CN106702435B - 一种多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置，属于熔盐电解精炼金属装置领域。本发明包括外壳、外桶和内桶，其中：内桶的桶体上设置有通孔，内桶的内壁上固定有电极，内桶位于外桶的内部；外桶的外侧设置有加热装置，外桶位于外壳的内部。通孔的内壁上设置有若干个圆柱状凸起，在通孔两端的端面上设置有网格，且通孔两端端面的半径比通孔中部横截面的半径小。本发明的目的在于克服现有技术中熔盐电解精炼金属熔体时，无法将电解质固定在密度接近的粗金属和精炼金属之间，导致电解精炼无法顺利进行的不足，提供的装置实现了将电解质固定在密度接近的粗金属和精炼金属之间，扩大熔盐电解精炼技术的应用范围和提高金属精炼效果的功能。

Description

一种多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置

技术领域

本发明涉及一种熔盐电解精炼金属装置，更具体地说，涉及一种多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置。

背景技术

采用熔盐电解精炼液态金属熔体时，由于粗金属与精炼金属的密度接近，导致熔融电解质很难稳定存在于粗金属和精炼金属熔体之间，只能使用允许特定离子迁移的隔膜或者采用加重剂提高粗金属熔体的密度，比如三层液电解精炼铝技术中采用的纯铜加重剂。

经专利检索，现有技术中已有采用隔膜进行熔盐电解精炼金属的相关技术方案公开，如专利公开号CN203700538U，公开日2014年7月9日，发明创造的名称为：一种垂直一体化熔融电解提纯金属钠的装置，该申请案公开了一种垂直一体化熔融电解提纯金属钠的装置，包括电解槽、加热装置、Na-β-Al₂O₃隔膜管、阴极和阳极，电解槽的底部开有金属钠出口，Na-β-Al₂O₃隔膜管的底部与电解槽的底部连接，电解槽下方设置有排钠管，排钠管一端与金属钠出口连通，另一端连接有金属钠收集器。该申请案的装置在电解提纯过程中，没有废水的产生，清洁环保，且产生出的液态金属可以直接进行铸锭。该申请案装置的不足之处在于，Na-β-Al₂O₃隔膜管的使用范围有限，它只允许个别种类的金属离子通过，且Na-β-Al₂O₃隔膜管的制造成本高，因此不利于大规模推广使用。

综上所述，如何克服现有技术中熔盐电解精炼液态金属熔体时，无法将电解质固定在密度接近的粗金属和精炼金属之间，导致电解精炼无法顺利进行的不足，使电解质能够稳定固定在密度接近的粗金属和精炼金属之间，是现有技术中亟待解决的技术问题。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中熔盐电解精炼金属熔体时，无法将电解质固定在密度接近的粗金属和精炼金属之间，导致电解精炼无法顺利进行的不足，提供了一种利用多孔介质辅助进行电解精炼提纯金属的装置，实现了将电解质固定在密度接近的粗金属和精炼金属之间，扩大熔盐电解精炼技术的应用范围和提高金属精炼效果的功能。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置，包括外壳，还包括外桶和内桶，其中：

所述内桶的桶体上设置有通孔，内桶的内壁上固定有电极，所述的内桶位于外桶的内部；所述外桶的外侧设置有加热装置，所述外桶位于外壳的内部。

作为本发明的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置更进一步的改进，所述外壳上固定有液面测位装置，所述液面测位装置包括滑槽、U形浮杆、滑块和浮板，其中：

所述滑槽竖直固定在外壳的外侧面上，在滑槽侧面的竖直方向上设置有刻度线，滑槽内滑动配合有滑块，滑块的顶端与U形浮杆一端的端面相固连，所述U形浮杆另一端的端面上水平固定有浮板，所述浮板位于外桶的内部且位于内桶的外部。

作为本发明的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置更进一步的改进，所述通孔的内壁上设置有若干个圆柱状凸起，在通孔两端的端面上设置有网格，且通孔两端端面的半径比通孔中部横截面的半径小。

作为本发明的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置更进一步的改进，所述外壳的外侧面上竖直固定有标尺，所述内桶外侧面的上部固定有与标尺相配合的指针。

作为本发明的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置更进一步的改进，电极均匀固定在内桶的内部，电极通过导线与直流电源的负极相连接，外桶的桶体通过导线与直流电源的正极相连接；所述外桶的材料为石墨，内桶的材料为二氧化硅。

作为本发明的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置更进一步的改进，定位块均匀固定在外桶的内部，在内桶的外部设置有与所述定位块相配合的竖槽。

