nèi)膽由多塊方形、弧形石墨板拼接而成；電解槽體側(cè)部、底部密封；和/或，電解槽內(nèi)膽的上表面敞開。
[0015]優(yōu)選地，所述石墨內(nèi)膽由表面加工精度IT8-9的高密度石墨板拼接而成；所述石墨內(nèi)膽外部的碳搗結(jié)層的材料由冷搗糊構(gòu)成；在石墨內(nèi)膽及搗結(jié)層的上部鋪有抗氧化層，抗氧化層由耐火澆注料及剛玉塊構(gòu)成；陰極插入陽極的深度為30-1000mm ;和/或，陰、陽極之間的極距為20-420mm。
[0016]優(yōu)選地，所述的板狀陰極通過與鋼板或銅板焊接或壓接后與陰極導(dǎo)電銅排連接；和/或，陰極導(dǎo)電銅排置于高度可調(diào)節(jié)的陰極架上。
[0017]優(yōu)選地，置于電解槽中非貼近槽體的長方體陽極，通過導(dǎo)電板與專用陽極導(dǎo)電架固定。
[0018]優(yōu)選地，稀土金屬的承接器為長方形或正方形；電解槽內(nèi)膽由多塊石墨平板相互銜接圍成閉合狀；陰極插入陽極的深度為20-1000_。
[0019]本實用新型還提供了一種生產(chǎn)稀土金屬及合金的熔鹽電解槽，在以上技術(shù)方案中，陰極的位置換成陽極，而陽極的位置換成陰極。
[0020]根據(jù)本實用新型的熔鹽電解槽，電流效率高、開爐電解質(zhì)用量小、石墨單耗低、使用壽命長、能擴大單臺設(shè)備容量、大幅降低單位產(chǎn)品能耗且生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低、非密閉性。
[0021]根據(jù)本實用新型的熔鹽電解槽，可解決稀土熔鹽電解槽大型化、節(jié)能的結(jié)構(gòu)局限冋題。
【附圖說明】
[0022]圖1為根據(jù)本實用新型的生產(chǎn)稀土金屬及合金的熔鹽電解槽的俯視圖；
[0023]圖2為根據(jù)本實用新型的生產(chǎn)稀土金屬及合金的熔鹽電解槽的主視圖。
【具體實施方式】
[0024]根據(jù)本實用新型的生產(chǎn)稀土金屬及合金的熔鹽電解槽，包括電解槽槽體、陰極6、陽極7、接收器、蓋板。電解槽體由石墨內(nèi)膽5、碳搗結(jié)層4、內(nèi)鋼套3、耐火保溫層2、金屬外套I從內(nèi)到外嵌套而成，電解槽內(nèi)膽5由多塊石墨平板相互銜接圍成閉合狀，且電解槽內(nèi)膽上表面為開口 ；石墨內(nèi)膽5的上部鋪有抗氧化層；陰極7和接收器由金屬鎢、鉬或鎢鉬合金制成，陰極7選用平板結(jié)構(gòu)，陽極6為長方體，陽極6與陰極7面平行，垂直平面布置。陰極7為兩排或兩排以上，陽極6為三排或三排以上。氟化物熔鹽體系成分選擇范圍為:75-98%REF3, 2-25% LiFo通入直流電，電解溫度為700_1300°C，陰極7電流密度為0.5_6A/cm2，陽極6電流密度為0.3-2A/cm2，插入深度在20-1000mm，極距為20_420mm。電解產(chǎn)物稀土金屬在陰極7上析出，繼而沿陰極7落入承接器內(nèi)。
[0025]根據(jù)本實用新型的稀土熔鹽電解槽，采用陰極、陽極平面平行，垂直上插式結(jié)構(gòu)，可以降低陰極過電壓及熔鹽電阻，減小敞口面積，從而實現(xiàn)在降低能量輸入的情況下保持電解槽能量平衡，滿足電解所需的溫度條件。
[0026]根據(jù)本實用新型的稀土熔鹽電解槽，包括電解槽槽體、陰極、陽極、接收器、蓋板，電解槽槽體由石墨內(nèi)膽、碳搗結(jié)層、保護鋼套、耐火保溫層、金屬外套及加強筋從內(nèi)到外砌筑而成，其特征是:電解槽內(nèi)膽由多塊方形、弧形石墨板拼接而成，底板鑲嵌金屬承接器，且電解槽體側(cè)部、底部密封，上部為敞開型；陰極與陽極為面平行，垂直平面布置，陰極為η排(η彡2)，陽極為m排(m = n+1)。
[0027]所述石墨內(nèi)膽由表面加工精度IT8-9的高密度石墨板拼接而成；
[0028]所述石墨內(nèi)膽外部的碳搗結(jié)層的材料由冷搗糊構(gòu)成:在石墨內(nèi)膽及搗結(jié)層的上部鋪有抗氧化層，抗氧化層由耐火澆注料及剛玉塊構(gòu)成；陰極、陽極采用面平行垂直上插式布置，其插入深度在30-1000mm范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，陰、陽極之間的極距在20_420mm范圍內(nèi)變動；金屬承接器為長方形、正方形等幾何形狀。
