CN115573005A - 一种下阴极稀土电解槽 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种下阴极稀土电解槽，涉及稀土熔盐电解技术领域。主要采用的技术方案为：所述下阴极稀土电解槽包括：槽体、配套系统、智能控制系统；其中，配套系统包括加料系统和出金属系统；其中，加料系统用于向槽体内输送原料；出金属系统用于将槽体内的稀土金属导出，并进行铸锭处理；智能控制系统与加料系统、出金属系统连接，用于控制加料系统向槽体内加料、控制出金属系统将槽体内的稀土金属导出。本发明主要用于实现下阴极稀土电解槽的自动连续、稳定高效、清洁绿色生产。

Description

一种下阴极稀土电解槽

技术领域

本发明涉及一种稀土熔盐电解技术领域，特别是涉及一种下阴极稀土电解槽。

背景技术

当前，熔盐电解法已广泛应用于大规模工业化生产稀土金属及其合金，如金属镧、铈、镨、钕、混合稀土金属、镝铁合金、钕铁合金、钆铁合金、钬铁合金等。氟化物熔盐体系氧化物电解工艺已成为主流生产工艺，电解槽规模多为4000-6000A，同时万安培槽型已在国内一些规模企业投产运行，个别企业单槽容量达到25000A，稀土金属收率达到92％以上，电流效率在70-80％。

本发明的发明人发现现有的氟化物熔盐体系稀土电解槽至少存在如下技术问题：

(1)现有的氟化物熔盐体系稀土电解槽都是沿用上世纪设计，采用敞开式电解槽、上挂阴极，加料过程多为人工加料。虽然，目前部分大型稀土厂实现了机械化加料，但出金属的主流方式仍然是采用人工舀出或者抱锅式出料，相关过程中的自动化程度极低，大大影响了产品质量及产品稳定性，而且劳动强度大、工作环境恶劣、对操作工人要求极高。

(2)氟化物熔盐体系氧化物电解均使用石墨做阳极，经过一次电化学反应和二次化学反应，会产生高热量的一氧化碳气体、二氧化碳气体，在特别高温条件下，会产生氟化氢气体和氟碳化合物，其中，氟化氢是一种一元弱酸。氟化氢及其水溶液均有毒性，容易使骨骼、牙齿畸形，氢氟酸可以透过皮肤被黏膜、呼吸道及肠胃道吸收，对人体危害严重。此外，氟化物熔盐体系氧化物电解过程中产生的四氟化碳气体，是一种温室气体，其造成温室效应的作用是二氧化碳的数千倍。

在电解制备时，进料和出料的操作过程中，随着密闭室门的开闭和人员的操作，烟气会大量散逸到周围环境并且进入人体，对操作人员造成严重损害。

目前主流火法冶金的车间内防腐蚀和污染的措施大都是被动的隔离设备与电解槽体，操作人员穿着厚重的防护措施等方式来降低氟化氢气体的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种下阴极稀土电解槽，主要目的在于提高下阴极稀土电解槽的自动化程度。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明的实施例提供一种下阴极稀土电解槽，其中，所述下阴极稀土电解槽包括：

电解槽，所述电解槽包括槽体；

配套系统，所述配套系统包括加料系统和出金属系统；其中，所述加料系统用于向所述槽体内输送原料；所述出金属系统用于将所述槽体内的稀土金属导出，并进行铸锭处理；

智能控制系统，所述智能控制系统与所述加料系统、出金属系统连接，用于控制所述加料系统向所述槽体内加料、控制所述出金属系统将所述槽体内的稀土金属导出。

优选的，所述出金属系统包括：

导流装置，所述导流装置具有第一端和第二端；其中，在出金属时，将导流装置伸到电解槽内，使得导流装置的第一端位于槽体外、第二端位于槽体内的靠近底部的位置处；

铸锭装置，所述铸锭装置与所述导流装置的第一端密封连接，用于对导流装置导出的稀土金属进行铸锭处理；其中，所述铸锭装置上设置有惰性气体通入结构；

真空装置，所述真空装置与所述铸锭装置连通，用于对所述铸锭装置、导流装置进行抽真空；

其中，在出金属时，通过向铸锭装置、导流装置内输送惰性气体，将导流装置伸到电解槽内的靠近槽体底部的位置处；然后，通过真空装置对铸锭装置、导流装置进行抽真空，此时，所述导流装置便能吸取所述槽体内的液态状的稀土金属，并导流至所述铸锭装置内，以进行冷却铸锭；

优选的，所述出金属系统还包括：

惰性气体装置，所述惰性气体装置与所述铸锭装置的惰性气体通入结构连通；其中，在出金属前，所述惰性气体装置用于向铸锭装置、导流装置输送惰性气体，以排除铸锭装置及导流装置中的空气，以避免液态稀土金属与空气中的氧气反应，污染稀土金属。

优选的，所述导流装置从所述电解槽的顶部纵向伸入到所述槽体内的靠近底部的位置处；或所述导流装置从所述槽体的侧壁上的靠近底部的位置处横向伸入到所述槽体内的靠近底部的位置处；优选的，所述导流装置包括导流管。

优选的，所述出金属系统还包括可移动装置；其中，所述铸锭装置、真空装置均安装在所述可移动装置上，以将出金属系统移动至合适的出金属操作区域；进一步优选的，所述惰性气体装置安装在所述可移动装置上。

优选的，所述铸锭装置内设置有冷却系统，用于提高液态状的稀土金属的冷却速度，提高出金属效率。

优选的，所述出金属系统还包括烘干装置，所述烘干装置用于在出金属之前，对所述铸锭装置进行加热，以去除铸锭装置中的水分，避免液态的稀土金属与水分反应而污染稀土金属。

优选的，所述出金属系统还包括加热器，用于在出金属之前，对所述导流装置进行加热，以去除导流装置中的水分，避免液态的稀土金属与水分反应而污染稀土金属。

优选的，所述铸锭装置为密闭腔体结构；优选的，所述铸锭装置上设置有观察窗，用于观察所述铸锭装置内的稀土金属的状态。

优选的，所述智能控制系统用于调控所述出金属系统的出金属制度，优选的，所述智能控制系统用于控制所述出金属系统的出金属操作。

优选的，所述加料系统包括：

定量装置，所述定量装置用于称量电解原料，并记录电解原料的加入量；

送料装置，所述送料装置包括驱动机构和送料槽；其中，所述驱动机构和所述送料槽连接，并能驱动所述送料槽翻转；

加料平台，所述加料平台具有相对设置的第一端和第二端；其中，所述送料装置的驱动机构与所述加料平台滑动连接，用于驱动所述送料装置在所述加料平台上滑动；其中，当所述送料装置位于所述加料平台的第一端时，所述送料槽位于所述定量装置的输料口的下方；

投料装置，所述投料装置与所述电解槽的内部连通；其中，当所述送料装置滑动至所述加料平台的第二端时，所述送料槽位于所述投料装置的上方，通过驱动所述送料槽翻转，以将电解原料投入所述投料装置中，进而投入至所述电解槽的槽体内。

