CN110528030B - 一种稀土电解装置 - Google Patents

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Abstract

一种稀土电解装置,包括电解槽,所述电解槽包括中空的槽体,所述的槽体内设有多个阳极、多个阴极,每个阳极的下方对应设有一个阴极,每个阳极的上端设有一个阳极导杆;所述槽体的上方安装有支架,所述支架与所述槽体之间设有密封机构,所述支架上安装有下料机构和母线机构,所述稀土电解装置还包括金属熔液收取机构;所述下料机构包括安装在支架上的中空的下料仓,所述下料仓的下方设有螺旋下料器。与现有技术相比,本发明增加机器操作,减少人工操作,提高了生产效率,尤其是通过控制系统实现了对电解槽的自动投料,自动电解反应,自动化程度高。稀土电解装置密封效果好,保温效果好,能尽量保护稀土电解装置不受烟气腐蚀。

Description

一种稀土电解装置
技术领域
本发明涉及稀土熔盐电解技术领域,尤其是涉及一种稀土电解装置。
背景技术
稀土熔盐电解是制备稀土金属及其合金的重要方法之一 ,当前工业生产稀土金属的电解槽上口为敞开式,阴极和阳极为柱面平行垂直布置,极距为15~20cm。这种结构导致现行稀土金属电解槽电压高,生产效率低下、环境污染严重、工艺参数波动大,严重阻碍稀土电解技术的进一步发展。当前,吨金属能耗高达10000kWh左右,能量利用率很低,绝大部分能量被消耗在极距电压降上,且大量的能量均以热的形式向外散失,研究表明现行结构稀土熔盐电解槽槽体敞口辐射散热占总热支出的44 .5%。目前的稀土生产方式,在加料、下料、电解反应和稀土金属液的收取过程中自动化程度低和生产效率低,其次电解槽内保温不好,稀土电解装置受烟气腐蚀严重。
因此,有必要提供一种新的稀土电解装置解决上述技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种自动化程度高、密封效果好、生产效率高的稀土电解装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案,一种稀土电解装置,包括电解槽,所述电解槽包括中空的槽体,所述的槽体内设有多个阳极、多个阴极,每个阳极的下方对应设有一个阴极,每个阳极的上端设有一个阳极导杆;所述槽体的上方安装有支架,所述支架与所述槽体之间设有密封机构,所述支架上安装有下料机构和母线机构;
所述下料机构包括安装在支架上的中空的下料仓,所述下料仓的下方设有螺旋下料器;所述下料机构还设有储料仓,以便对下料仓进行加料;
所述密封机构包括安装在支架上的顶部挡烟板,顶部挡烟板与槽体之间设有第一侧部密封罩、第二侧部密封罩和端部密封罩,第一侧部密封罩和支架之间设有角部密封罩;所述顶部挡烟板、端部密封罩、支架、第一侧部密封罩、第二侧部密封罩和槽体共同围成一个密封腔;
所述母线机构包括母线控制组件和母线回位组件,所述母线回位组件设于母线控制组件的一侧,所述母线回位组件包括安装在支架一侧的辅助梁,所述辅助梁位于密封机构的上方,且在支架上沿垂直于辅助梁的方向移动,所述辅助梁上设有多个与所述阳极导杆一一对应的第一固定件;
所述稀土电解装置还包括金属熔液收取机构,所述金属熔液收取机构包括金属液称重组件,所述金属液称重组件上方放置有抽液组件;
所述下料机构还包括置物架,以便放置储料仓,所述储料仓内设置有筛网;所述储料仓的下端设有挡板,所述挡板插设于储料仓中,且与储料仓滑动连接;
所述螺旋下料器包括带有圆柱形空腔的壳体,壳体上设有与下料口连通的进料口和用于供物料流入电解槽槽体内的出料口,壳体的空腔内设有用于将壳体内的物料输送至出料口所在位置的输料螺纹柱;
所述下料仓内设有喷气嘴,所述喷气嘴靠近螺旋下料器设置,所述稀土电解装置还包括控制系统,所述控制系统用以控制喷气嘴按设定时间值进行喷气。
优选的,所述第二侧部密封罩包含多个密封板,所述密封板与所述顶部挡烟板可拆卸连接,所述密封板与阳极导杆一一对应。
优选的,所述密封板包括第一直板和第二直板,所述第一直板向下倾斜设置,所述第二直板由第一直板的底端向下弯折延伸而形成,所述第二直板与水平面之间的夹角为钝角。
优选的,第一直板、第二直板、第一侧部密封罩、角部密封罩和端部密封罩由内向外均依次设置有保护层、隔热层和固定层。
优选的,所述金属液称重组件包括自下而上设置的第一底座、称重单元、支撑架和隔热板,所述第一底座的一侧设有第一把手,所述第一底座的下端设有万向轮,所述称重单元与所述控制系统电性连接。
优选的,所述抽液组件包括:包括抽液箱、密封盖板和锁扣,所述密封盖板与抽液箱顶部的一端铰接,所述锁扣设置在抽液箱上,用以将所述抽液箱与密封盖板锁紧,抽液箱中设有浇铸模具,抽液箱的侧壁上设有进液口、抽真空口和泄压阀,所述进液口与电解槽连通,所述抽真空口与真空气泵连接,所述泄压阀用于通入空气。
优选的,母线控制组件设有阳极大母线,阳极大母线上设有高度调节机构,控制系统通过高度调节机构控制阳极大母线驱动阳极向下移动,以保证电解过程阳极与阴极之间的距离保持不变。
