CN202415701U - 用于稀土金属电解的电解槽 - Google Patents

Abstract

一种用于稀土金属电解的电解槽，其特征在于，冷捣糊捣打层和石墨槽分别设置在内钢套的内部，承接坩埚设置在石墨槽的内部，保温层设置在内钢套与外钢套之间，阴极群和阳极群通过导电铜排分别与整流设备的负极、正极连接。本实用新型采用改进槽型的方式实现节能，由于炉口减小、炉膛加深、自动连续给料、不停电出炉等，从而减少炉口热量辐射、进行低温电解、实现半自动化连续不间断作业，从而达到低能耗、高产量的目的。

Description

用于稀土金属电解的电解槽

技术领域

本实用新型涉及一种用于稀土金属电解的电解槽，应用于氟化物体系熔盐电解法生产各类稀土金属及其合金，属于火法冶金技术领域。

背景技术

目前，La、Ce、Pr、Nd等单一稀土金属及Pr-Nd、Nd-Fe、Dy-Fe、Gd-Fe等合金都是通过氟化物体系熔盐电解工艺生产的，但在规模和产能上都仍处于较低的水平，同时，存在着能耗大、污染严重、机械化水平低、操作强度大以及电解不连续等问题。

目前市场上比较多的槽型是：3KA～4KA圆型槽，寿命比较短，一般在半年左右；6KA～8KA电解槽，仍然是小电解槽模式，以人工加料和人工出炉方式为主；10KA电解槽，在南方、北方等地方已出现工业化生产，槽压一般在9～10伏，能耗比较大，在节能方面仍存在欠缺。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于稀土金属电解的电解槽，其低能耗、产量高。

为此，本实用新型提供了一种用于稀土金属电解的电解槽，其特征在于，冷捣糊捣打层和石墨槽分别设置在内钢套的内部，承接坩埚设置在石墨槽的内部，保温层设置在内钢套与外钢套之间，阴极群和阳极群通过导电铜排分别与整流设备的负极、正极连接。

优选地，阴极群和阳极群分别包括至少两个阴极和至少两个阳极。

优选地，阳极为石墨，阴极为钨棒。

优选地，导电铜排包括阴极的导电铜排和阳极的导电铜排，阴极通过螺栓压接在阴极导电铜排的表面，阳极通过小盒卡具压接在阳极导电铜排的表面。

优选地，石墨槽的长度为1120～1150mm，宽度为380～420mm，高度为510～530mm。

优选地，石墨槽的长度为1130mm，宽度为400mm，高度为520mm。

优选地，阳极的长度为410～430mm，宽度为220～240mm，高度为95～105mm。

优选地，阳极的长度为420mm，宽度为230mm，高度为100mm。

根据本实用新型，在整流设备的直流电供给下，电流通过石墨阳极、钨阴极、以及熔盐熔体形成一个闭合回路，在熔体中形成一个定向的电场力作用，稀土金属离子向阴极移动，得到电子还原成金属单质，落入坩埚内。当金属汇集到一定程度时，用真空出炉设备，钛管伸入坩埚内，把金属抽到浇注模具中。氧离子与石墨阳极反应生成二氧化碳，不断消耗阳极。通过一定的速度向炉内增加稀土氧化物，金属不断析出，及时出炉、更换阳极，进而就可以连续地电解作业。

根据本实用新型，电解电流电压12KA、8.2V，比同等生产水平的电解槽的能耗小得多，每生产一吨金属可以节约电耗2500kw·h。

根据本实用新型，采用改进槽型的方式实现了节能，由于炉口减小、炉膛加深、自动连续给料、不停电出炉等，从而减少了炉口热量辐射、可进行低温电解、实现了半自动化连续不间断作业，从而达到低能耗、高产量的目的。

附图说明

图1为根据本实用新型的用于稀土金属电解的电解槽的主视图；

图2为根据本实用新型的用于稀土金属电解的电解槽的左视图；

图3为根据本实用新型的用于稀土金属电解的电解槽的俯视图。

具体实施方式

参见图1，根据本实用新型的用于稀土金属电解的电解槽的包括阴极群1、阳极群2、石墨槽3和承接坩埚、冷捣糊捣打层4、保温层5、导电铜排6、外钢套7、内钢套8、和小盒卡具9。