优选的，所述智能控制系统与所述定量装置连接，用于向定量装置发送开始称取电解原料的信号、每次称取设定质量的电解原料的信号。

优选的，所述智能控制系统与所述送料装置的驱动机构连接，用于向驱动机构发动信号，对驱动机构进行控制。

优选的，所述加料系统还包括：烘干仓和储料仓；其中，所述烘干仓用于对电解原料进行烘干处理；所述储料仓用于储存烘干处理后的电解原料，并向所述定量装置输送电解原料。

优选的，所述定量装置、送料装置及加料平台均位于冷却密闭装置中；进一步优选的，所述冷却密闭装置为气水冷却密闭装置。

优选的，所述槽体的上端敞口；优选的，所述槽体的侧壁和底壁从外到内依次设置为外壳层、保温层、内壳层、槽内衬；其中，所述槽内衬的底部铺设有防渗层；优选的，以重量份计，所述防渗层包括：65-95重量份的稀土氧化物、5-20重量份的稀土氟化物、大于0且小于等于15重量份的辅助材料；其中，所述辅助材料包括助熔剂、添加剂、粘结剂中的一种或几种；优选的，所述槽体的侧壁的上端部连接有槽盖板；且所述槽盖板上设置有开口，所述开口与所述槽体的上端敞口上下对应；优选的，开口的形状、大小与所述槽体的上端敞口适配。

优选的，所述配套系统还包括槽罩系统，其中，所述槽罩系统包括：

槽罩，所述槽罩用于罩设所述槽体的上端，以使所述电解槽的内部呈封闭的环境；优选的，所述槽罩系统还包括槽罩驱动机构；其中，所述槽罩驱动机构与所述槽罩连接，用于驱动所述槽罩打开或封闭所述槽体；进一步优选的，所述智能控制系统与所述槽罩驱动机构连接，用于控制所述槽罩驱动机构。

优选的，所述配套系统还包括粉尘回收与废气处理系统，用于收集电解过程中产生的烟尘，并除去电解过程中产生的有害废气。

优选的，所述粉尘回收与废气处理系统，包括：

集气罩，所述集气罩用于收集电解过程中产生的烟尘、废气；

烟尘通道，所述烟尘通道的一端与所述集气罩连通；

除尘装置，所述除尘装置与所述烟尘通道的另一端连通，用于进行除尘处理；

物料暂存装置，所述物料暂存装置与所述除尘装置连通，用于暂存除尘后的物料；

喷淋装置，所述喷淋装置与所述除尘装置连通，用于去除电解过程中产生的有害废气；

排气系统，所述排气系统与所述喷淋装置连通，用于将喷淋装置处理后的废气排出。

进一步优选的，当所述电解槽还包括槽罩系统时，所述集气罩位于所述槽罩内，且所述烟尘通道的一端位于所述槽罩内，另一端位于所述槽罩外。

进一步优选的，所述智能控制系统与所述粉尘回收与废气处理系统连接，用于控制所述粉尘回收与废气处理系统工作。

优选的，所述下阴极稀土电解槽还包括：

阴极组结构，所述阴极组结构设置于所述槽体的底部；

阳极组结构，所述阳极组结构从所述电解槽的顶部伸入所述槽体内；

优选的，所述阴极组系统包括：液态金属、金属坩埚、阴极导电棒；其中，液态金属位于所述金属坩埚中；阴极导电棒与金属坩埚的外底部连接；优选的，所述液态金属选用镧、铈、镨、钕金属的一种或几种混合金，优选的，所述金属坩埚的材质为钽、钨、钼中一种或几种的复合材料；优选的，所述阴极导电棒的材质为钛、钼、钨、钽、不锈钢中的任一种；优选的，所述阴极组结构穿过所述槽体的底壁，且与所述槽体的底壁密封连接；所述阴极组结构的阴极导电棒用于通过导电部件、母线转接系统与电源系统连接；

优选的，所述阳极组结构包括阳极、阳极爪及阳极导电棒；其中，所述阳极和阳极爪连接；所述阳极爪和阳极导电棒连接；优选的，所述阳极为石墨阳极或金属陶瓷阳极；优选的，所述阳极为块状或棒状；优选的，所述阳极爪的材质为铸铁或不锈钢；所述阳极导电棒为铸铁、不锈钢、铝、铜中的任一种；优选的，所述阳极导电棒用于通过导电部件、母线转接系统与电源系统连接。

优选的，所述配套系统还包括极距调控系统，通过控制阳极的升降，对阳极和阴极之间的极距进行调整。

优选的，所述极距调控系统包括：

升降装置，所述升降装置具有相对设置的第一端和第二端；其中，所述升降装置的第一端与所述阳极连接，用于控制所述阳极的升降；

定位器，所述定位器位于所述升降装置的第二端，用于监控所述阳极的位移；

称重机构，所述称重机构安装在所述升降装置的第一端，用于对阳极进行称重。

优选的，所述智能控制系统与所述升降装置、定位器、称重机构连接，用于接受定位器和称重机构反馈的极距与阳极损耗实时状态，并根据实时状态控制升降装置，以控制极距均一稳定。

优选的，所述升降装置包括升降结构和驱动机构；其中，所述驱动机构与所述升降结构连接，用于驱动升降结构升降；优选的，所述驱动机构置于冷却密闭装置中。

优选的，所述称重机构置于冷却密闭装置中。

优选的，所述配套系统还包括成分检测系统，其中，所述成分检测系统与所述智能控制系统连接，用于实时检测并记录槽体内的液态稀土金属和熔盐成分含量值，并向所述智能控制系统反馈；所述智能控制系统根据反馈的信息，监控稀土金属的纯净度并调整加料系统参数，以保证电解槽持续稳定运行。

优选的，所述配套系统还包括温度检测系统；其中，所述温度检测系统包括连续测温系统和瞬时测温系统；其中，所述连续测温系统实时监测并记录阴极和阳极之间电解反应区的温度；所述瞬时测温系统监测并记录槽体内不同区域的温度，以有效反馈电解槽运行状态。优选的，所述连续测温系统、瞬时测温系统与所述智能控制系统连接，用于将记录的温度反馈给所述智能控制系统。

优选的，所述智能控制系统包括：

控制柜，所述控制柜与所述配套系统连接，用于实时记录并存储槽体内的实时电流值、电压值、电解温度值、稀土金属与熔盐成分含量值、氧化物与氟化物的加入速率和电解质水平数据，并通过稀土电解智能控制算法设定稀土电解过程工艺参数的最优控制区间，以实时调控加料制度、极距调控制度、电解温度制度、出金属制度；优选的，所述配套系统包括电源系统、加料系统、极距调控系统、出金属系统、成分检测系统、温度监测系统。

优选的，所述智能控制系统还包括：

客户端，所述客户端与所述控制柜无线连接，用于记录并显示槽体内的实时电流值、电压值、电解温度值、稀土金属与熔盐成分含量值、氧化物与氟化物加入速率和电解质水平数据，以通过所述客户端能实时调控加料制度、极距调控制度、电解温度制度、出金属制度。