与现有技术相比,本发明加料、下料、电解反应和收取金属液过程中,增加机器操作,减少人工操作,提高了生产效率,尤其是通过控制系统实现了对电解槽的自动投料,自动电解反应,从整体上提高了自动化程度。稀土电解装置密封效果好,保温效果好,能尽量保护稀土电解装置不受烟气腐蚀。
附图说明
图1为本发明的整体结构的示意图;
图2为本发明的密封机构的结构示意图;
图3为本发明的顶部挡烟板的结构示意图;
图4为本发明的第一侧部密封罩和密封板的结构示意图;
图5为图4中A处结构的放大示意图;
图6为本发明的下料机构的结构示意图;
图7为本发明的下料仓的结构示意图;
图8为本发明的储料仓和置物架的结构示意图;
图9为本发明的母线机构的结构示意图;
图10为本发明的第一固定件的结构示意图;
图11为本发明的金属液称重组件的结构示意图;
图12为本发明的抽液组件的抽液箱的结构示意图;
图13为本发明的抽液组件的密封盖板的结构示意图;
图14为本发明的抽液组件的锁扣的结构示意图;
图15为本发明的提取组件的结构示意图;
图16为图15中B处结构的放大示意图。
图中:
1.密封机构,2.下料机构,3.母线机构,5.电解槽,51.槽体,52.阳极,53.阴极,521.阳极导杆,522.阳极炭块,6.支架,11.顶部挡烟板,12.第二侧部密封罩,13.第一侧部密封罩,14.端部密封罩,15.角部密封罩,16.第二立柱,111.卡槽,112.吸烟口,113.导孔,121.密封板,122.卡板,123.骨架,124.脚踏板,1211.第一直板,1212.第二直板,1100保护层,1200.隔热层,1300.固定层,21.下料仓,211.下料口,22.喷气嘴,23.螺旋下料器,231.壳体,232.进料口,233.出料口,234.输料螺纹柱,24.置物架,25.储料仓,26.筛网,27.挡板,2100.拉手,2101.竖板,2102.挂板,2103.第二把手,2104.第一挂环,241.第一立柱,242.横梁,243.断口,2421.第一断臂,2422.第二断臂,244.第一加强筋,245.第二加强筋,246.加强梁,31.支撑框架、311.辅助梁,3241.阳极母线,341.第一固定件,3411.挂钩座,34111.第一限位块,34112.第一挂钩,3412.夹具体,34121.上夹块,34122.下夹块,34123.压紧板,34124.调节机构,411.第一底座,412.称重单元,413.支撑架,414.隔热板,415.万向轮,416.第一把手,421.抽液箱,4211.进液口,4212.抽真空口,4213.泄压阀,422.密封盖板,4221.定位棱,4222.开窗,4223.观察管道,4224.玻璃观察口,423.锁扣,4231.第二底座,4232.转轴,4233.第二挂钩,42331.定位槽,424浇铸模具,431.承重板,432.第二挂环,433.承重杆,434.限位单元,4311.减重槽,4341.第三底座,4342.连接杆,4343.第二限位块,43411.调节孔,43421.第三把手。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
参照附图1-16,本实施例,包括电解槽5,电解槽5包括中空的槽体51,的槽体51内设有多个阳极52、多个阴极53,每个阳极52的下方对应设有一个阴极53,每个阳极52的上端设有一个阳极导杆521,阳极52的下端设有一个与阳极导杆521固定连接的阳极炭块522;槽体51的上方安装有支架6,支架6与槽体51之间设有密封机构1,支架6上安装有下料机构2和母线机构3,稀土电解装置还包括金属熔液收取机构4。
下料机构2包括中空的下料仓21,下料仓21的上方放置有储料仓25,以便给下料仓21加料,储料仓25可以从下料仓21上取下。下料仓21的底部设有下料口211;下料仓21内还设有喷气嘴22,喷气嘴22靠近下料口211设置,下料机构2还包括控制系统,控制系统用以控制喷气嘴22按设定时间值进行喷气;下料口211的下端设有螺旋下料器23;下料机构2还包括置物架24,以便放置储料仓25,储料仓25为上下两端开口的中空结构,储料仓25内设置有筛网26,筛网26可以从储料仓25取出;储料仓25的下端设有挡板27,挡板27插设于储料仓25中,且与储料仓25滑动连接。螺旋下料器23有下料持续均匀的优点,通过控制螺旋下料器23的输料螺纹柱234的转速即可实现稀土电解过程中的单位时间内的定量下料。在料仓中设置喷气嘴22,通过控制系统控制,每隔一段时间就喷一次气,破坏稀土氧化物生成的空隙和板结现象,使料仓中稀土氧化物松动,从而保证稀土氧化物能顺利地落下。储料仓25和置物架24的设计,便于将加料过程分解为储料仓25装料和下料仓21装料,利于提高加料过程自动化。
螺旋下料器23包括带有圆柱形空腔的壳体231,壳体231上设有与下料口211连通的进料口232和用于供物料流入槽体51内的出料口233,壳体231的空腔内设有用于将壳体231内的物料输送至出料口233所在位置的输料螺纹柱234。输料螺纹柱234的外径为30-80mm,输料螺纹柱234上输料螺纹的螺距为5-50mm,齿宽为5-20mm,齿深为5-50mm。粗螺柱和宽螺距能有效的避免稀土氧化物物料不均匀、粘度大等因素造成的阻塞或者送料少的问题,保证螺旋下料器23能稳定的足量的送料到电解槽5槽内。
