CN107523847A - 一种旋转式双工位高纯金属熔盐电解装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于有色金属材料制备技术领域，具体涉及一种旋转式双工位高纯金属熔盐电解装置，包括：双工位电解机构、总升降‑旋转机构、旋转支撑基座。其中，双工位电解机构包括以下部件各2套：阴极升降机构、阴极、过渡腔室、隔热挡板阀、真空密闭插板阀,其中阴极升降机构由电机、丝杠、单光杠导轨或平行双光杠导轨组成。双工位电解机构与总升降‑旋转机构紧固于一体，并坐于旋转支撑基座之上，并可随升降‑旋转机构升降且大于180度自由旋转。双工位电解机构最下端的插板阀可分别连接配套的熔盐电解炉与高温金属产品刮除收集装置，能够实现高纯金属熔盐电解进程与高温金属真空热刮除收集工序同步进行，保证了生产的连续性，大大提高了生产效率。

Description

一种旋转式双工位高纯金属熔盐电解装置
技术领域
本发明属于有色金属材料制备技术领域，具体涉及一种可旋转的双工位高纯金属熔盐电解生产装置。
背景技术
高纯金属材料已成为特种航空合金部件、军用半导体器件以及微电子极大规模集成电路器件制造用关键支撑材料，其市场需求量不断增长。同时，高纯金属材料又是一种生产难度大、附加值高的高技术产品，特别是稀有高熔点高纯金属原材料的核心生产技术在国内基本为空白。
稀有高熔点金属的提纯方法主要包括克劳尔法、碘化物热分解法、熔盐电解精炼法和电子束熔炼法。其中，熔盐电解精炼作为一种高纯金属材料的制备方法，它是利用不同金属元素的析出电位的不同以去除其中的杂质，可以有效地去除高纯金属中的重金属元素及氧、氮等气体元素，从而制备高纯度的金属材料，其具有制备工艺简单、过程容易控制等优点，近年来该生产技术与配套装备水平不断得到改进和完善。
但按目前工艺，熔盐电解精炼得到的高温金属仍需要经过12小时以上的彻底冷却后，才能从真空(或惰性气体保护)环境中取出，之后，以手工刮除方式将阴极杆上附着的粉体状、颗粒状或枝晶状的高纯金属刮除并收集起来，这就造成高纯金属产品易于受氧化和污染的风险，且劳动强度高，生产连续性差，生产效率低。因此，需要改进现有熔盐电解工艺，并设计与之配套的新型装备，以提高生产的连续性和生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可旋转的双工位高纯金属熔盐电解生产装置，其与配套的熔盐电解炉及高温金属产品热刮除收集装置联合使用，可以实现电解进程与金属热刮除收集工序同步进行，是对目前传统熔盐电解精炼工艺与装置做出的突破性改进。
为实现上述目的，本发明装置的具体技术方案如下：
一种可旋转的双工位高纯金属熔盐电解生产装置，包括：双工位电解机构、总升降-旋转机构、旋转支撑基座；其中，双工位电解机构包括以下部件各两套：阴极升降机构、阴极、产品过渡腔室、隔热挡板阀、真空密闭插板阀；双工位电解机构与总升降-旋转机构紧固于一体坐于旋转支撑基座之上；
所述每套阴极升降机构包括电机、丝杠、单光杠导轨或平行双光杠导轨；电机运转带动丝杠转动，丝杠与光杠导轨平行。
所述阴极上端与阴极升降机构固定相连，并可随丝杠的转动而上升、下降；下端插入产品过渡腔室，阴极与过渡腔室之间通过2个或4个TC型骨架密封圈实现动态密封。
所述产品过渡腔室上部与总升降-旋转机构硬连接为一体；下端连接隔热挡板阀，隔热挡板阀下端连接真空密闭插板阀，各部件连接面处均设有密封胶绳。
所述产品过渡腔室、隔热挡板阀、真空密闭插板阀具有一致的最大连通内径。
所述产品过渡腔室、隔热挡板阀、真空密闭插板阀均设计有与腔体空间连通的KF接口。