与现有技术相比，本发明的一种下阴极稀土电解槽至少具有下列有益效果：

本发明实施例提供一种下阴极稀土电解槽，通过设置加料系统、出金属系统及智能控制系统，通过上述设置，只需采用智能控制系统控制加料系统向槽体内加料、控制出金属系统将槽体内的稀土金属导出，而无需人工投料、人工舀出或者抱锅式出料，从而提高了下阴极稀土电解槽的自动化程度，降低了工人的劳动强度。

进一步地，本发明实施例提供的下阴极稀土电解槽，通过将出金属系统设计成包括导流装置、铸锭装置及真空装置；在出金属时，通过需向铸锭装置、导流装置内输送惰性气体，将导流装置的第二端伸入槽体内，并位于靠近槽底的位置处，然后通过真空装置对铸锭装置、导流装置进行抽真空，在真空负压的作用下，导流装置便能吸取所述槽体内的液态状的稀土金属，并导流至所述铸锭装置内，以进行冷却铸锭。由此可见，本发明实施例设计的出金属系统不仅能实现下阴极稀土电解槽的自动出金属(无需人工出金属)，关键还构思巧妙、结构简单、易于控制、且实用性强。较佳地，智能控制系统通过判断电解槽内的液位、电解时间、槽电压等数据，调控出金属制度；进一步根据调控的出金属制度，控制出金属系统进行出金属操作。

进一步地，本实施例提供的下阴极稀土电解槽，通过将加料系统设计成包括定量装置、送料装置、加料平台及投料装置，这样设置在向电解槽加料时，通过定量装置称量所需的加料量，然后输入到送料槽中，送料槽在驱动机构的驱动下，从加料平台的第一端移动至第二端，并位于投料装置的上方，最后，驱动机构驱动送料槽翻转，将电解原料倒入投料装置中，进而进入到电解槽内部。由此可见，本实施例设计的加料系统以简单巧妙的结构实现了下阴极稀土电解槽的自动加料。在此，定量装置用于准确称量电解原料，记录电解原料加入量，实现原料的定量持续加入，避免由于原料加入量过少产生阳极效应生成氟碳气体污染环境，或由于原料加入量过多造成稀土金属纯净度降低，同时亦有利于电解槽的稳定运行控制。送料装置用于连续稳定地将电解原料加入电解槽中；驱动机构用于保证加料系统的持续稳定运行。进一步地，定量装置、加料平台和送料装置均位于冷却密闭装置中，以避免高温和腐蚀性气体对元器件的损伤，造成设备运行不稳定。

进一步地，本发明实施例提供的下阴极稀土电解槽，通过设置槽罩系统，使下阴极稀土电解槽在电解时能处于一个封闭的环境中，从而能避免电解产生的烟气和废气散逸到周围环境中而污染环境、以及避免对工作人员造成严重损害。

进一地，本发明实施例提供的一种下阴极稀土电解槽，配套系统还包括粉尘回收与废气处理系统，包括集气罩、烟尘通道、除尘装置、物料暂存装置、喷淋装置及排气系统。其中，集气罩用于收集电解过程中产生的烟尘、废气。烟尘通道的一端与集气罩连通。除尘装置与烟尘通道的另一端连通，用于进行除尘处理。物料暂存装置与除尘装置连通，用于暂存除尘后的物料。喷淋装置与除尘装置连通，用于去除电解过程中产生的有害废气(氟化氢等有害气体)。排气系统与喷淋装置连通，用于将喷淋装置处理后的废气排出。在此，本实施例提供的粉尘回收与废气处理系统能够很好地对电解过程产生的烟尘进行收集、回收，并除去有害废气，从而能避免烟气对工作人员损害，从而很好地保护工作人员和环境。

进一步地，本发明实施例提供的一种下阴极稀土电解槽，通过设计极距调控系统通过控制阳极的升降，对阳极和阴极之间的极距进行调整，以使电解时的极距均一稳定。进一步地，将极距调控系统设计成：升降装置(如，丝杠机构、滑轮机构、齿条机构或油/气缸系统)、定位器、称重机构。称重机构和定位器可以有效反馈极距与阳极损耗实时状态，有利于智能控制系统准确控制极距均一稳定，避免电解过程中阳极损耗造成极距增大造成能耗升高。较佳地，称重机构和升降装置中的驱动机构均置于冷却密闭装置(气/水冷却装置)中，相当于处在一个密闭的环境，从而能避免高温和腐蚀性气体对元器件的损伤，造成设备运行不稳定。

进一步地，本发明实施例提供的一种下阴极稀土电解槽，配套系统还包括成分检测系统，其中，成分检测系统与智能控制系统连接，用于实时检测并记录槽体内的液态稀土金属和熔盐成分含量值，并向智能控制系统反馈。智能控制系统根据反馈的信息，监控稀土金属纯净度并调整加料系统的参数，以保证电解槽持续稳定运行。

进一步地，本发明实施例的配套系统还包括温度检测系统；其中，温度检测系统包括连续测温系统和瞬时测温系统；其中，连续测温系统实时监测并记录阴极和阳极之间电解反应区的温度；瞬时测温系统监测并记录槽体内不同区域的温度，以有效反馈电解槽的运行状态。较佳地，连续测温系统、瞬时测温系统与智能控制系统连接，用于将记录的温度反馈给所述智能控制系统。

综上，本发明实施例提供一种下阴极稀土电解槽；其中，电解槽下阴极结构设计，使得稀土金属直接在槽底部原位析出，稀土金属溶解损失及二次氧化率降低，稀土金属纯净度提高，电解槽的槽电压降低、电流效率提高，实现稀土金属高纯净低能耗生产。设计的加料系统、出金属系统及智能控制系统，实现了自动化加料、出金属，提高了下阴极稀土电解槽的自动化。槽罩系统和粉尘回收与废气处理设计，提高了稀土氧化物的利用率，降低了氟化氢等有害气体的排放量、电解过程的热量损失以及石墨阳极的氧化烧损，实现了稀土金属的节能绿色生产。配套系统(槽罩系统、电源系统、加料系统、极距调控系统、出金属系统、粉尘回收与废气处理系统、成分检测系统、温度监测系统)配合智能控制系统，实现了：记录并储存实时电流值、电压值、电解温度值、稀土金属与熔盐成分含量值、氧化物与氟化物加入速率和槽内电解质水平数据，通过稀土电解智能控制算法设定稀土电解过程工艺参数最优控制区间，实时调控加料制度、极距调控制度、电解温度制度、出金属制度，实现了稀土金属智能化稳态电解，有效降低了能耗和有害气体的排放，提高了稀土金属纯净度和产品稳定性。液态下阴极可控稀土电解槽的设计促进了稀土电解槽大型化发展，有利于稀土电解行业转型升级。综上所述，本发明实现了下阴极稀土电解槽的自动连续、稳定高效、清洁绿色生产。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明的实施例提供的一种下阴极稀土电解槽的结构示意图；