更优的,输料螺纹柱234的外径为40-70mm,输料螺纹柱234上输料螺纹的螺距为15-40mm,齿宽为10-15mm,齿深为10-40mm。
挡板27一侧设有拉手2100,方便将挡板27从储料仓25中抽出或者合上。
置物架24包括四个第一立柱241,四个第一立柱241的上端设置有首尾依次相连成矩形的四个横梁242,四个横梁242中的一个横梁242开有供拉手2100穿过的断口243,横梁242上放置有储料仓25。拉手2100有一截位于置物架24的外部,设置断口243,便于将储料仓25从置物架24中顺利地吊起来。
断口243将与拉手2100的位置相对应的横梁242分成第一断臂2421和第二断臂2422,第一断臂2421的下端与第一立柱241之间设有第一加强筋244,第二断臂2422的下端与第一立柱241之间设有第二加强筋245。该设计利于保证置物架24的强度。
喷气嘴22上周向分布有多个出气孔,多个出气孔中至少有一个出气孔的开口向上倾斜设置。喷出的气流能从各个方面影响下料仓21中的稀土氧化物,从而促使稀土氧化物顺利的落入螺旋下料器23中。而空隙和板结现象大多是发生在下料仓21中间区域,向上倾斜设置的出气孔可以有效的破坏空隙和板结现象,保证稀土氧化物顺利的落下。
喷气嘴22靠近下料仓21的侧壁设置。一是不阻挡稀土氧化物的落下,二是在落料的主通道上,使下料仓21的侧壁与喷气嘴22之间的距离尽量大,从而减少稀土氧化物的空隙和板结现象。
本实施例还包括气泵,气泵与喷气嘴22相连通,控制系统通过气泵控制喷气嘴22按设定时间值进行喷气。
壳体231内的圆柱形空腔呈横向分布,进料口232设置于壳体231的顶部一侧,出料口233设置于壳体231的底部一侧,下料口211的大小与壳体231的直径相适配。下料口211的大小与壳体231的直径相适配,通过螺旋下料器23控制下料量,而不需通过下料口211控制下料量,因此可以根据壳体231尽量设计大的下料口211。
壳体231包括至少两个子壳体,各个子壳体可拆卸地组装于一起,构成壳体231。子壳体可拆卸设计便于拆卸壳体231进行清理,尽量避免引起堵塞。
筛网26设于储料仓25的中端,将稀土氧化物倒在筛网26上时,不会因装不下而使稀土氧化物落到储料仓25外。
筛网26的外周固定连接有竖板2101,竖板2101的上方设有挂在储料仓25的挂板2102,挂板2102上设有第二把手2103。
储料仓25的上端设有第一挂环2104,第一挂环2104穿过挂板2102。
四个第一立柱241的中端设置有首尾依次相连成矩形的四个加强梁246,可以进一步提高置物架24的强度
储料仓25的横截面积由上到下逐渐减小,便于放到下料仓21上进行落料。
第一挂环2104为四个,当储料仓25吊起时,利于保证储料仓25的平衡和稳定。
下料仓21的横截面积由上至下逐渐减小。 利于下料仓21中的稀土氧化物顺利地到达螺旋下料器23中。
下料口211和螺旋下料器23的数量相同且为多个。 从而实现多点均匀下料,方便本下料机构2在大型化稀土电解槽5上的使用。
下料口211和螺旋下料器23的数量均为个。
本实施例还包括驱动机构,驱动机构包括电机、减速器和传动轴,电机、减速器、传动轴和输料螺纹柱234依次传动连接。
驱动机构还包括转向器,减速器和传动轴通过转向器传动连接。这样可减小圆柱形空腔横向分布时,驱动机构所横跨的范围,节省稀土电解槽5上部空间,便于电解槽5其他设备的安装。
下料仓21的下料口211与螺旋下料器23的进料口232之间也设有挡板27,当稀土电解槽5需要下料时,抽出挡板27,使下料仓21内的物料能够进入到螺旋下料器23;当不需要下料时,合上挡板27,避免漏料。
驱动机构的控制部分与稀土电解槽5的控制系统电连接,以实现自动化控制。
该下料机构2的工作过程如下:
(1)将挂板2102挂在储料仓25上,挡板27插入储料仓25中,然后将稀土氧化物倒入储料仓25中,稀土氧化物经筛网26落入挡板27上。筛网26的设置,防止杂物落入储料仓25中,堵塞管道。
(2)储料仓25装满料后,通过第二把手2103将筛网26从储料仓25中取出,清理掉筛网26上的杂物。筛网26与储料仓25可拆卸设计,便于清理筛网26上的杂物和减轻储料仓25的重量。
(3)吊钩钩住第一挂环2104,然后通过行车将储料仓25从置物架24上吊起来,移动到下料仓21的上方,最后放在下料仓21上。
(4)通过拉手2100从储料仓25中抽出挡板27,储料仓25中的稀土氧化物落入到下料仓21中,待储料仓25的稀土氧化物全部落到下料仓21后,再次通过行车将储料仓25移至置物架24上。通过设置挡板27,方便储料仓25储存稀土氧化物,方便对下料仓21进行快速装料。
(5)当需要下料时,稀土电解槽5的控制系统将信号传送给驱动机构,驱动机构启动后,带动螺旋下料器23的输料螺纹柱234运转,此时打开下料仓21与螺旋下料器23之间的挡板27,下料仓21内的稀土氧化物可从下料仓21的下料口211流入螺旋下料器23内,
(6)输料螺纹柱234上的输料螺纹将稀土氧化物输送至出料口233位置,物料通过出料口233进入进入稀土电解槽5,通过控制输料螺纹柱234的转速和运转时间,即可实现定量下料,简单易行。
