一種具有大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)稀有難熔金屬的電解槽裝置的制造方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于中、高溫電解分離設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及稀有金屬工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代科學(xué)的進(jìn)步與冶金工藝的發(fā)展，稀有金屬生產(chǎn)規(guī)模的不斷的增大，稀有金屬的純度也不斷的提高，性能也不斷的增多，從而推動了稀有金屬的應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，稀有金屬中難熔金屬難提純，利用率高，性能強，如在電氣、化學(xué)、原子能、國防戰(zhàn)略上以及火箭技術(shù)上?，F(xiàn)如今稀有金屬中易選的單一礦物資源日趨減少，但越來越多的復(fù)雜礦物備發(fā)現(xiàn)，由于我國開發(fā)技術(shù)的滯后，大部門稀有難熔金屬都沒有達(dá)到工業(yè)化的利用率，與人們?nèi)遮呍龃蟮男枨笮纬闪司薮蟮牟罹?，直接影響著國民?jīng)濟的發(fā)展。
[0003]—般稀有難熔金屬包括鎢、鉭、鉬、鈮、鉿、鉻、釩、鋯、鈦。此類金屬一般都是采用碳熱、鋁熱、鎂熱還原等方法制取。比如鈦，目前普遍采用鎂還原法生產(chǎn)得到純鈦。該工藝流程長、工序復(fù)雜、污染嚴(yán)重、能耗過高、不能連續(xù)生產(chǎn)使得鈦的生產(chǎn)成本偏高。我國的鈦資源豐富，且鈦及其合金由于密度小(4.51 g/cm3)、強度高(有的達(dá)到lOOOMPa)、高低溫性能優(yōu)異，還有鈦是無磁性的，對抗磁性探測有很大的幫助，因此首先被廣泛應(yīng)用于航空、航天、潛艇等行業(yè)，成為軍事工業(yè)不可或缺的結(jié)構(gòu)材料。但是根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)來看，各類冶煉方法繁多，但都未達(dá)到大規(guī)模的量產(chǎn)，它由于屬于軍工戰(zhàn)略材料，一些發(fā)達(dá)國家對中國進(jìn)行了技術(shù)封閉與壟斷，因此我國這方面技術(shù)的自主研發(fā)迫在眉睫。
[0004]本實用新型主要是利用熔鹽電解法設(shè)計的裝置，將提純過的稀有難熔金屬氧化物壓塊裝入陰極的電解槽上，通過在升降裝置可連續(xù)進(jìn)入電解槽內(nèi)與冷卻室內(nèi)進(jìn)行電解得到金屬鈦，主要的特點是可以連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)，成本低、污染輕微，陰極產(chǎn)物純度高，氧含量低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種設(shè)計合理、可大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)稀有難熔金屬的電解槽裝置，其中難熔稀有金屬有鎢、鉭、鉬、鈮、鉿、鉻、?凡、錯、欽。
[0006]本實用新型的目的是提出一種具有大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)稀有難熔金屬的電解槽裝置，該裝置主要由加熱爐、電解槽、冷卻室、陽極、陰極、升降裝置組成;其特征是裝置下部設(shè)有電解槽體，槽體上方通過一隔熱閥門銜接著冷卻室，陰極導(dǎo)電連接桿與升降裝置相連接，且陰極上銜接著電解掛架，通過升降裝置下降至冷卻室內(nèi)，待冷卻室與電解槽之間的隔熱閥門開啟后，升降裝置再繼續(xù)下降，直至陰極下降至電解槽內(nèi)熔鹽液面以下，陽極固定與電解槽蓋上，采用的材料是碳素或其它惰性材料。
[0007]本實用新型要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案來進(jìn)一步實現(xiàn)的，第一步，先將按一定配比的稀有金屬氧化物、粘結(jié)劑、還原劑等混合后經(jīng)壓機壓制成塊狀，再放入高溫爐中經(jīng)燒結(jié)后取出，裝入合金材料的電解掛架內(nèi)銜接在陰極上，形成陰極的一部門，通過升降裝置提升至冷卻室內(nèi)部，再下降進(jìn)入電解槽液面以下；第二步，將冷卻室頂部密封好，保證冷卻室的氣密性，開始接入直流電源，開始電解;第三步，電解完成后，通過升降裝置將陰極提升至冷卻室內(nèi)，關(guān)閉隔熱閥門，進(jìn)行降溫處理，達(dá)到迅速冷卻陰極上的產(chǎn)物的目的，待陰極冷卻到稀有金屬的氧化點溫度以下時，提升裝置將陰極提出冷卻室卸料、裝料，開始新一輪的循環(huán)，根據(jù)要求每12小能生產(chǎn)出一批對應(yīng)的稀有金屬。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，存在以下優(yōu)點:
[0009]1、直接將氧化物制取單質(zhì)金屬，減少了中間環(huán)節(jié)，如氯化，氫化、蒸餾等;可生產(chǎn)大多數(shù)稀有難熔金屬。
[0010]2、整個裝置結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，單槽日產(chǎn)量高，能耗低，周期短，可實現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)。
[0011]3、采用石墨、碳化硅或鈦制成的電解槽，耐腐蝕，耐高溫，壽命長，可根據(jù)需要制成任意形狀和尺寸。
【附圖說明】
[0012]圖為本實用新型的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0013]圖中1、加熱爐2、陽極3、隔熱閥門4、冷卻室5、升降裝置6、陰極7、熔鹽電解質(zhì)8、電解槽
【具體實施方式】
[0014]—種具有大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)稀有難熔金屬的電解槽裝置，該裝置主要由加熱爐1、電解槽8、冷卻室4、陽極2、陰極6、升降裝置5組成;其特征是裝置下部設(shè)有電解槽體8，槽體8上方通過一隔熱閥門3銜接著冷卻室4，陰極6導(dǎo)電連接桿與升降裝置5相連接，且陰極上銜接著電解掛架，通過升降裝置5下降至冷卻室4內(nèi)，待冷卻室4與電解槽8之間的隔熱閥門3開啟后，升降裝置5再繼續(xù)下降，直至陰極下6降至電解槽8內(nèi)熔鹽電解質(zhì)7液面以下，陽極2固定與電解槽8蓋上，采用的材料是碳素或其它惰性材料，陰陽極分別接直流電源的陰陽極。
[0015]本實用新型要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案來進(jìn)一步實現(xiàn)的(如金屬鈦):
[0016]第一步是將按一定配比的二氧化鈦和還原劑、粘合劑經(jīng)過混合壓機壓制成塊體，然后在還原性氣氛中經(jīng)1000°燒結(jié)數(shù)小時后放入的合金材料電解掛架內(nèi)銜接在陰極上，形成陰極的一部分。
[0017]第二步啟動加熱爐，打開隔熱閥門，將溫度設(shè)定在800攝氏度，用提升裝置將陰極經(jīng)冷卻室放入電解槽熔融電解質(zhì)液面以下，關(guān)閉隔熱閥門。
[0018]第三步將冷卻室頂部密封，保證電解爐內(nèi)的氣密性，開始接入直流電源，開始電解，得到一定純度的鈦。
[0019]第四步電解完成后，通過升降裝置將陰極提升至冷卻室內(nèi)，關(guān)閉與電解槽之間的閥門，通入降溫處理，迅速冷卻，待產(chǎn)品稀有金屬冷卻到氧化點溫度以下時，將陰極移出冷卻室，卸料、裝料，開始新一輪的循環(huán)，每12小時能生產(chǎn)出一批金屬鈦。
【主權(quán)項】
1.一種具有大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)稀有難熔金屬的電解槽裝置，其中稀有難熔金屬包括鎢、鉭、鉬、鈮、鉿、鉻、釩、鋯、鈦，該裝置主要包括加熱爐、電解槽、冷卻室、陽極、陰極、提升裝置;其特征是裝置下部設(shè)有電解槽體，電解槽體上方通過一隔熱閥門銜接著冷卻室，外部升降裝置與陰極導(dǎo)電連接桿相連接，陰極上銜接電解掛架，陽極固定與電解槽蓋上。
【專利摘要】一種具有大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)稀有難熔金屬的電解槽裝置，其中難熔稀有難熔金屬有鎢、鉭、鉬、鈮、鉿、鉻、釩、鋯、鈦，該裝置主要由加熱爐、電解槽、冷卻室、陽極、陰極、提升移動裝置組成；其特征是裝置下部設(shè)有電解槽體，槽體上方通過一隔熱閥門銜接著冷卻室，陰極導(dǎo)電連接桿與升降移動裝置相連接，且陰極上銜接著電解掛架，通過升降移動裝置下降至冷卻室內(nèi)，待冷卻室與電解室槽之間的隔熱閥門開啟后，升降裝置再繼續(xù)下降，直至陰極下降至電解槽內(nèi)熔鹽液面以下，陽極固定與電解槽蓋上，采用的材料是碳素或其它惰性材料。
【IPC分類】C25C3/00, C25C7/00
【公開號】CN205099767
【申請?zhí)枴緾N201520247759
【發(fā)明人】劉春
【申請人】四川航都鈦業(yè)科技有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年4月23日