图2是本发明的实施例提供的一种出金属系统的结构示意图；

图3是本发明的实施例提供的另一种出金属系统的结构示意图；

图4是本发明的实施例提供的一种加料系统的结构示意图；

图5是本发明的实施例提供的一种极距调控系统的结构示意图。

图6是本发明的实施例提供的一种粉尘回收与废气处理系统的结构示意图；

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

实施例1

本实施例提供一种下阴极稀土电解槽，其中，如图1所示，本实施例的下阴极稀土电解槽包括：电解槽、配套系统及智能控制系统10。其中，电解槽包括槽体。配套系统包括加料系统2和出金属系统3；其中，加料系统2用于向槽体内输送原料。出金属系统3用于将槽体内的稀土金属导出，并进行铸锭处理。智能控制系统10与加料系统2、出金属系统3连接，用于控制所述加料系统2向槽体内加料、控制所述出金属系统3将所述槽体内的稀土金属导出。

本实施例提供一种下阴极稀土电解槽，通过设置加料系统2、出金属系统3及智能控制系统10，通过上述设置，只需智能控制系统10控制加料系统2向槽体内加料、控制出金属系统3将所述槽体内的稀土金属导出，无需人工投料、人工舀出或者抱锅式出料，从而提高了下阴极稀土电解槽的自动化程度，降低了工人的劳动强度。

另外，关于下阴极稀土电解槽，在此对“下阴极”说明如下：“下阴极”指的是阴极位于电解槽的底部。电解槽的下阴极结构设计，使稀土金属直接在槽底部原位析出，使稀土金属溶解损失及二次氧化率降低，稀土金属纯净度提高，电解槽槽电压降低、电流效率提高，实现稀土金属高纯净低能耗生产。

实施例2

较佳地，本实施例提供一种下阴极稀土电解槽，如图1-3所示，与实施例1相比，本实施例将出金属系统3设计成如下结构：

本实施例的出金属系统3包括导流装置31、铸锭装置32及真空装置38。导流装置31具有第一端和第二端；其中，在出金属时，将导流装置31伸到电解槽内，使得导流装置31的第一端位于槽体外、第二端位于槽体内的靠近底部的位置处。铸锭装置32与导流装置31的第一端连通，且密封连接，用于对导流装置31导出的稀土金属进行进行铸锭处理；其中，铸锭装置32上设置有惰性气体通入结构。真空装置38与铸锭装置32连通，用于对铸锭装置32、导流装置31进行抽真空。

在此，本实施例提供的下阴极稀土电解槽，通过将出金属系统设计成包括导流装置31、铸锭装置32及真空装置38；在出金属时，通过向铸锭装置32、导流装置31内输送惰性气体，将导流装置31的第二端伸入槽体内，并位于靠近槽底的位置处，然后通过真空装置38对铸锭装置32、导流装置31进行抽真空，在真空负压的作用下，导流装置31便能吸取所述槽体内的液态状的稀土金属，并导流至铸锭装置32内，以进行冷却铸锭。由此可见，本实施例设计的出金属系统不仅能实现下阴极稀土电解槽的自动出金属，关键还构思巧妙、结构简单、易于控制、且实用性强。

较佳地，本实施例的出金属系统还包括：惰性气体装置37和真空装置38。其中，惰性气体装置37与铸锭装置32的惰性气体通入结构连通；其中，在出金属前，惰性气体装置37用于向铸锭装置32、导流装置31输送惰性气体，以排除铸锭装置32及导流装置31中的空气，从而避免液态稀土金属与空气中的氧气反应，污染稀土金属。真空装置38与铸锭装置32连通，用于对铸锭装置32、导流装置31进行抽真空。

较佳地，本实施例的导流装置31从所述电解槽的顶部纵向伸入到所述槽体内的靠近底部的位置处(若出金属系统3的导流装置31是从电解槽的顶部纵向伸入到槽体内的靠近底部的位置处，则该出金属系统为顶出金属系统)。或导流装置31从槽体的侧壁上的靠近底部的位置处横向伸入到槽体内的靠近底部的位置处(若出金属系统3的导流装置31是从槽体的侧壁上的靠近底部的位置处横向伸入到槽体内的靠近底部的位置处，则该出金属系统为底出金属系统)。在此，出金属系统包括顶出金属系统和/或底出金属系统。

较佳地，本实施例的导流装置31包括导流管。导流装置的材质为钛、钼、钨、钽、不锈钢中的任一种。

较佳地，本实施例的出金属系统还包括可移动装置35；其中，铸锭装置32安装在可移动装置35上，以将铸锭装置32移动至合适的出金属操作区域；进一步优选的，惰性气体装置37、真空装置38均安装在可移动装置上35。在此需要说明的是：若出金属系统为顶出金属系统，则铸锭装置32通过支架安置在可移动装置35上。若金属系统为底出金属系统，则铸锭装置直接安置在可移动装置35上。

较佳地，本实施例进一步对铸锭装置32进行如下设计：铸锭装置32包括内设置有冷却系统34，用于提高液态状的稀土金属的冷却速度，提高出金属效率。出金属系统3还包括烘干装置35，烘干装置35用于在出金属之前，对铸锭装置32进行加热，以去除铸锭装置32中的水分，避免液态的稀土金属与水分反应而污染稀土金属。较佳地，出金属系统3还包括加热器39，用于在出金属之前，对所述导流装置进行加热，以去除导流装置中的水分，避免液态的稀土金属与水分反应而污染稀土金属。

较佳地，铸锭装置32上设置有观察窗36，用于观察铸锭装置32内的稀土金属的状态。

较佳地，智能控制系统10用于调控所述出金属系统的出金属制度，较佳地，智能控制系统10用于控制出金属系统的出金属操作。智能控制系统10通过判断电解槽内的液位、电解时间、槽电压等数据，调控出金属制度；进一步根据调控的出金属制度，控制出金属系统进行出金属操作。

实施例3

较佳地，本实施例提供一种下阴极稀土电解槽，如图1和图4所示，在上述实施例的基础上，本实施例将加料系统2设计成如下结构：

本实施例的加料系统包括定量装置21、送料装置22、加料平台23及投料装置。其中，定量装置21用于称量电解原料，并记录电解原料的加入量。送料装置22包括驱动机构222和送料槽221；其中，驱动机构222和送料槽221连接，能驱动送料槽221翻转。加料平台23具有相对设置的第一端和第二端；其中，送料装置22的驱动机构222与加料平台23滑动连接，用于驱动送料装置22在加料平台23上滑动；其中，当送料装置22位于加料平台23的第一端时，送料槽221位于定量装置21的输料口的下方。投料装置与电解槽的内部连通；其中，当送料装置22滑动至加料平台23的第二端时，送料槽221位于投料装置的上方，通过驱动机构222驱动送料槽221翻转，以将电解原料投入投料装置中，进而投入至所述电解槽的槽体内。较佳地，投料装置包括投料斗。