所述阴极、产品过渡腔室、隔热挡板阀均设计双壁夹层结构或其它特殊结构，通过进、出水口可外接循环水系统进行装置冷却。
所述总升降-旋转机构由其顶部电机驱动，可带动双工位电解机构整体升降，使其与下方配套连接的熔盐电解炉及热刮除收集装置分离。
所述双工位电解机构处于整体升起状态时，可随总升降-旋转机构自由旋转且角度大于180度。
本发明装置具有以下有益效果：
1、利用本装置，并同配套的熔盐电解炉及热刮除收集装置联合使用，可以实现熔盐电解进程与高温金属真空热刮除收集工序同步进行，保证了生产的连续性，并大大提高了生产效率、降低了劳动强度。
2、利用本装置，并同配套的熔盐电解炉及热刮除收集装置联合使用，高温金属产品无需冷却出炉即可在真空条件下实现热刮除，极大降低了高纯金属产品被氧化和污染的风险，提高了高纯金属产品的品质。
附图说明
图1：旋转式双工位高纯金属熔盐电解装置的结构示意图。
其中，2-总升降-旋转机构、3-旋转支撑基座、11-阴极、12-产品过渡腔室、13-隔热挡板阀、14-真空密闭插板阀、15-电机、16-丝杠、17-单光杠导轨或平行双光杠导轨、21-电机。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
一种旋转式双工位高纯金属熔盐电解装置，包括：双工位电解机构、总升降-旋转机构2、旋转支撑基座3；其中，双工位电解机构包括以下部件各两套：阴极升降机构、阴极11、产品过渡腔室12、隔热挡板阀13、真空密闭插板阀14。每套阴极升降机构包括电机15、丝杠16、单光杠导轨或平行双光杠导轨17；电机15运转带动丝杠16转动，丝杠16与光杠导轨17平行。
阴极11上端与阴极升降机构的丝杠16固定相连，阴极11下端插入产品过渡腔室12，产品过渡腔室12上部与总升降-旋转机构2硬连接为一体，产品过渡腔室12下端连接隔热挡板阀13，隔热挡板阀13下端连接真空密闭插板阀14，各部件连接面处均设有密封胶绳。产品过渡腔室12、隔热挡板阀13、真空密闭插板阀14具有一致的最大连通内径；当所有阀体全部打开的情况下，电机15运转带动丝杠16转动，阴极11则随丝杠16转动而上升、下降，分别通过产品过渡腔室12、隔热挡板阀13腔体、真空密闭插板阀14腔体、以及其下连接的熔盐电解炉中或高温金属产品热刮除收集装置腔体。
双工位电解机构与总升降-旋转机构2紧固于一体并坐于旋转支撑基座3之上。电机21运转可带动总升降-旋转机构2缓慢升起、降下；升起状态下双工位电解机构被提起，此时整个机构可大于180度自由旋转，实现两工位功能的转换；降下状态下，两工位分别与之下配套连接的熔盐电解炉及高温金属产品热刮除收集装置密闭结合。
本发明的具体使用方法：
可旋转双工位高纯金属熔盐电解生产装置，其要与配套的熔盐电解炉及高温金属产品热刮除收集装置联合使用。初始状态为：第一工位与熔盐电解炉(包括真空密闭插板阀、隔热挡板阀、熔盐电解反应炉)连接，阴极11处于升降机构的最上部，阴极最下端的电解棒全部处于产品过渡腔室12内；第二工位与热刮除收集装置(包括波纹管、真空密闭插板阀、刮除机构、刮除收集腔室)连接。
第一工位设备启动操作按照如下工序：隔热挡板阀13、真空密闭插板阀14阀体全部打开，此时两阀体腔室与产品过渡腔室12连通，通过三部件上的KF接口抽取真空，后通入适量的惰性气体。打开熔盐电解反应炉上方的真空密闭插板阀、隔热挡板阀，此时阴极电解棒下方腔室全部打开并连通；控制电机15运转带动丝杠16转动，阴极11开始下降，当阴极电解棒到达熔盐电解反应炉内合适高度时，停止电机15转动；快速闭合第一工位中隔热挡板阀13的阀片、熔盐电解炉装置中隔热挡板阀阀片。启通电解电源，开始第一工位的熔盐电解反应。