(7)当下料完成后,关闭下料仓21与螺旋下料器23之间的挡板27,控制系统将停止下料信号传送到驱动机构,驱动机构停止运行,以此循环来实现周期下料。
本发明中,工人首先将储料仓25装满稀土氧化物,当下料仓21需要加料时,可以迅速通过行车将储料仓25从置物架24移到下料仓21上进行加料。下料仓21将料输送到螺旋下料器23中,再由螺旋下料器23定量地输送料到电解槽5内。加料过程中,增加了机器操作,减少了人工操作,提高了自动化,有效避免工人身体健康受到伤害。往电机槽内投料全部由机器自动完成,自动化下料。储料仓25的装料和下料仓21的装料分开设计,利于提高加料过程的自动化,从而下料的自动化。储料仓25中的筛网26设计,下料仓21中喷气嘴22设计,下料口211设计以及螺旋下料器23的设计相互配合能很好的防止稀土氧化物堵塞管道。整个下料高效、安全。
支架6包括安装在槽体51上的四个第二立柱16,密封机构1包括安装在四个第二立柱16上方的顶部挡烟板11,顶部挡烟板11与槽体51之间设有第一侧部密封罩13、第二侧部密封罩12和端部密封罩14,第一侧部密封罩13和第二侧部密封罩12均设置于顶部挡烟板11的长侧部,端部密封罩14安装在顶部挡烟板11的短侧部和两个第二立柱16上,第一侧部密封罩13和第二立柱16之间设有角部密封罩15;顶部挡烟板11、端部密封罩14、第二立柱16、第一侧部密封罩13、第二侧部密封罩12、槽体51共同围成一个密封腔;第二侧部密封罩12包含多个密封板121,密封板121与顶部挡烟板11可拆卸连接,密封板121与阳极导杆521一一对应;
密封板121包括第一直板1211和固定在第一直板1211上的第二直板1212,第一直板1211向下倾斜设置,第二直板1212由第一直板1211的底端向下弯折延伸而形成,第二直板1212与水平面之间的夹角为钝角。通过设置两个直板,可以使密封板121到顶部挡烟板11之间的距离尽量小,便于工人站在密封板121外操作稀土电解装置。而钝角的设计,可以使安装在顶部挡烟板11上的密封板121更加稳定。
第一直板1211、第二直板1212、第一侧部密封罩13、角部密封罩15和端部密封罩14由内向外均依次设置有保护层1100、隔热层1200和固定层1300。隔热层1200由陶瓷纤维制成。陶瓷纤维隔热效果好,利于密封板121隔热。
保护层1100和固定层1300均由铝合金制成。一方面,铝合金材料轻便,方便工人在出金属和换阳极炭块522时取下密封板121;另一方面,铝合金耐高温耐腐蚀性能良好,特别是铝能与空气中的氧发生反应产生一层致密的氧化铝薄膜,保护内部基体免受电解槽5中氟化物气体的腐蚀,增加了密封板121的使用寿命。当然也增加了第一侧部密封罩13、角部密封罩15、端部密封罩14的使用寿命。
顶部挡烟板11的下端设有多个卡槽111,卡槽111与第一侧部密封罩13、密封板121对应设置,第一直板1211和第一侧部密封罩13的上端均设置有与卡槽111相适应的卡板122,以便卡板122插入卡槽111中固定密封板121和第一侧部密封罩13。通过卡板122卡槽111设计,便于快速安装和取下密封板121,方便后序工作的进行。
密封板121的外表面的边沿设有骨架123,骨架123上固定有多个脚踏板124。通过骨架123的设置,可以保证密封板121的结构强度,脚踏板124的设置方便工人踩在密封板121上操作稀土电解装置。
第一直板1211的长度大于第二直板1212的长度,进一步方便工人踩踏在密封板121上。
顶部挡烟板11上阵列分布有吸烟口112。顶部挡烟板11上面设置有风扇,烟气上升时,风扇通过吸烟口112将烟气抽送到烟气净化系统中。
顶部挡烟板11的两侧阵列分布有导孔113,以方便阳极导杆521沿着导孔113上下移动。
第一侧部密封罩13的宽度大于密封板121的宽度。槽体51两端的第一侧部密封罩13所在位置一般很少需要工人去操作,因此设计一块大的第一侧部密封罩13,利于减少安装和拆卸的工作。
卡板122向下倾斜设置。安装密封板121时,卡板122向下插入在卡槽111中,有利于保证密封板121的稳定。
第一侧部密封罩13和第二侧部密封罩12并排设置。第一侧部密封罩13包括第三直板和第四直板,第三直板向下倾斜设置,第四直板由第三直板的底端向下弯折延伸而形成,第四直板与水平面之间的夹角为钝角,第三直板和卡板122固定连接。第三直板的长度大于第四直板的长度。
支架6包括设置在第二立柱16上的支撑框架31,支撑框架31位于顶部挡烟板11上,支撑框架31上安装有集气罩,集气罩上设置有集气管,集气罩与顶部挡烟板11相连接,电机槽中的烟气通过吸烟口112被吸入到集气罩,再通过集气管送入到烟气净化系统
该密封机构1中,顶部挡烟板11、端部密封罩14、第二立柱16、第一侧部密封罩13、第二侧部密封罩12、槽体51共同围成一个密封腔,电解槽5中的烟气通过吸烟口112被吸到烟气净化系统中。该结构形成的密封腔小,保温效果好,密封腔中稀土电解装置的部件少,因此稀土电解装置受烟气高温影响小。每一个密封板121对应一块阳极导杆521,更换阳极炭块522时可将对应的密封板121取下更换,其它部分不动,能尽可能的减少换阳极炭块522时的热量损失。密封板121采用铝合金加陶瓷纤维材质设计,陶瓷纤维利于隔热,而铝合金材料轻便,方便工人在出金属和换阳极炭块522时打开密封板121;而且铝合金耐高温耐腐蚀,能生成一层致密的氧化铝薄膜,保护内部基体免受电解槽5中氟化物气体的腐蚀,增加了密封板121和其它密封罩的使用寿命。