在此，本实施例提供的下阴极稀土电解槽，通过将加料系统设计成包括定量装置21、送料装置22、加料平台23及投料装置，这样设置在向电解槽加料时，通过定量装置21称量所需的加料量，然后输入到送料槽221中，送料槽221在驱动机构的驱动下，从加料平台23的第一端移动至第二端，并位于投料装置的上方，最后，驱动机构驱动送料槽221翻转，将电解原料倒入投料装置中，进而进入到电解槽内部。由此可见，本实施例设计的加料系统以简单巧妙的结构实现了下阴极稀土电解槽的自动加料。

在此，定量装置21用于准确称量电解原料，记录电解原料的加入量，实现原料的定量持续加入，避免由于原料加入量过少而产生阳极效应生成氟碳气体污染环境，或由于原料加入量过多造成稀土金属纯净度降低，同时亦有利于电解槽的稳定运行控制。送料装置22用于连续稳定地将电解原料加入电解槽中；驱动机构221用于保证加料系统的持续稳定运行。定量装置21、加料平台23和送料装置22均位于冷却密闭装置24中；进一步优选的，所述冷却密闭装置24为气水冷却装置，以避免高温和腐蚀性气体对元器件的损伤，造成设备运行不稳定。在此，冷却密闭装置24(气水冷却装置)整体是由金属壳体制备的密封容置空间；然后，金属壳体外布置气水冷却结构。

较佳地，所述加料系统还包括：烘干仓25和储料仓26；其中，烘干仓25用于对电解原料进行烘干处理；储料仓26用于储存烘干处理后的电解原料，并向定量装置21输送电解原料。在此，烘干仓25对电解原料进行烘干，可有效避免物料称重不准确及物料中水分与高温电解质反应生成氟化氢有害气体，同时可有效避免加料过程中物料堵塞的问题。储料仓26分为氧化物储料仓和氟化物储料仓；储料仓26用于储备电解原料，保证及时供应电解过程所需电解原料。

智能控制系统10通过当前的电解状态(以电解温度和生成气泡状态为主)，给定一个最佳加料量，智能控制系统10会对定量装置21的加料量进行精细控制。较佳地，智能控制系统10与定量装置21连接，用于向定量装置21发送开始称取电解原料的信号、每次称取设定质量的电解原料的信号。智能控制系统10与送料装置22的驱动机构222连接，用于向驱动机构发动信号，对驱动机构进行控制。

实施例4

较佳地，本实施例提供一种下阴极稀土电解槽，如图1所示，在上述实施例的基础上，本实施例进一步将槽体设计成如下结构：

槽体的上端敞口。槽体的侧壁和底壁从外到内依次设置为外壳层1-1、保温层1-2、内壳层1-3、槽内衬1-4。其中，槽内衬1-4的底部铺设有防渗层1-5。

较佳地，以重量份计，所述防渗层1-5包括：65-95重量份的稀土氧化物、5-20重量份的稀土氟化物、大于0且小于等于15重量份的辅助材料；其中，所述辅助材料包括助熔剂、添加剂、粘结剂中的一种或几种。在此，该防渗材料是本发明人的前期技术，具体内容参见申请号为202210789727.7的专利申请。在此，防渗层1-5采用上述防渗材料，能有效阻止电解过程中高温熔盐电解质渗透到槽体外，保护槽体外部的保温材料，从而提高电解槽体的保温性能及使用寿命，并有效降低熔盐电解工艺的成本。

较佳地，槽体的侧壁的上端部连接有槽盖板1-8；且槽盖板1-8上设置有开口，开口与槽体的上端敞口上下对应；优选的，开口的形状、大小与所述槽体的上端敞口适配。

实施例5

较佳地，本实施例提供一种下阴极稀土电解槽，如图1所示，在上述实施例的基础上，本实施例进一步设计如下：

本实施例的配套系统还包括槽罩系统，其中，所述槽罩系统包括槽罩5，其中，槽罩5用于罩设于槽体的上端，以使所述电解槽的内部呈封闭的环境。

较佳地，槽罩系统还包括槽罩驱动机构；其中，所述槽罩驱动机构与槽罩5连接，用于驱动槽罩5打开或封闭槽体。进一步优选的，智能控制系统10与槽罩驱动机构连接，用于控制所述槽罩驱动机构。

在此，本实施例提供的阴极稀土电解槽，通过设置槽罩系统，使下阴极稀土电解槽在电解时能处于一个封闭的环境中，从而能避免电解产生的烟气和废气散逸到周围环境中而污染环境、以及避免对工作人员造成严重损害。

实施例6

较佳地，本实施例提供一种下阴极稀土电解槽，如图1和图6所示，在上述实施例的基础上，本实施的配套系统还包括粉尘回收与废气处理系统4，用于收集电解过程中产生的烟尘，并除去电解过程中产生的有害废气。

较佳地，本实施例的粉尘回收与废气处理系统，包括集气罩41、烟尘通道42、除尘装置43、物料暂存装置44、喷淋装置45及排气系统46。其中，集气罩41用于收集电解过程中产生的烟尘、废气。烟尘通道42的一端与集气罩41连通。除尘装置43与烟尘通道42的另一端连通，用于进行除尘处理。物料暂存装置44与除尘装置43连通，用于暂存除尘后的物料。喷淋装置45与除尘装置43连通，用于去除电解过程中产生的有害废气(氟化氢等有害气体)。排气系统46与喷淋装置45连通，用于将喷淋装置45处理后的废气排出。

进一步优选的，当电解槽还包括槽罩系统时，集气罩41位于槽罩5内，且烟尘通道42的一端位于槽罩5内，另一端位于槽罩5外。

在此，本实施例提供的粉尘回收与废气处理系统能够很好地对电解过程产生的烟尘进行收集、回收，并除去有害废气，从而能避免烟气对工作人员损害，从而很好地保护工作人员和环境。

较佳地，所述智能控制系统10与粉尘回收与废气处理系统4连接，用于控制粉尘回收与废气处理系统4工作。

实施例7

较佳地，本实施例提供一种下阴极稀土电解槽，如图1所示，在其他实施例的基础上，本实施例的下阴极稀土电解槽中的阴极组结构1-6、阳极组结构设计如下：阴极组结构1-6设置于槽体的底部。阳极组结构从电解槽的顶部伸入槽体内。

较佳地，阴极组系统包括：液态金属、金属坩埚、阴极导电棒；其中，液态金属位于金属坩埚中；阴极导电棒与金属坩埚的外底部连接。所述液态金属选用镧、铈、镨、钕金属的一种或几种混合金。金属坩埚的材质为钽、钨、钼中一种或几种的复合材料。阴极导电棒的材质为钛、钼、钨、钽、不锈钢中的任一种。阴极组结构穿过槽体的底壁，且与槽体的底壁密封连接(坩埚与槽体的底壁密封连接，坩埚的上端位于所述槽体内，坩埚的下端位于槽体外)。阴极组结构的阴极导电棒用于通过导电部件、母线转接系统与电源系统连接。本实施例中采用的阴极导电棒设计可提高阴极导电棒的材料材质与金属坩埚材料的接触性能，降低阴极组件结构的电压，从而使电解能够在较低电压下正常进行，降低能耗。

