CN203360596U - 一种生产稀土金属及合金的熔盐电解槽 - Google Patents

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郭海涛
梁行方
张志军
孔向民
艾玉忠
李志强
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Abstract

本实用新型涉及一种生产稀土金属及合金的熔盐电解槽，包括电解槽槽体、阴极、阳极、接收器、盖板，电解槽槽体由石墨内衬、碳打结层、耐火保温层、金属外套从内到外嵌套而成，其特征是：电解槽槽体的侧壁是由两段或两段以上的圆弧面相互衔接围成闭合状，且电解槽槽体为非密闭型。其优点是：具有电流效率高、开炉电解质用量小、石墨单耗低、使用寿命长、生产的产品质量均衡稳定、价格低廉的优点，适用于1000A以上任何规模氟化物熔盐体系氧化物电解制备稀土金属及合金生产。

Description

一种生产稀土金属及合金的熔盐电解槽
技术领域
本实用新型涉及一种生产稀土金属及合金的熔盐电解槽，属于熔盐电解技术领域。
技术背景
现有生产稀土金属及合金的方法主要为氟化物熔盐体系氧化物电解法，其已采用的电解槽主要有以下几种结构：（1）日本专利昭61-253391，电解槽内衬用钨、钼等金属材料制成，由于钨、钼等材料在高温条件下极易氧化，故该电解槽为充惰性气体的密闭电解槽；（2）日本专利昭62-146291，电解槽内衬为铁制材料或不锈钢材料，在生产单一稀土金属时，金属产品将受到污染；（3）中国专利CN85100748A，电解槽内衬为整体石墨，内衬外部由石墨粉层、铁制外套和保温层构成。由于内衬为整体石墨制成，所以该电解槽的规模受到石墨尺寸的限制，并且产品质量稳定性差；（4）中国专利98104785.8，电解槽内衬由带有凸凹槽石墨块砌筑，外部为碳质料或碳质混合料打结层、耐火保温材料、金属结构层和保温层。该电解槽可根据规模砌筑，价格比较低廉，但电解槽的电力线分布不够均匀，使得原料易沉淀于槽体的边角处，且开炉电解质用量大，进而影响电流效率和石墨阳极的单耗。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服上述电解槽的不足，提供一种具有电流效率高、开炉电解质用量小、石墨单耗低、使用寿命长、生产的产品质量均衡稳定、价格低廉的非密闭的生产稀土金属及合金的熔盐电解槽。
本实用新型的目的是由以下方式实现的：
本实用新型包括电解槽槽体、阴极、阳极、接收器、盖板，电解槽槽体由石墨内衬、碳打结层、耐火保温层、金属外套从内到外嵌套而成，其特征是：电解槽槽体的侧壁是由两段或两段以上的圆弧面相互衔接围成闭合状，且电解槽槽体为非密闭型。
所述石墨内衬由带凹凸槽的石墨块插接砌筑而成；在石墨内衬的上部设有抗氧化层。
所述阴、阳极均采用上插式布置，其插入深度在10~1200mm范围内连续可调，阴、阳极之间的极距在20~420mm范围内调节；阴、阳极的横截面为圆形、椭圆形、长方形、正方形等几何形状；接收器可以是圆形、椭圆形、长方形、正方形等几何形状。
所述生产稀土金属及合金的熔盐电解槽，其工作的阴极电流密度为3~20A/cm2，阳极电流密度为0.1~2A/cm2，电解温度为700~1300℃。
本实用新型的优点是：电解槽槽体的侧壁由两段或两段以上的圆弧面相互衔接围成闭合状的“葫芦形”，其特殊的形状，使得其具有电流效率高、开炉电解质用量小、石墨单耗低、使用寿命长、生产的产品质量均衡稳定、价格低廉的优点，阴阳极上插式的布置以及插入深度和极距的连续可调，使得极距能够随着阳极的消耗而保持不变，且阴阳极配置合理。本实用新型适用于1000A以上任何规模氟化物熔盐体系氧化物电解制备稀土金属及合金生产，电解槽可在阴极电流密度为3~20A/cm2，阳极电流密度为0.1~2A/cm2，电解温度为700~1300℃范围内稳定工作。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是图1的俯视图。
图中：1、石墨内衬，2、碳打结层，3、耐火保温层，4、金属外套，5、接收器，6、抗氧化层，7、盖板，8、阴极，9、阳极。
具体实施方式
实施例
本实用新型包括电解槽槽体、阴极8、阳极9、接收器5、盖板7，电解槽槽体由石墨内衬1、碳打结层2、耐火保温层3、金属外套4从内到外嵌套而成，电解槽槽体的侧壁是由两段或两段以上的圆弧面相互衔接围成闭合状，且电解槽槽体为非密闭型；石墨内衬由带凹凸槽的石墨块砌筑而成，石墨内衬的上部设有抗氧化层6，阴极和接收器由金属钨制成，阴极选用圆形结构，阳极选择圆形和长方形结构，配置三根钨阴极。氟化物熔盐体系成分选择范围为：75~98%（wt.%）REF3，2~25%（wt.%）LiF。通入直流电，电解温度为1050±30℃，阴极电流密度为3~20A/cm2，阳极电流密度为0.1~2 A/cm2，插入深度为10~1200mm，极距为20~420mm。电解产物金属钕在阴极上析出，继而沿阴极落入接收器内。电解30天，电流效率为87%，稀土收率为95%，所得金属钕的成分按质量比：C<0.05%，Si<0.05%，Fe<0.05%，RE>99%。

Claims (5)

1.一种生产稀土金属及合金的熔盐电解槽，包括电解槽槽体、阴极、阳极、接收器、盖板，电解槽槽体由石墨内衬、碳打结层、耐火保温层、金属外套从内到外嵌套而成，其特征是：电解槽槽体的侧壁是由两段或两段以上的圆弧段相互衔接围成闭合状，且电解槽槽体为非密闭型。
2.根据权利要求1所述的生产稀土金属及合金的熔盐电解槽，其特征是：所述石墨内衬由带凹凸槽的石墨块插接砌筑而成。
3.根据权利要求1所述的生产稀土金属及合金的熔盐电解槽，其特征是：阴、阳极均采用上插式布置，其插入深度在10~1200mm范围内连续可调，阴、阳极之间的极距在20~420mm范围内调节。
4.根据权利要求3所述的生产稀土金属及合金的熔盐电解槽，其特征是：阴、阳极的横截面为圆形、椭圆形、长方形或正方形。
5.根据权利要求1所述的生产稀土金属及合金的熔盐电解槽，其特征是：接收器是圆形、椭圆形、长方形或正方形。
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