密封板121采用两块直板弯折设计,可以减小密封板121到顶部挡烟板11的距离,使工人离稀土电解装置的距离更近,便于工人对稀土电解槽5进行操作,例如母线回位。同时,密封板121上还设有脚踏板124,便于工人踩上去对稀土电解装置进行操作,例如抽取或者合上储料仓25的挡板27。
母线机构3包括母线控制组件和母线回位组件,母线回位组件设于母线控制组件的一侧,母线回位组件包括安装在支撑框架31的一侧的辅助梁311,辅助梁311上插设有调节杆,调节杆的一端与辅助梁311枢转连接,另一端与支撑框架31螺纹连接。通过旋转调节杆,可以驱使辅助梁311沿垂直于辅助梁311的方向移动。支撑框架31上设有母线控制组件,高度调节机构设于支撑框架31的顶端,并驱动母线控制组件上下运动,母线回位组件还包括设置在辅助梁311上的多个第一固定件341,母线控制组件上设有多个第二固定件,且位于第一固定件341的上方,第一固定件341和第二固定件与阳极导杆521相适配,阳极导杆521的底端与阳极炭块522连接。
第一固定件341和第二固定件均包括挂钩座3411和夹具体3412,挂钩座3411包括支座、第一限位块34111和第一挂钩34112,第一限位块34111设于支座上,用于限定阳极导杆521的水平位置,第一限位块34111垂直于支座平面方向上的宽度不大于阳极导杆521的宽度,两第一挂钩34112设于第一限位块34111的两侧,夹具体3412包括上夹块34121、下夹块34122、转轴4232、压紧板34123和调节机构34124,上夹块34121与下夹块34122通过转轴4232铰接,第一挂钩34112与转轴4232的两端相适配,压紧板34123分别设于上夹块34121和下夹块34122的侧面上,用于限定阳极导杆521的竖直位置,调节机构34124设于夹具体3412上远离压紧板34123的一端,用于调节上夹块34121和下夹块34122的夹角角度。
第一限位块34111包括左限位块和右限位块,左限位块与右限位块之间形成限位空间,左限位块垂直于支座所在平面方向上的宽度大于右限位块的宽度,阳极导杆521靠紧左限位块突出的部分即可轻易推入限位空间。
调节机构34124包括第一插销座、第一插销、第一活动块、第一插销座、第二插销、第二活动块和调节螺钉,两第一插销座设于上夹块34121的两侧面上,第一活动块通过第一插销与两第一插销座枢接,两第一插销座设于下夹块34122的两侧面上,第二活动块通过第二插销与两第一插销座枢接,调节螺钉穿过第一活动块与第二活动块螺纹连接,调节螺钉与第一活动块和第二活动块保持良好的螺纹连接,不受不受上夹块34121与下夹块34122转动角度的影响。
压紧板34123包括上压紧板34123和下压紧板34123,上夹块34121通过转轴4232与下夹块34122交叉铰接,下压紧板34123设于上夹块34121的侧面底端,上压紧板34123设于下夹块34122的侧面顶端,压紧板34123上压紧板34123和下压紧板34123均为弧形板,旋转调节螺钉使第一活动块与第二活动块间的距离缩小时,上夹块34121与下夹块34122以转轴4232为轴心转动,上压紧板34123和下压紧板34123间的距离缩小,弧形的上压紧板34123和下压紧板34123能保证与阳极导杆521始终保持良好的接触,不受上夹块34121与下夹块34122转动角度的影响。
上压紧板34123和下压紧板34123的弧形外凸面上均设有防滑条纹,以增加上压紧板34123和下压紧板34123与阳极导杆521之间的摩擦力,保证定位精度。
调节螺钉的顶端设有扳手,扳手为手柄或轮盘中的一种,以方便人工换极时快速松开或锁紧阳极导杆521。使用时,阳极导杆521靠紧左限位块的突出部分,迅速推入左限位块与右限位块之间形成的限位空间,以限定阳极导杆521的水平位置,一手保持阳极导杆521的竖直位置,另一手将夹具体3412上的转轴4232的两端放入第一挂钩34112中,旋转调节螺钉上的扳手,使第一活动块与第二活动块间的距离缩小时,上夹块34121与下夹块34122以转轴4232为轴心转动,上压紧板34123和下压紧板34123间的距离缩小,弧形的上压紧板34123和下压紧板34123压紧阳极导杆521,限定阳极导杆521的竖直位置。
母线控制组件包括电源接线、立柱母线、软母线和阳极大母线,电源接线包括正极接线和负极接线,正极接线用于连接电源正极和立柱母线,负极接线用于连接电源负极和阴极导杆,立柱母线连接正极接线与软母线,软母线与阳极大母线连接,高度调节机构设于阳极大母线上,阳极大母线与阳极导杆521通过第二固定件压接。控制系统通过高度调节机构控制阳极大母线驱动阳极炭块组进行垂直运动,以保证电解过程阳极炭块组与阴极53之间的距离保持不变。
阳极大母线包括阳极母线3241和梁母线,阳极母线3241与阳极导杆521通过第二固定件压接,两阳极母线3241平行设置,两梁母线连接两平行设置的阳极母线3241,高度调节机构与两阳极母线3241连接。