较佳地，阳极组结构包括阳极1-7、阳极爪及阳极导电棒；其中，阳极1-7和阳极爪连接；阳极爪和阳极导电棒连接。阳极为石墨阳极或金属陶瓷阳极。阳极为块状或棒状。阳极爪的材质为铸铁或不锈钢。阳极导电棒为铸铁、不锈钢、铝、铜中的任一种。阳极导电棒用于通过导电部件、母线转接系统与电源系统连接。本实施例中采用的阳极导电棒结构设计可提高阳极导电棒的材料与阳极材料的接触性能，降低阳极组件结构的电压，从而使电解能够在较低电压下正常进行，降低能耗。

实施例8

较佳地，本实施例提供一种下阴极稀土电解槽，如图1所示，在以上实施例的基础上，本实施例的配套系统还包括极距调控系统9；其中，该极距调控系统9通过控制阳极1-7的升降，对阳极1-7和阴极之间的极距进行调整。

较佳地，极距调控系统9包括升降装置93、定位器94、称重机构95。升降装置93具有相对设置的第一端和第二端；其中，升降装置93的第一端与阳极1-7连接，用于控制阳极1-7的升降。定位器94位于升降装置93的第二端，用于监控阳极1-7的位移。称重机构95安装在升降装置93的第一端，用于对阳极1-7进行称重。

较佳地，智能控制系统10与所述升降装置93、定位器94、称重机构95连接，用于接受定位器94和称重机构95反馈的极距与阳极损耗实时状态，并根据实时状态控制升降装置，以控制极距均一稳定。

较佳地，所述升降装置93包括升降结构92和驱动机构91；其中，驱动机构91与升降结构92连接，用于驱动升降结构92升降。较佳地，驱动机构91、称重机构95均置于冷却密闭装置96中。较佳地，冷却密闭装置为气/水冷却装置。

在此，本实施例提供的一种下阴极稀土电解槽，通过设计极距调控系统9通过控制阳极1-7的升降，对阳极1-7和阴极之间的极距进行调整，以使电解时的极距均一稳定。进一步地，将极距调控系统9设计成：升降装置93(如，丝杠机构、滑轮机构、齿条机构或油/气缸系统)、定位器94、称重机构95。称重机构95和定位器94可以有效反馈极距与阳极损耗实时状态，有利于智能控制系统10准确控制极距均一稳定，避免电解过程中阳极损耗造成极距增大造成能耗升高。较佳地，称重机构95和升降装置93中的驱动机构均置于气/水冷却装置中并处于密闭环境，避免高温和腐蚀性气体对元器件的损伤，造成设备运行不稳定。

在此，智能控制系统10通过电解状态(以槽电压为主)给出合理的极距范围，然后控制阳极升降到最佳的距离，对阳极位移进行精细控制，实现极距调控。

实施例9

较佳地，本实施例提供一种下阴极稀土电解槽，如图1所示，在以上实施例的基础上，本实施例的配套系统还包括成分检测系统7，其中，成分检测系统7与智能控制系统10连接，用于实时检测并记录槽体内的液态稀土金属和熔盐成分含量值，并向智能控制系统10反馈。智能控制系统10根据反馈的信息，监控稀土金属纯净度并调整加料系统2参数，以保证电解槽持续稳定运行。

较佳地，成分检测系统包括接触探头、感应传感器、电信号传输部件、冷却密封腔体(气/水冷却部件)与成分测定仪表。接触探头为氧化物陶瓷材料；接触探头包裹感应传感器；感应传感器与电信号传输部件相连；冷却密封腔体包裹电信号传输部件，避免高温和腐蚀性气体对元器件的损伤，造成设备运行不稳定；所述冷却密封腔体(气/水冷却部件)为钛、钨、钼、钽或钢制材料；所述电信号传输部件与成分测定仪表相连。本实施例的成分检测系统用于实时检测并记录液态稀土金属和熔盐成分含量值，有利于智能控制系统10监控稀土金属纯净度并调整加料系统参数，保证电解槽持续稳定运行。

实施例10

较佳地，本实施例提供一种下阴极稀土电解槽，如图1所示，在以上实施例的基础上，本实施例的配套系统还包括温度检测系统8；其中，温度检测系统8包括连续测温系统和瞬时测温系统；其中，连续测温系统实时监测并记录阴极和阳极之间电解反应区的温度；瞬时测温系统监测并记录槽体内不同区域的温度，以有效反馈电解槽运行状态。较佳地，连续测温系统、瞬时测温系统与智能控制系统10连接，用于将记录的温度反馈给所述智能控制系统10。

较佳地，连续测温系统包括接触探头、感应传感器、导光部件、光电转换部件、冷却密封腔体(气/水冷却部件)和温度测定仪表。其中，接触探头为氧化物陶瓷材料；接触探头包裹感应传感器；感应传感器与导光部件相连。导光部件与光电转换部件相连。冷却密封腔体(气/水冷却部件)包裹导光部件和光电转换部件并形成密闭环境。光电转换部件与温度测定仪表相连。连续测温系统实时监测并记录阴阳极之间电解反应区的温度，可有效反馈电解槽运行状态。

较佳地，瞬时测温系统包括保护管、热电偶、热电偶伸入装置与温度测定仪表。所述瞬时测温系统监测并记录电解槽体内不同区域的温度，可有效反馈电解槽运行状态。

实施例11

较佳地，本实施例提供一种下阴极稀土电解槽，如图1所示，在以上实施例的基础上，本实施例进一步对智能控制系统10进行如下设计：

智能控制系统10包括控制柜11；其中，控制柜11与配套系统连接，用于实时记录并存储槽体内的实时电流值、电压值、电解温度值、稀土金属与熔盐成分含量值、氧化物与氟化物的加入速率和电解质水平数据，并通过稀土电解智能控制算法(建立槽体与反应参数的数据库，结合实际电解过程中的经验参数，进行电解过程的智能调节，实现稀土电解智能化控制)设定稀土电解过程工艺参数的最优控制区间，以实时调控加料制度、极距调控制度、电解温度制度、出金属制度。其中，较佳地，配套系统包括电源系统、加料系统、极距调控系统、出金属系统、成分检测系统、温度监测系统。

在此需要说明的是：稀土电解智能控制算法主要是通过将前期积累的正常及异常工况下的实时电流值、电压值、电解温度值、稀土金属与熔盐成分含量值、氧化物与氟化物的加入速率和电解质水平数据通过机器学习的方式得出电解过程的实时数学模型，然后智能控制系统根据上述模型及算法反馈的最优电解参数调控后续的生产过程。