作为本发明的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置更进一步的改进，所述内桶的底面和侧面上均设置有通孔，通孔两端端面的半径为0.05～1.5mm，通孔两端端面的半径比通孔中部横截面的半径小0.01～1mm；所述凸起的长度为0.02-1.2mm。

作为本发明的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置更进一步的改进，所述内桶桶体的厚度为0.1～1.8mm，在内桶的顶端对称设置有两个提手。

作为本发明的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置更进一步的改进，所述外壳的外侧面上设置有温度控制面板。

作为本发明的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置更进一步的改进，所述内桶和外桶的横截面均为圆形。

本发明的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置的使用方法，包括以下步骤，

步骤(1)：将固态的电解质装入内桶上的通孔内；

步骤(2)：在外桶内加入一定量的粗金属颗粒，在内桶内加入一定量的纯金属颗粒，然后将内桶放在外桶内；

步骤(3)：对装置进行加热，并将温度控制在220～280℃；

步骤(4)：将电极、外桶分别与直流电源接通并进行电解：

步骤(5)：电解结束后将内桶中的纯金属倒出，并清理外桶内的残留物；

步骤(6)：将装置复原，检修，准备下一次电解精炼。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置，内桶的桶体上设置有通孔，内桶的内壁上固定有电极，内桶位于外桶的内部，外桶的外侧设置有加热装置，使用时，先将固态电解质装入内桶桶体上的通孔内，然后向内桶内加入少量的纯金属颗粒，再向外桶内加入足量的粗金属颗粒，加热熔融后进行电解提纯，该装置利用多孔介质将电解质固定在密度接近的粗金属和精炼金属熔体之间，以扩大熔盐电解精炼技术的应用范围，提高金属的精炼效果。

(2)本发明的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置，在外壳的外侧面竖直固定有液面测位装置，U形浮杆一端的端面与位于滑槽内的滑块的顶面相固定，U形浮杆另一端的端面上水平固定有浮板，使用时，浮板漂浮在外桶内液态金属的液面上，通过浮板带动滑块上下移动，进而可以通过滑块在滑槽上的相对位置直接反应出外桶内液面的高度，防止由于液面过高或过低影响装置的使用效果，提高了装置的稳定性和实用性。

(3)本发明的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置，通孔的内壁上设置有若干个圆柱状凸起，凸起的长度为0.02～1.2mm，在通孔两端的端面上设置有网格，此结构可以增加液态电解质与通孔之间的摩擦力，防止由于电解质脱离通孔而影响电解精炼效果。

(4)本发明的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置，通孔两端端面的半径比通孔中部横截面的半径小0.01～1mm，此结构可以增大通孔的容积，向通孔内装入更多的电解质，有利于加速电解进程，同时能够有效阻止液态电解质从通孔内脱离。

(5)本发明的一种介质辅助熔盐电解精炼金属装置，外壳的外侧面上竖直固定有标尺，在内桶外侧面的上部固定有与标尺相配合的指针，该机构可以清楚地反映出内桶与外桶之间的相对高度，进而在一定程度上反应出了外桶内液态金属的体积。

(6)本发明的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置，内桶的材料为二氧化硅，由于二氧化硅与液态电解质浸润，且与液态金属不浸润，使得液态电解质与通孔之间由于浸润而粘附力较大，可有效阻止液态电解质脱离通孔，在内桶的侧面和底面均设置有两端端面半径为0.05～1.5mm的通孔，内桶桶体的厚度为0.1～1.8mm，由于通孔很小，使得液态电解质在通孔内受到较大的表面张力，从而保证了液态电解质在受到一定范围外力作用下也可以稳定地存在于通孔内部。

(7)本发明的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置，在内桶的顶端对称设置有两个提手，该结构方便操作人员将内桶从外桶内取出，提高了工作效率。

(8)本发明的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置，外壳的外侧面上设置有温度控制面板，可以根据装置的工作进程灵活调整系统工作的温度，提高了该装置的实用性和可操作性。

(9)本发明的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置，内桶的内部均匀固定有电极，电极通过导线相互连接后再与直流电源的负极相连接，该设计可以保证内桶内的电场强度较为均匀，提高了电解速率。

(10)本发明的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置，定位块均匀固定在外桶的内部，在内桶的外部设置有与定位块相配合的竖槽，此结构可以防止内桶在外桶内发生水平移动和旋转运动，将内桶限制在外桶内且只可以进行上下移动。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明中外壳的立体结构示意图；