高度调节机构包括提升电机、传动杆和提升杆组,提升电机、传动杆和提升杆组均设于支撑框架31的顶端,两提升杆组通过传动杆与提升电机连接,两提升杆组的底端与两阳极母线3241连接。
金属熔液收取机构4包括金属液称重组件,金属液称重组件包括自下而上设置的第一底座411、称重单元412、支撑架413和隔热板414,称重单元412包括秤盘、重力传感器、显示器、声光报警器和控制系统,重力传感器设于秤盘的四角和中央,以保证测量精度,控制系统与重力传感器、显示器和声光报警器电性连接,通过控制系统可以调节声光报警器报警的预设值,显示器用于显示称重单元412的称量数值、预设值、计数显示。
支撑架413为镂空框架,隔热板414内嵌于支撑架413的顶面上,支撑架413的底面边缘上设有第三限位块,多个第三限位块与秤盘的四周相适配,将隔热板414限定在秤盘上方,避免隔热板414移动。
第一底座411包括下框架、第三立柱和上框架,下框架通过第三立柱与上框架连接,上框架的顶面四周设有护板,护板用于锁定称重单元412,避免称重单元412在上框架平面移动。
下框架的底端设有万向轮415,以方便移动,第三立柱上设有第一把手416,第一把手416倾斜设置,能拉开推车人员与高温金属熔液的距离,提供推车人员的操作舒适度。
万向轮415上设有脚踏刹车片,当稀土金属液称重组件移动指定位置时,踩下脚踏刹车片即可完成定位,能避免稀土金属液称重组件移动,减少安全隐患。
第一底座411和支撑架413均为镂空框架结构,一方面,能减轻稀土金属液称重组件的整体重量;另一方面,能加速空气流通,为称重单元412提供良好的散热空间。
本金属液称重组件采用陶瓷纤维板和镂空的支撑架413减少高温金属熔液与秤盘之间的热传导,在高温生产的环境下可靠性高、故障率低,能提升金属熔液进行定量浇铸时生产效率低;第一底座411和支撑架413均为镂空框架结构,既能减轻稀土金属液称重组件的整体重量,又能加速空气流通,为称重单元412提供良好的散热空间;重力传感器分布在秤盘的四角和中央,能保证测量精度,控制系统能通过获得重力传感器传送的重量信号进行下一步的操作,通过控制系统可以调节声光报警器报警的预设值,显示器用于显示称重单元412的称量数值、预设值、计数显示,直观方便。
金属熔液收取机构4还包括抽液组件,抽液组件包括抽液箱421、密封盖板422和锁扣423,抽液箱421为顶部开口的倒梯形箱体,密封盖板422与抽液箱421顶部的一端铰接,密封盖板422的顶面上设有定位棱4221,锁扣423包括第二底座4231、转轴4232和第二挂钩4233,第二底座4231设于抽液箱421的侧壁上,第二挂钩4233通过转轴4232与第二底座4231铰接,第二挂钩4233的顶端设有定位槽42331,定位槽42331与定位棱4221相适配,用于扣紧密封盖板422。
抽液箱421的侧壁上设有进液口4211、抽真空口4212和泄压阀4213,进液口4211的一端与电解槽5连通,另一端在抽液箱421延伸至浇铸模具424上方,更为具体的是,进液口4211一端连接抽液管,抽液管伸入到电解槽5内,以便稀土金属熔液流入浇铸模具424中,抽真空口4212与真空气泵连接,泄压阀4213用于通入空气,以破坏抽液箱421中真空环境,方便打开密封盖板422。
密封盖板422包括开窗4222、观察管道4223和玻璃观察口4224,开窗4222开设于密封盖板422的中央,开窗4222与观察管道4223连通,玻璃观察口4224设于观察管的末端,开窗4222大于玻璃观察口4224,观察管道4223呈漏斗形向外延伸,以便于观察抽液箱421中的熔液状态。
抽液箱421的顶部开口上设有密封棱,密封盖板422的底面上设有密封槽,密封棱与密封槽相适配,以提升密封效果。
密封盖板422的顶面上设有第四把手,第四把手远离密封盖板422与抽液箱421顶部铰接的一端,用于打开密封盖板422。
锁扣423为四个,四个锁扣423分为两组,分别设于抽液箱421与密封盖板422铰接的相邻两侧面上,以锁定密封盖板422的X轴方向位置。
第二挂钩4233通过转轴4232与第二底座4231铰接,旋转第二挂钩4233,第二挂钩4233顶端的定位槽42331与密封盖板422顶端的定位棱4221配合锁定密封盖板422的X轴方向的位置,抽液箱421顶端与密封盖板422的一端铰接,锁定密封盖板422的Y轴位置,抽液箱421顶端的密封棱与密封盖板422底端的密封槽配合,密封效果好,可靠性高,能提升抽液效率,采用玻璃观察口4224快捷方便地观察观察抽液箱421中的熔液状态,能提升高温金属熔液进行定量浇铸时生产效率。
金属熔液收取机构4还包括提取组件,提取组件包括承重板431,承重板431的上端设有第二挂环432,承重板431的两端设有承重杆433,承重杆433与浇铸模具424可拆卸连接,具体表现为,承重杆433的两端插设在浇铸模具424的两侧壁上;承重板431的顶端的水平位置高于承重杆433的顶端的水平位置,承重板431上还设有限位单元434,限位单元434位于承重杆433的上方,用以限制承重杆433在浇铸模具424上移动。