熔盐电解反应结束后，打开第一工位上述两套隔热挡板阀阀片，启动电机15并带动阴极11快速上升，至电解棒全部进入产品过渡腔室12内；快速闭合第一工位中两套隔热挡板阀阀片、两套真空密闭插板阀阀片，此时刚出产产品所在的产品过渡腔室12与熔盐电解反应炉被密闭隔离开来；通过KF外接口放气，使得第一工位真空密闭插板阀14下方腔室连通大气。
启动电机21控制总升降-旋转机构2上升，带动第一工位、第二工位电解机构上升，至两工位分别与下方的熔盐电解炉及高温金属产品热刮除收集装置分离。旋转两工位180度对调位置，后再次控制电机21带动两工位电解机构下降，至分别与下方相应连接装置紧密连接。
原第一工位此时与产品热刮除收集装置相连，而附着着高温金属产品的阴极棒处于产品过渡腔室12中；通过KF接口抽取真空，使得第一工位设备及其下的产品热刮除收集装置的所有腔室在连通前均达到高真空状态；然后打开高温产品下所有阀体，连通所有腔室；控制电机15带动阴极11上的高温金属产品进入产品刮除收集装置中，进行产品高温热刮除并收集；然后阴极11上升，重新进入产品过渡腔室12中，闭合其下所有阀体，使得所有腔室重新被隔离密闭。
另一侧，原第二工位与熔盐电解炉相连，按照原第一工位设备启动工序重复操作，进行新一炉次的熔盐电解反应。
本发明的旋转式双工位高纯金属熔盐电解装置，与配套的熔盐电解炉及高温金属产品热刮除收集装置联合使用，实现了高纯金属熔盐电解进程与高温热刮除收集工序同步进行，保证了生产的连续性，大大提高了生产效率。

Claims (9)

1.一种旋转式双工位高纯金属熔盐电解装置，其特征在于，包括：双工位电解机构、总升降-旋转机构、旋转支撑基座；
其中，所述双工位电解机构包括以下部件各2套：阴极升降机构、阴极、产品过渡腔室、隔热挡板阀、真空密闭插板阀；
所述双工位电解机构与总升降-旋转机构紧固于一体坐于旋转支撑基座之上。
2.如权利要求1所述的旋转式双工位高纯金属熔盐电解装置，其特征在于，所述每套阴极升降机构包括电机、丝杠、单光杠导轨或平行双光杠导轨；电机运转带动丝杠转动，丝杠与光杠导轨平行。
3.如权利要求1所述的旋转式双工位高纯金属熔盐电解装置，其特征在于，所述阴极上端与阴极升降机构固定相连，随丝杠的转动而上升、下降；下端插入产品过渡腔室，阴极与过渡腔室之间通过2个或4个TC型骨架密封圈实现动态密封。
4.如权利要求1所述的旋转式双工位高纯金属熔盐电解装置，其特征在于，所述产品过渡腔室上部与总升降-旋转机构硬连接为一体；下端连接隔热挡板阀，隔热挡板阀下端连接真空密闭插板阀，各部件连接面处均设有密封胶绳。
5.如权利要求1或4所述的旋转式双工位高纯金属熔盐电解装置，其特征在于，所述产品过渡腔室、隔热挡板阀、真空密闭插板阀具有一致的最大连通内径。
6.如权利要求1或4所述的旋转式双工位高纯金属熔盐电解装置，其特征在于，所述产品过渡腔室、隔热挡板阀、真空密闭插板阀均设计有与腔体空间连通的KF接口。
7.如权利要求1所述的旋转式双工位高纯金属熔盐电解装置，其特征在于，所述阴极、产品过渡腔室、隔热挡板阀均设计双壁夹层结构或其它特殊结构，通过进、出水口可外接循环水系统进行装置冷却。
8.如权利要求1所述的旋转式双工位高纯金属熔盐电解装置，其特征在于，所述总升降-旋转机构由其顶部电机驱动，可带动双工位电解机构整体升降，使其与下方配套连接的熔盐电解炉及热刮除收集装置分离。
9.如权利要求1所述的旋转式双工位高纯金属熔盐电解装置，其特征在于，所述双工位电解机构处于整体升起状态时，随总升降-旋转机构大于180度自由旋转。
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