图3为本发明中液面测位装置的立体结构示意图；

图4为本发明中外桶的立体结构示意图；

图5为本发明中内桶的立体结构示意图；

图6为图5中沿A向的视图；

图7为本发明中通孔的剖视结构示意图；

图8为本发明中网格的结构示意图。

附图中的标号说明：1、外壳；101、标尺；102、温度控制面板；103、滑槽；1031、刻度线；1032、滑块；1033、U形浮杆；1034、浮板；2、外桶；201、加热装置；202、定位块；3、内桶；301、指针；302、提手；303、电极；304、通孔；3041、凸起；3042、网格；305、竖槽；4、导线；5、直流电源。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为进一步了解本发明的内容，下面结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

结合图1～8，本实施例的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置，包括外壳1、外桶2、内桶3和液面测位装置，液面测位装置包括滑槽103、U形浮杆1033、滑块1032和浮板1034，其中：内桶3的底面和侧面上均设置有通孔304，通孔304两端端面的半径为0.6mm，通孔304的内壁上设置有若干个圆柱状凸起3041，凸起3041的长度为0.6mm，在通孔304两端的端面上设置有网格3042，且通孔304两端端面的半径比通孔304中部横截面的半径小0.5mm；内桶3桶体的厚度为0.9mm，内桶3的内壁上均匀固定有三根电极303，电极303通过导线4与直流电源5的负极相连接，在内桶3的顶端对称设置有两个提手302，内桶3外侧面的上部固定有指针301，在外壳1的外侧面上竖直固定有与指针301相配合的标尺101；内桶3的材料为二氧化硅，内桶3位于外桶2的内部；三个定位块202均匀固定在外桶2的内部，在内桶3的外部设置有与定位块202相配合的竖槽305，外桶2的桶体通过导线4与直流电源5的正极相连接，外桶2的外侧设置有加热装置201，外桶2的材料为石墨，内桶3和外桶2的横截面均为圆形，外桶2位于外壳1的内部；外壳1的外侧面竖直固定有滑槽103，在滑槽103侧面的竖直方向上设置有刻度线1031，滑槽103内滑动配合有滑块1032，滑块1032的顶端与U形浮杆1033一端的端面相固连，U形浮杆1033另一端的端面上水平固定有浮板1034，浮板1034位于外桶2的内部且位于内桶3的外部，外壳1的外侧面上设置有温度控制面板102。

本实施例的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置，使用时，先将固态电解质装入内桶3桶体上的通孔304内，将内桶3放入外桶2内，然后向内桶3内加入少量的纯金属颗粒，再向外桶2内加入足量的粗金属颗粒，加热融化后进行电解提纯。

本实施例中，内桶3的桶体上设置有通孔304，内桶3位于外桶2的内部，外桶2的外侧设置有加热装置201，使用时，先将固态电解质装入内桶3桶体上的通孔304内，然后分别对内桶3和外桶2进行装料，加热熔融后进行电解提纯，该装置利用多孔介质将电解质固定在密度接近的粗金属和精炼金属之间，以扩大熔盐电解精炼技术的应用范围，提高金属精炼的效果。

本实施例中，在外壳1的外侧面竖直固定有液面测位装置，U形浮杆1033一端的端面与位于滑槽103内的滑块1032的顶面相固定，U形浮杆1033另一端的端面上水平固定有浮板1034，使用时，浮板1034漂浮在外桶2内液态金属的液面上，通过浮板1034带动滑块1032上下移动，进而可以通过滑块1032在滑槽103上的相对位置直接反映出外桶2内液面的高度，防止由于液面过高或过低影响装置的使用效果，提高了装置的稳定性和实用性。

本实施例中，通孔304的内壁上设置有若干个圆柱状凸起3041，凸起3041的长度为0.6mm，在通孔304两端的端面上设置有网格3042，此结构可以增加液态电解质与通孔304内壁之间的摩擦力，防止由于液态电解质脱离通孔304而影响电解精炼效果。

本实施例中，通孔304两端端面的半径比通孔304中部横截面的半径小0.5mm，此结构可以增大通孔304的容积，向通孔304内装入更多的电解质，有利于加速电解进程，同时能够有效阻止液态电解质从通孔304内脱离。

本实施例中，外壳1的外侧面上竖直固定有标尺101，在内桶3外侧面的上部固定有与标尺101相配合的指针301，该机构可以清楚地反映出内桶3与外桶2之间的相对高度，进而在一定程度上反映出了外桶2内液态金属的体积。

本实施例中，内桶3的材料为二氧化硅，由于二氧化硅与液态电解质浸润，且与液态金属不浸润，使得液态电解质与通孔304之间由于浸润而粘附力较大，可有效阻止液态电解质脱离通孔304，在内桶3的侧面和底面均设置有两端端面半径为0.6mm的通孔304，内桶3桶体的厚度为0.9mm，由于通孔304很小，使得液态电解质在通孔304内受到较大的表面张力，从而保证了液态电解质在受到一定范围外力作用下也可以稳定地存在于通孔304内部。