限位单元434包括第三底座4341、连接杆4342、第二限位块4343,第三底座4341安装在承重板431上,连接杆4342穿过第三底座4341,且与第三底座4341滑动连接,连接杆4342与第二限位块4343固定连接,第二限位块4343位于承重杆433的上方,且设于承重板431与浇铸模具424的侧壁之间。本实施例中,第二限位块4343的宽度略小于承重板431与浇铸模具424的单边距。第二限位块4343在承重杆433的上方,即在承重板431与浇铸模具424的侧壁之间时,承重板431与浇铸模具424的一个侧壁抵接,第二限位块4343与浇铸模具424的另一个侧壁抵接,承重杆433被限制住而不能移动。第二限位块4343在承重板431上方时,承重杆433移动的距离为第二限位块4343的宽度。
第三底座4341上开有调节孔43411,连接杆4342沿着调节孔43411穿过第三底座4341,调节孔43411的孔径远大于连接杆4342的直径,以便通过连接杆4342调节第二限位块4343的高度。该结构设置,便于工人将连接杆4342按压在承重板431上,升起第二限位块4343,然后移动连接杆4342将第二限位块4343从承重杆433上移到承重板431上或者从承重板431上移动到承重杆433上。
第三底座4341为两个,相对于一个第三底座4341,两个第三底座4341能使连接杆4342更稳固。
第二限位块4343的形状与承重杆433的形状相适配,以便第二限位块4343能紧密贴合在承重杆433上。紧密贴合能使第二限位块4343充分发挥出限位的作用。
连接杆4342的远离第二限位块4343的一端设有第三把手43421,便于工人操作连接杆4342。
承重板431的两侧开有向其内部方向凹陷的减重槽4311。利于减轻提取组件的整体重量。重量减轻方便工人装卸提取组件。
第二挂环432为圆环结构,圆环结构,稳定性好。
本提取组件的工作过程如下:
(1)吊钩钩住圆环将提取组件移到浇铸模具424上方,工人将连接杆4342按压在承重板431上,第二限位块4343升高,然后移动连接杆4342将第二限位块4343移到承重板431上。然后将靠近第二限位块4343一端的承重杆433首先插入到浇铸模具424的侧壁中,直至承重板431与浇铸模具424的侧壁抵接。
(2)然后将承重杆433另一端插入到浇铸模具424的侧壁中,此时承重杆433的两端都已经插入到浇铸模具424中。
(3)再一次按压连接杆4342到承重板431上,第二限位块4343升高,然后将第二限位块4343移到承重杆433上,即放在承重板431与浇铸模具424的侧壁之间。此时承重杆433被第二限位块4343限制而不能在浇铸模具424上移动,即提取组件被牢牢固定在浇铸模具424上。
(4)将浇铸模具424从真空抬包中取出来后,移动第二限位块4343到承重板431上,将承重杆433远离第二限位块4343的一端从浇铸模具424中取出,然后取出另一端,此时完成提取组件的卸载。
本申请结构简单,且结实牢固,平衡性好,安全性高,装卸工序少,工人操作方便。
本发明使用时,先将材料准备好,以及调整好稀土电解装置,工人首先将储料仓25装满稀土氧化物,然后通过行车将储料仓25从置物架24移到下料仓21上进行加料。下料仓21加满之后,储料仓25再由行车移到置物架24上进行装料。通过储料仓25和下料仓21的设置,增加机器操作,减少人工操作,再提高加料效率的同时,提高自动化程度。将阳极母线3241上升至最高位置,将阳极炭块组通过第二固定件固定于阳极母线3241上,使阳极炭块组中阳极炭块522的水位位置高低不一样,同时,确保阳极炭块组中至少一个阳极炭块522与阴极53的距离为最佳电解反应距离,完成阳极炭块组的安装。最后将密封板121、第一侧部密封罩13安装在顶部挡烟板11上,将端部密封罩14安装在两个第二立柱16和顶部挡烟板11上,将角部挡烟板安装在第一侧部密封罩13和第二立柱16上,完成电解槽5密封准备。该稀土电解装置形成的密封空间小,保温效果好,烟气腐蚀稀土电解装置的部件少。
打开电解槽电源,螺旋下料器23不断将下料仓21的稀土氧化物输送到电解槽5内,阳极52和阴极53开始电解反应,控制系统控制高度调节机构缓缓下降,保持阳极炭块522与阴极53的距离为最佳电解反应距离,电解槽5内开始源源不断提炼出稀土金属。风扇转动,电解反应过程中产生的烟气从吸烟口112被吸入到集气罩再送到烟气净化系统中,最后排出到空气中,减少空气污染。
当阳极母线3241下降到最低的位置时,需要将阳极母线3241回位才能继续将阳极炭块522慢慢下移使之与阴极53发生反应。关掉电机槽电源,旋转螺杆,将辅助梁311紧紧靠近阳极导杆521,将夹具体3412放入第一固定件341上的第一挂钩34112,旋转第一固定件341上的调节螺钉,第一固定件341上的压紧板34123锁紧阳极导杆521,使阳极导杆521固定于的横梁242上,反向旋转第二固定件上的调节螺钉,第二固定件上的压紧板34123解锁阳极导杆521与阳极母线3241的连接,继续旋转螺杆,使阳极导杆521离开阳极母线3241,然后高度调节机构驱动阳极母线3241向上移动至最高位置。