较佳地，智能控制系统10还包括客户端12。其中，客户端12与控制柜无线连接，用于记录并显示槽体内的实时电流值、电压值、电解温度值、稀土金属与熔盐成分含量值、氧化物与氟化物加入速率和电解质水平数据，以通过所述客户端能实时调控加料制度、极距调控制度、电解温度制度、出金属制度。

在此，大致阐述本实施例提供的下阴极稀土电解槽的工作过程：智能控制系统通过控制加料系统将原料加入到电解槽后，电解分离在阳极生成碳氧气体，在阴极生成液态稀土金属，生成的稀土金属通过出金属系统进行出炉操作；生成的碳氧气体、粉尘与有害气体通过粉尘回收与废气处理系统处理后排到大气中。电解过程中，智能控制系统通过控制加料系统、极距调控系统、出金属系统、粉尘回收与废气处理系统、成分检测系统、温度监测系统将稀土电解过程工艺参数控制为最优控制区间，实现了稀土金属智能化稳态电解。

综上，本发明实施例提供的一种下阴极稀土电解槽；其中，电解槽下阴极结构设计，使得稀土金属直接在槽底部原位析出，稀土金属溶解损失及二次氧化率降低，稀土金属纯净度提高，电解槽槽电压降低、电流效率提高，实现稀土金属高纯净低能耗生产。设计的加料系统、出金属系统及智能控制系统，实现了自动化加料、出金属，提高了下阴极稀土电解槽的自动化。槽罩系统和粉尘回收与废气处理设计，提高了稀土氧化物的利用率，降低了氟化氢等有害气体的排放量、电解过程的热量损失以及石墨阳极的氧化烧损，实现了稀土金属的节能绿色生产。配套系统(槽罩系统、电源系统、加料系统、极距调控系统、出金属系统、粉尘回收与废气处理系统、成分检测系统、温度监测系统)配合智能控制系统，实现了：记录并储存实时电流值、电压值、电解温度值、稀土金属与熔盐成分含量值、氧化物与氟化物加入速率和槽内电解质水平数据，通过稀土电解智能控制算法设定稀土电解过程工艺参数最优控制区间，实时调控加料制度、极距调控制度、电解温度制度、出金属制度，实现了稀土金属智能化稳态电解，有效降低了能耗和有害气体的排放，提高了稀土金属纯净度和产品稳定性。液态下阴极可控稀土电解槽的设计促进了稀土电解槽大型化发展，有利于稀土电解行业转型升级。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种下阴极稀土电解槽，其特征在于，所述下阴极稀土电解槽包括：

电解槽，所述电解槽包括槽体；

配套系统，所述配套系统包括加料系统和出金属系统；其中，所述加料系统用于向所述槽体内输送原料；所述出金属系统用于将所述槽体内的稀土金属导出，并进行铸锭处理；

智能控制系统，所述智能控制系统与所述加料系统、出金属系统连接，用于控制所述加料系统向所述槽体内加料、控制所述出金属系统将所述槽体内的稀土金属导出。

2.根据权利要求1所述的下阴极稀土电解槽，其特征在于，所述出金属系统包括：

导流装置，所述导流装置具有第一端和第二端；其中，在出金属时，将导流装置伸到电解槽内，使得导流装置的第一端位于槽体外、第二端位于槽体内的靠近底部的位置处；

铸锭装置，所述铸锭装置与所述导流装置的第一端密封连接，用于对导流装置导出的稀土金属进行铸锭处理；其中，所述铸锭装置上设置有惰性气体通入结构；

真空装置，所述真空装置与所述铸锭装置连通，用于对所述铸锭装置、导流装置进行抽真空；

其中，在出金属时，通过向铸锭装置、导流装置内输送惰性气体，将导流装置伸到电解槽内的靠近槽体底部的位置处；然后，通过真空装置对铸锭装置、导流装置进行抽真空，此时，所述导流装置便能吸取所述槽体内的液态状的稀土金属，并导流至所述铸锭装置内，以进行冷却铸锭；

优选的，所述出金属系统还包括：

惰性气体装置，所述惰性气体装置与所述铸锭装置的惰性气体通入结构连通；其中，在出金属前，所述惰性气体装置用于向铸锭装置、导流装置输送惰性气体，以排除铸锭装置及导流装置中的空气，以避免液态稀土金属与空气中的氧气反应，污染稀土金属；

优选的，所述导流装置从所述电解槽的顶部纵向伸入到所述槽体内的靠近底部的位置处；或所述导流装置从所述槽体的侧壁上的靠近底部的位置处横向伸入到所述槽体内的靠近底部的位置处；

优选的，所述导流装置包括导流管；

优选的，所述出金属系统还包括可移动装置；其中，所述铸锭装置、真空装置均安装在所述可移动装置上，以将出金属系统移动至合适的出金属操作区域；进一步优选的，所述惰性气体装置安装在所述可移动装置上；

优选的，所述铸锭装置内设置有冷却系统，用于提高液态状的稀土金属的冷却速度，提高出金属效率；

优选的，所述出金属系统还包括烘干装置，所述烘干装置用于在出金属之前，对所述铸锭装置进行加热，以去除铸锭装置中的水分，避免液态的稀土金属与水分反应而污染稀土金属；

优选的，所述出金属系统还包括加热器，用于在出金属之前，对所述导流装置进行加热，以去除导流装置中的水分，避免液态的稀土金属与水分反应而污染稀土金属；

优选的，所述铸锭装置为密闭腔体结构；优选的，所述铸锭装置上设置有观察窗，用于观察所述铸锭装置内的稀土金属的状态；

优选的，所述智能控制系统用于调控所述出金属系统的出金属制度，优选的，所述智能控制系统用于控制所述出金属系统的出金属操作。

3.根据权利要求1或2所述的下阴极稀土电解槽，其特征在于，所述加料系统包括：

定量装置，所述定量装置用于称量电解原料；

送料装置，所述送料装置包括驱动机构和送料槽；其中，所述驱动机构和所述送料槽连接，能驱动所述送料槽翻转；

加料平台，所述加料平台具有相对设置的第一端和第二端；其中，所述送料装置的驱动机构与所述加料平台滑动连接，用于驱动所述送料装置在所述加料平台上滑动；其中，当所述送料装置位于所述加料平台的第一端时，所述送料槽位于所述定量装置的输料口的下方；

投料装置，所述投料装置与所述电解槽的内部连通；其中，当所述送料装置滑动至所述加料平台的第二端时，所述送料槽位于所述投料装置的上方，通过驱动所述送料槽翻转，以将电解原料投入所述投料装置中，进而投入至所述电解槽的槽体内；

优选的，所述智能控制系统与所述定量装置连接，用于向定量装置发送开始称取电解原料的信号、每次称取设定质量的电解原料的信号；

优选的，所述智能控制系统与所述送料装置的驱动机构连接，用于向驱动机构发动信号，对驱动机构进行控制；

优选的，所述加料系统还包括：烘干仓和储料仓；其中，所述烘干仓用于对电解原料进行烘干处理；所述储料仓用于储存烘干处理后的电解原料，并向所述定量装置输送电解原料；

优选的，所述定量装置、送料装置及加料平台均位于冷却密闭装置中；进一步优选的，所述冷却密闭装置为气水冷却密闭装置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的下阴极稀土电解槽，其特征在于，所述槽体的上端敞口；