本实施例中，在内桶3的顶端对称设置有两个提手302，该结构方便操作人员将内桶3从外桶2内取出，提高了工作效率。

本实施例中，外壳1的外侧面上设置有温度控制面板102，可以根据装置的工作进程灵活调整系统工作的温度，提高了该装置的实用性和可操作性。

本实施例中，内桶3的内部均匀固定有三根电极303，该三根电极303通过导线4相互连接后再与直流电源5的负极相连接，该设计可以保证内桶3内的电场强度较为均匀，提高了电解速率。

本实施例中，定位块202均匀固定在外桶2的内部，在内桶3的外部设置有与定位块202相配合的竖槽，此结构可以防止内桶3在外桶2内发生水平移动和旋转运动，将内桶3限制在外桶2内且只可以进行上下移动。

本实施例的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置的使用方法，包括以下步骤，

步骤(1)：将固态的电解质装入内桶3上的通孔304内；

步骤(2)：在外桶2内加入一定量的粗金属颗粒，在内桶3内加入一定量的纯金属颗粒，然后将内桶(3)放在外桶2内；

步骤(3)：对装置进行加热，并将温度控制在220～280℃；

步骤(4)：将电极303、外桶2分别与直流电源5接通并进行电解：

步骤(5)：电解结束后将内桶3中的纯金属倒出，并清理外桶2内的残留物；

步骤(6)：将装置复原，检修，准备下一次电解精炼。

实施例2

本实施例的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置，其基本结构与实施例1相同，其不同之处在于：通孔304两端端面的半径为0.05mm；凸起3041的长度为0.02mm；内桶3桶体的厚度为0.1mm；通孔304两端端面的半径比通孔304中部横截面的半径小0.01mm。

实施例3

本实施例的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置，其基本结构与实施例1相同，其不同之处在于：通孔304两端端面的半径为1.5mm；凸起3041的长度为1.2mm；内桶3桶体的厚度为1.8mm；通孔304两端端面的半径比通孔304中部横截面的半径小1mm。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置，包括外壳(1)，其特征在于：还包括外桶(2)和内桶(3)，其中：

所述内桶(3)的底面和侧面上均设置有通孔(304)，内桶(3)的内壁上固定有电极(303)，所述的内桶(3)位于外桶(2)的内部；所述外桶(2)的外侧设置有加热装置(201)，所述外桶(2)位于外壳(1)的内部；

所述外壳(1)上固定有液面测位装置，所述液面测位装置包括滑槽(103)、U形浮杆(1033)、滑块(1032)和浮板(1034)，其中：

所述滑槽(103)竖直固定在外壳(1)的外侧面上，在滑槽(103)侧面的竖直方向上设置有刻度线(1031)，滑槽(103)内滑动配合有滑块(1032)，滑块(1032)的顶端与U形浮杆(1033)一端的端面相固连，所述U形浮杆(1033)另一端的端面上水平固定有浮板(1034)，所述浮板(1034)位于外桶(2)的内部且位于内桶(3)的外部；

所述通孔(304)的内壁上设置有若干个圆柱状凸起(3041)，所述凸起(3041)的长度为0.02-1.2mm；在通孔(304)两端的端面上设置有网格(3042)，且通孔(304)两端端面的半径比通孔(304)中部横截面的半径小0.01～1mm，通孔(304)两端端面的半径为0.05～1.5mm；所述内桶(3)桶体的厚度为0.1～1.8mm，在内桶(3)的顶端对称设置有两个提手(302)。

2.根据权利要求1所述的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置，其特征在于：所述外壳(1)的外侧面上竖直固定有标尺(101)，所述内桶(3)外侧面的上部固定有与标尺(101)相配合的指针(301)。

3.根据权利要求1所述的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置，其特征在于：电极(303)均匀固定在内桶(3)的内部，电极(303)通过导线(4)与直流电源(5)的负极相连接，外桶(2)的桶体通过导线(4)与直流电源(5)的正极相连接；所述外桶(2)的材料为石墨，内桶(3)的材料为二氧化硅。

4.根据权利要求1所述的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置，其特征在于：定位块(202)均匀固定在外桶(2)的内部，在内桶(3)的外部设置有与所述定位块(202)相配合的竖槽(305)。

5.根据权利要求1所述的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置，其特征在于：所述外壳(1)的外侧面上设置有温度控制面板(102)。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的多孔介质辅助熔盐电解精炼金属装置，其特征在于：所述内桶(3)和外桶(2)的横截面均为圆形。