[0029]所述生產(chǎn)稀土金屬及合金的熔鹽電解槽，其工作的陰極電流密度為0.5-6.0A/cm2，陽極電流密度為0.3-2A/cm2，電解溫度為700_1300°C。
[0030]本實用新型可用于在30KA以上容量氟化物體系稀土熔鹽生產(chǎn)中。
【主權(quán)項】
1.一種生產(chǎn)稀土金屬及合金的熔鹽電解槽，其特征在于，其陰極和陽極都具有相互平行、相互面對的垂直面；所述陰極設(shè)有兩排以上的板狀結(jié)構(gòu)，每排板狀結(jié)構(gòu)設(shè)有至少一個相間隔的陰極板；所述陽極與電解槽的內(nèi)壁相間隔地置于電解槽內(nèi)，所述陽極成線性排列，多排陽極平行布置，陰極與之對應(yīng)平行排列，電解槽的底部鑲嵌地設(shè)置作為直流電解產(chǎn)物在陰極上析出繼而沿陰極落下的稀土金屬的承接器。
2.如權(quán)利要求1所述的熔鹽電解槽，其特征在于，所述垂直面為平面結(jié)構(gòu)或曲面結(jié)構(gòu)；所述陽極排列比所述陰極的板狀結(jié)構(gòu)多一排，每排所述陽極為片狀石墨陽極或碳素陽極；和/或，所述板狀陰極和陽極至少其中之一由鎢板、鉬板或鎢鉬合金板制成。
3.如權(quán)利要求1所述的熔鹽電解槽，其特征在于，所述金屬承接器為鈮板整體坩禍。
4.如權(quán)利要求3所述的熔鹽電解槽，其特征在于，在所述坩禍內(nèi)襯鎢板、鉬板或鎢鉬合金板的結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的熔鹽電解槽，其特征在于，還包括電解槽槽體的蓋板；電解槽槽體由石墨內(nèi)膽、碳搗結(jié)層、內(nèi)保護鋼套、耐火保溫層、金屬外套及加強筋從內(nèi)到外砌筑嵌套而成；電解槽內(nèi)膽由多塊方形、弧形石墨板拼接而成；電解槽體側(cè)部、底部密封；和/或，電解槽內(nèi)膽的上表面敞開。
6.如權(quán)利要求5所述的熔鹽電解槽，其特征在于，所述石墨內(nèi)膽由表面加工精度IT8-9的高密度石墨板拼接而成；所述石墨內(nèi)膽外部的碳搗結(jié)層的材料由冷搗糊構(gòu)成；在石墨內(nèi)膽及搗結(jié)層的上部鋪有抗氧化層，抗氧化層由耐火澆注料及剛玉塊構(gòu)成；陰極插入陽極的深度為30-1000mm ;和/或，陰、陽極之間的極距為20_420mm。
7.如權(quán)利要求1所述的熔鹽電解槽，其特征在于，所述的板狀陰極通過與鋼板或銅板焊接或壓接后與陰極導(dǎo)電銅排連接；和/或，陰極導(dǎo)電銅排置于高度可調(diào)節(jié)的陰極架上。
8.如權(quán)利要求1所述的熔鹽電解槽，其特征在于，置于電解槽中非貼近槽體的長方體陽極，通過導(dǎo)電板與專用陽極導(dǎo)電架固定。
9.如權(quán)利要求1所述的熔鹽電解槽，其特征在于，稀土金屬的承接器為長方形或正方形；電解槽內(nèi)膽由多塊石墨平板相互銜接圍成閉合狀；陰極、陽極插入的深度為20-1000mm。
10.如權(quán)利要求1-9其中之一所述的熔鹽電解槽，其特征在于，陰極的位置換成陽極，而陽極的位置換成陰極。
【專利摘要】一種生產(chǎn)稀土金屬及合金的熔鹽電解槽，其特征在于，其陰極和陽極都具有相互平行、相互面對的垂直面；所述陰極設(shè)有兩排以上的板狀結(jié)構(gòu)，每排板狀結(jié)構(gòu)設(shè)有至少一個相間隔的陰極板；所述陽極與電解槽的內(nèi)壁相間隔地置于電解槽內(nèi)，所述陽極成線性排列，多排陽極平行布置，陰極與之對應(yīng)平行排列，電解槽的底部鑲嵌地設(shè)置作為直流電解產(chǎn)物在陰極上析出繼而沿陰極落下的稀土金屬的承接器。本實用新型電流效率高、開爐電解質(zhì)用量小、石墨單耗低、使用壽命長、能擴大單臺設(shè)備容量、大幅降低單位產(chǎn)品能耗且生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低、非密閉性。
【IPC分類】C25C3-34, C25C7-00, C25C3-36
【公開號】CN204342893
【申請?zhí)枴緾N201420648564
【發(fā)明人】王俊, 王林生, 賴華生, 劉南昌, 豐華棟
【申請人】江西稀有金屬鎢業(yè)控股集團有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年11月3日