如图1所示，内钢套8里面是冷捣糊捣打层4、石墨槽3和坩埚，内钢套8与外钢套7之间是保温层5。

整流设备的负极、正极分别通过导电铜排6与阴极群1和阳极群2连接，阴极用螺栓压接在阴极导电铜排6的表面，阳极用小盒卡具9压接在阳极导电铜排6的表面。

由于现有石墨材料尺寸的限制，大型电解槽只能是由多块石墨板拼接而成，所以，必须采取必要的措施来防止熔盐渗漏，而使用的这个材料就是冷捣糊。在筑炉时，使用筑炉工具，在内钢套与石墨槽之间边加冷捣糊边捣打结实，使得石墨板之间的缝隙足够小。冷捣糊属于炭素材料，在使用前是松散、颗粒状的，使用时可以捣打成块状，经过高温烘烤后，它会碳化，其硬度接近石墨板硬度。

炉台启动：

首先，用烘炉调压设备给硅碳棒供热，把炉体烘干48小时。

然后，用三相交流打弧机的三根打弧棒与放置于炉底的短接碳棒起弧升温，同时往炉内添加熔盐，在48小时内达到电解温度和熔盐液面高度。

最后，按照设定高度把阴极插入熔盐内，开启整流设备，进行电解作业。

电解作业：

在整流设备的直流电供给下，电流通过石墨阳极、钨阴极、以及熔盐熔体形成一个闭合回路，在熔体中形成一个定向的电场力作用，稀土金属离子向阴极移动，得到电子还原成金属单质，落入坩埚内。

当金属汇集到一定程度时，用真空出炉设备，如钛管伸入坩埚内，把金属抽到浇注模具中。

氧离子与石墨阳极反应生成二氧化碳，不断消耗阳极。

通过一定的速度向炉内增加稀土氧化物，金属不断析出，及时出炉、更换阳极，从而可以连续地电解作业。

通过定时定量向炉内增加稀土氧化物，并及时抽出析出的金属和更换消耗的阳极，可以达到正常的生产，并且是连续不间断电解。

根据本实用新型的电解槽，石墨槽为拼接型的，内部尺寸长宽高为1130×400×520mm。

石墨槽在槽型上比常用的万安槽更深、更窄些，这有利于电解温度和产品合格率的控制。

阳极更厚更长些：长宽高为420×230×100mm，这样增加了单块阳极的使用时间，减少了换阳极带来的温度波动，从生产实践来看，阳极消耗的很均匀。产量可达320kg/台·天，产品一次合格率在85％以上，电流效率大于75％，电解电耗为8000kw·h/t-REM，单耗为1.22t/t-REM。REM是代表稀土金属。

根据本实用新型的大型节能电解槽，炉龄在2年以上时，运行状况以及产品质量都会仍然稳定，同时，比同生产水平的电解槽能耗小得多。因此，本实用新型设计更为合理、节能，是适合氟化物体系电解的大型熔盐电解槽。

Claims (8)

1.一种用于稀土金属电解的电解槽，其特征在于，冷捣糊捣打层(4)和石墨槽(3)分别设置在内钢套(8)的内部，承接坩埚设置在石墨槽(3)的内部，保温层(5)设置在内钢套(8)与外钢套(7)之间，阴极群(1)和阳极群(2)通过导电铜排(6)分别与整流设备的负极、正极连接。

2.根据权利要求1所述的用于稀土金属电解的电解槽，其特征在于，阴极群(1)和阳极群(2)分别包括至少两个阴极和至少两个阳极。

3.根据权利要求1或2所述的用于稀土金属电解的电解槽，其特征在于，阳极为石墨，阴极为钨棒。

4.根据权利要求1或2所述的用于稀土金属电解的电解槽，其特征在于，导电铜排(6)包括阴极的导电铜排和阳极的导电铜排，阴极通过螺栓压接在阴极导电铜排的表面，阳极通过小盒卡具(9)压接在阳极导电铜排的表面。

5.根据权利要求1所述的用于稀土金属电解的电解槽，其特征在于，石墨槽的长度为1120～1150mm，宽度为380～420mm，高度为510～530mm。

6.根据权利要求5所述的用于稀土金属电解的电解槽，其特征在于，石墨槽的长度为1130mm，宽度为400mm，高度为520mm。

7.根据权利要求1所述的用于稀土金属电解的电解槽，其特征在于，阳极的长度为410～430mm，宽度为220～240mm，高度为95～105mm。

8.根据权利要求7所述的用于稀土金属电解的电解槽，其特征在于，阳极的长度为420mm，宽度为230mm，高度为100mm。

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