反向旋转螺杆,使阳极导杆521紧紧靠近阳极母线3241,旋转第二固定件上的调节螺钉,第二固定件上的压紧板34123锁紧阳极导杆521,使阳极导杆521固定于阳极母线3241上,旋转第一固定件341上的调节螺钉,第一固定件341上的压紧板34123解锁阳极导杆521与辅助梁311的连接,继续反向旋转调节杆,推进辅助梁311继续向内推进,使横梁242离开与阳极导杆521的接触面,打开电解槽电源,控制系统控制高度调节机构缓缓下降,保持阳极炭块522与阴极53的距离为最佳电解反应距离。该结构简单,母线回位工序少,能迅速地对母线进行回位。
当阳极炭块组中的一个阳极炭块522消耗完后,关闭电解槽电源,取下该阳极炭块522对应的密封罩,工人将该阳极炭块522从阳极母线3241上取下,重新换成一个新的阳极炭块522。最后将密封板121安装好,重新打开电解槽电源,电解槽5继续电解反应。
当槽内稀土金属提炼满之后,取下一个密封板121,通过第一把手416将金属液称重组件和抽液组件移动到密封板121所在位置的附近,将抽液管伸入电解槽5中,通过控制系统打开真空泵,稀土金属液从电解槽5内输送到浇铸模具424中,浇铸模具424中的金属液达到一定重量时,称重单元412发出信号到控制系统,控制系统停止真空泵工作。然后通过行车将抽液组件移动到指定位置,工人拖走金属液称重组件,然后将该密封板121安装好。打开电解槽电源,电解槽5继续电解反应。
抽液组件中的金属液冷却后,打开密封盖板422,将提取组件中的承重杆433插入到浇铸模具424上,第二限位块4343限制好承重杆433,使之不能移动,然后通过行车将浇铸模具424送到指定地点进行后序加工。
本发明加料、下料、电解反应和收取金属液过程中,增加机器操作,减少人工操作,提高了生产效率,尤其是通过控制系统实现了对电解槽5的自动投料,自动电解反应,从整体上提高了自动化程度。稀土电解装置密封效果好,保温效果好,能尽量保护稀土电解装置不受烟气腐蚀。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种稀土电解装置,其特征在于,包括电解槽,所述电解槽包括中空的槽体,所述的槽体内设有多个阳极、多个阴极,每个阳极的下方对应设有一个阴极,每个阳极的上端设有一个阳极导杆;所述槽体的上方安装有支架,所述支架与所述槽体之间设有密封机构,所述支架上安装有下料机构和母线机构;
所述下料机构包括安装在支架上的中空的下料仓,所述下料仓的下方设有螺旋下料器;所述下料机构还设有储料仓,以便对下料仓进行加料;
所述密封机构包括安装在支架上的顶部挡烟板,顶部挡烟板与槽体之间设有第一侧部密封罩、第二侧部密封罩和端部密封罩,第一侧部密封罩和支架之间设有角部密封罩;所述顶部挡烟板、端部密封罩、支架、第一侧部密封罩、第二侧部密封罩和槽体共同围成一个密封腔;
所述母线机构包括母线控制组件和母线回位组件,所述母线回位组件设于母线控制组件的一侧,所述母线回位组件包括安装在支架一侧的辅助梁,所述辅助梁位于密封机构的上方,且在支架上沿垂直于辅助梁的方向移动,所述辅助梁上设有多个与所述阳极导杆一一对应的第一固定件;
所述稀土电解装置还包括金属熔液收取机构,所述金属熔液收取机构包括金属液称重组件,所述金属液称重组件上方放置有抽液组件;
所述下料机构还包括置物架,以便放置储料仓,所述储料仓内设置有筛网;所述储料仓的下端设有挡板,所述挡板插设于储料仓中,且与储料仓滑动连接;
所述螺旋下料器包括带有圆柱形空腔的壳体,壳体上设有与下料口连通的进料口和用于供物料流入电解槽槽体内的出料口,壳体的空腔内设有用于将壳体内的物料输送至出料口所在位置的输料螺纹柱;
所述下料仓内设有喷气嘴,所述喷气嘴靠近螺旋下料器设置,所述稀土电解装置还包括控制系统,所述控制系统用以控制喷气嘴按设定时间值进行喷气。
2.根据权利要求1所述的稀土电解装置,其特征在于,所述第二侧部密封罩包含多个密封板,所述密封板与所述顶部挡烟板可拆卸连接,所述密封板与阳极导杆一一对应。
3.根据权利要求2所述的稀土电解装置,其特征在于,所述密封板包括第一直板和第二直板,所述第一直板向下倾斜设置,所述第二直板由第一直板的底端向下弯折延伸而形成,所述第二直板与水平面之间的夹角为钝角。
4.根据权利要求3所述的稀土电解装置,其特征在于,第一直板、第二直板、第一侧部密封罩、角部密封罩和端部密封罩由内向外均依次设置有保护层、隔热层和固定层。
5.根据权利要求4所述的稀土电解装置,其特征在于,所述金属液称重组件包括自下而上设置的第一底座、称重单元、支撑架和隔热板,所述第一底座的一侧设有第一把手,所述第一底座的下端设有万向轮,所述称重单元与所述控制系统电性连接。
6.根据权利要求5所述的稀土电解装置,其特征在于,所述抽液组件包括:包括抽液箱、密封盖板和锁扣,所述密封盖板与抽液箱顶部的一端铰接,所述锁扣设置在抽液箱上,用以将所述抽液箱与密封盖板锁紧,抽液箱中设有浇铸模具,抽液箱的侧壁上设有进液口、抽真空口和泄压阀,所述进液口与电解槽连通,所述抽真空口与真空气泵连接,所述泄压阀用于通入空气。
7.根据权利要求6所述的稀土电解装置,其特征在于,母线控制组件设有阳极大母线,阳极大母线上设有高度调节机构,控制系统通过高度调节机构控制阳极大母线驱动阳极向下移动,以保证电解过程阳极与阴极之间的距离保持不变。
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