优选的，所述槽体的侧壁和底壁从外到内依次设置为外壳层、保温层、内壳层、槽内衬；其中，所述槽内衬的底部铺设有防渗层；

优选的，以重量份计，所述防渗层包括：65-95重量份的稀土氧化物、5-20重量份的稀土氟化物、大于0且小于等于15重量份的辅助材料；其中，所述辅助材料包括助熔剂、添加剂、粘结剂中的一种或几种；

优选的，所述槽体的侧壁的上端部连接有槽盖板；且所述槽盖板上设置有开口，所述开口与所述槽体的上端敞口上下对应；优选的，开口的形状、大小与所述槽体的上端敞口适配。

5.根据权利要求4所述的下阴极稀土电解槽，其特征在于，所述配套系统还包括槽罩系统，其中，所述槽罩系统包括：

槽罩，所述槽罩用于罩设所述槽体的上端，以使所述电解槽的内部呈封闭的环境；

优选的，所述槽罩系统还包括槽罩驱动机构；其中，所述槽罩驱动机构与所述槽罩连接，用于驱动所述槽罩打开或封闭所述槽体；

进一步优选的，所述智能控制系统与所述槽罩驱动机构连接，用于控制所述槽罩驱动机构。

6.根据权利要求1-5任一项所述的下阴极稀土电解槽，其特征在于，所述配套系统还包括粉尘回收与废气处理系统，用于收集电解过程中产生的烟尘，并除去电解过程中产生的有害废气；

优选的，所述粉尘回收与废气处理系统，包括：

集气罩，所述集气罩用于收集电解过程中产生的烟尘、废气；

烟尘通道，所述烟尘通道的一端与所述集气罩连通；

除尘装置，所述除尘装置与所述烟尘通道的另一端连通，用于进行除尘处理；

物料暂存装置，所述物料暂存装置与所述除尘装置连通，用于暂存除尘后的物料；

喷淋装置，所述喷淋装置与所述除尘装置连通，用于去除电解过程中产生的有害废气；

排气系统，所述排气系统与所述喷淋装置连通，用于将喷淋装置处理后的废气排出；

进一步优选的，当所述电解槽还包括槽罩系统时，所述集气罩位于所述槽罩内，且所述烟尘通道的一端位于所述槽罩内，另一端位于所述槽罩外；

进一步优选的，所述智能控制系统与所述粉尘回收与废气处理系统连接，用于控制所述粉尘回收与废气处理系统工作。

7.根据权利要求1-6任一项所述的下阴极稀土电解槽，其特征在于，所述下阴极稀土电解槽还包括：

阴极组结构，所述阴极组结构设置于所述槽体的底部；

阳极组结构，所述阳极组结构从所述电解槽的顶部伸入所述槽体内；

优选的，所述阴极组系统包括：液态金属、金属坩埚、阴极导电棒；其中，液态金属位于所述金属坩埚中；阴极导电棒与金属坩埚的外底部连接；优选的，所述液态金属选用镧、铈、镨、钕金属的一种或几种，优选的，所述金属坩埚的材质为钽、钨、钼中一种或几种；优选的，所述阴极导电棒的材质为钛、钼、钨、钽、不锈钢中的任一种；优选的，所述阴极组结构穿过所述槽体的底壁，且与所述槽体的底壁密封连接；所述阴极组结构的阴极导电棒用于通过导电部件、母线转接系统与电源系统连接；

优选的，所述阳极组结构包括阳极、阳极爪及阳极导电棒；其中，所述阳极和阳极爪连接；所述阳极爪和阳极导电棒连接；优选的，所述阳极为石墨阳极或金属陶瓷阳极；优选的，所述阳极为块状或棒状；优选的，所述阳极爪的材质为铸铁或不锈钢；所述阳极导电棒为铸铁、不锈钢、铝、铜中的任一种；优选的，所述阳极导电棒用于通过导电部件、母线转接系统与电源系统连接。

8.根据权利要求7所述的下阴极稀土电解槽，其特征在于，所述配套系统还包括极距调控系统，通过控制阳极的升降，对阳极和阴极之间的极距进行调整；

优选的，所述极距调控系统包括：

升降装置，所述升降装置具有相对设置的第一端和第二端；其中，所述升降装置的第一端与所述阳极连接，用于控制所述阳极的升降；

定位器，所述定位器位于所述升降装置的第二端，用于监控所述阳极的位移；

称重机构，所述称重机构安装在所述升降装置的第一端，用于对阳极进行称重；

优选的，所述智能控制系统与所述升降装置、定位器、称重机构连接，用于接受所述定位器和称重机构反馈的极距与阳极损耗实时状态，并根据实时状态控制升降装置，以控制极距均一稳定；

优选的，所述升降装置包括升降结构和驱动机构；其中，所述驱动机构与所述升降结构连接，用于驱动升降结构升降；优选的，所述驱动机构置于于冷却密闭装置中；

优选的，所述称重机构置于冷却密闭装置中。

9.根据权利要求1-8任一项所述的下阴极稀土电解槽，其特征在于，

所述配套系统还包括成分检测系统，其中，所述成分检测系统与所述智能控制系统连接，用于实时检测并记录槽体内的液态稀土金属和熔盐成分含量值，并向所述智能控制系统反馈；所述智能控制系统根据反馈的信息，监控稀土金属纯净度并调整加料系统参数，以保证电解槽持续稳定运行；和/或

所述配套系统还包括温度检测系统；其中，所述温度检测系统包括连续测温系统和瞬时测温系统；其中，所述连续测温系统实时监测并记录阴极和阳极之间电解反应区的温度；所述瞬时测温系统监测并记录槽体内不同区域的温度，以有效反馈电解槽运行状态。优选的，所述连续测温系统、瞬时测温系统与所述智能控制系统连接，用于将记录的温度反馈给所述智能控制系统。

10.根据权利要求1-9任一项所述的下阴极稀土电解槽，其特征在于，所述智能控制系统包括：

控制柜，所述控制柜与所述配套系统连接，用于实时记录并存储槽体内的实时电流值、电压值、电解温度值、稀土金属与熔盐成分含量值、氧化物与氟化物的加入速率和电解质水平数据，并通过稀土电解智能控制算法设定稀土电解过程工艺参数的最优控制区间，以实时调控加料制度、极距调控制度、电解温度制度、出金属制度；优选的，所述配套系统包括电源系统、加料系统、极距调控系统、出金属系统、成分检测系统、温度监测系统；

优选的，所述智能控制系统还包括：

客户端，所述客户端与所述控制柜无线连接，用于记录并显示槽体内的实时电流值、电压值、电解温度值、稀土金属与熔盐成分含量值、氧化物与氟化物加入速率和电解质水平数据，以通过所述客户端能实时调控加料制度、极距调控制度、电解温度制度、出金属制度。

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