CN207877883U - 一种10ka稀土电解槽结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种10KA稀土电解槽结构，包括槽体外壳，槽体外壳的内部铺设有保温层，沿保温层的内壁铺设有加固层，加固层内放置有电解槽，电解槽内放置有钨钼复合坩埚，钨钼复合坩埚内设置有阴极和阳极，电解槽的顶部通过炉台面封口，阳极的上端与炉台面连接，且阳极通过炉台面与正极电连接。通过采用钨钼复合坩埚来替代现有的拼接式半弧形钨坩埚，相比之下，电解槽的总量轻20%，成本低50%，使用过程中能有效避免现有拼接式半弧形钨坩埚中部隆起影响出炉和操作等问题，同时，防渗漏层首次采用收膨胀率＜0.5%的阴极糊，减小了拼接式石墨槽在周围糊结焦时拼接缝的膨胀，避免了熔盐体系渗漏，节约了原料。

Description

一种10KA稀土电解槽结构

技术领域

本实用新型涉及稀土电解槽结构领域，特别是一种10KA稀土电解槽结构。

背景技术

稀土元素有“工业维生素”的美称，其广泛应用于石油、化工、冶金、纺织、陶瓷、玻璃、永磁材料等领域。随着科技的进步和应用技术的不断突破，稀土及其关联产品的价值将会越来越大。

随着稀土金属冶炼技术的不断进步，产业的不断发展和壮大，熔盐电解法制备稀土金属及合金的工艺技术也取得了长足进步。20世纪80年代前多为氯化物熔盐电解工艺，电解槽规模通常在2000-3000A，收率低于85%，电效小于65%，生产过程中会产生大量的HCL气体对环境造成巨大污染。20世纪90年代氟盐体系氧化物电解工艺逐渐发展，其电解槽规模多为4000-6000A，稀土收率在92%以上，电流效率在70%左右，环境污染问题得到改善。在此基础上为提高电解槽产能，国内已有电流在10KA级的稀土电解槽，单炉产量9吨/月，原料单耗1.22，使用寿命9个月，电耗10000度/吨，稀土收率94%，但仍存在单槽产量小、收率低、原料单耗高、使用寿命短、能耗高和劳动强度大等缺点。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种10KA稀土电解槽结构，以解决现有技术的不足。

本实用新型采用的技术方案如下：一种10KA稀土电解槽结构，包括槽体外壳，其特征在于，槽体外壳的内部铺设有保温层，沿保温层的内壁铺设有加固层，加固层内放置有电解槽，电解槽内放置有钨钼复合坩埚，钨钼复合坩埚内设置有阴极和阳极，电解槽的顶部通过炉台面封口，阳极的上端与炉台面连接，且阳极通过炉台面与正极电连接。

进一步，加固层包括第一耐火层和第二耐火层，第二耐火层内置于第一耐火层内，且第一耐火层与第一耐火层之间通过第一金属套隔离，第一耐火层放置于保温层内，电解槽放置于第二耐火层内。

进一步，电解槽与第二耐火层之间设有第二金属套，第二金属套的内壁铺设有防渗漏层，电解槽放置在防渗漏层内。

进一步，防渗漏层由阴极糊填充形成。

进一步，第二金属套内的底部四个角落处分别预埋有排气管，所述排气管用于排出防渗漏层内的气体。

进一步，当排气管是金属管时，排气管上设置有通孔。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：通过采用钨钼复合坩埚来替代现有的拼接式半弧形钨坩埚，相比之下，电解槽的总量轻20%，成本低50%，使用过程中能有效避免现有拼接式半弧形钨坩埚中部隆起影响出炉和操作等问题，同时，防渗漏层首次采用收膨胀率＜0.5%的阴极糊，减小了拼接式石墨槽在周围糊结焦时拼接缝的膨胀，避免了熔盐体系渗漏，节约了原料，本实用新型的10KV稀土电解槽电流在10KA以上，具有产量高、能耗低、使用寿命长、原料单耗低、收率高等特点。

附图说明

图1是本发明的一种10KV稀土电解槽的正面剖视结构示意图；

图2是本发明的稀土电解槽俯视结构示意图；

图3是本发明的炉台面剖视结构示意图；

图4是本发明的坩埚结构示意图；

图5是图4中A-A截面的结构示意图；

图6是本发明的电解槽结构示意图；

图7是图6中B-B截面的结构示意图。

图中标记：1为槽体外壳，2为纤维保温层，3为保温层，4为隔热层，5为第一耐火层，6为第一金属套，7为第二金属套，8为防渗漏层，9为电解槽，10为坩埚，11为阳极，12为阴极，13为刚玉垫圈，14为炉台面，15为第二耐火层。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图7所示，一种10KV稀土电解槽结构，包括槽体外壳1，槽体外壳1的内壁铺设有保温层3，保温层3的上方放置有第一金属套6，保温层3与第一金属套6之间连接有第一耐火层5，第一金属套6内放置有第二金属套7，第二金属套7和第一金属套6之间填充有第二耐火层14，第二金属套7内放置有电解槽9，第二金属套7和电解槽9之间连接防渗漏层8，电解槽9的底部安装有坩埚10，电解槽9的顶部与炉台面14连接，电解槽9内放置有阳极11和阴极12，阳极11固定于炉台面14上并通过炉台面14与正极电连接，阴极12扦插于电解槽9内，且阴极12与负极电连接。

上述中，保温层3可以由保温砖堆砌而成，例如可以是硅藻泥保温砖，第一金属套6和第二金属套7可以采用锰合金制、钢制、铸铁制等，但是，由于电解槽9的工作环境是在急冷急热的环境，锰合金和铸铁在此环境下所表现出的变形性能较差，易产生裂纹而崩坏，因此，优选为钢制材料；第一耐火层5和第二耐火层15可以采用镁砂、水泥、泥沙等耐火填充材料构成，而在实际使用中，由于水泥、泥沙等耐火材料在高温和急速冷却下易开裂，隔热效果不好，其紧固度不能达到设计要求，而镁砂不仅不会出现这些问题，其在压实过程中，紧密度良好，能够达到设计要求，因此，在本发明中，优选采用镁砂来作为构成第一耐火层5和第二耐火层15的耐火材料；防渗漏层8也可以采用耐火材料来填充，为了能够形成结构更稳定、更密实、无渗漏孔的防渗漏层8，防渗漏层8优选采用阴极糊来作为防渗漏填充材料。

进一步地说，镁砂中采用的氧化镁的质量分数不低于90%，粒度为1-3mm，其中小于1mm的镁砂颗粒不超过5mas%，为了更好地发挥出镁砂的技术效果，第一耐火层5和第二耐火层15采用以镁砂为主的镁砂料构成，同时，由于镁砂在高温下会排出水蒸气和其他气体，为了便于排气，在铺设镁砂料时，第一金属套内的底部四个角落处分别预埋一根用于排气的排气管（图中未画出）。为了提高隔热效果和防止高温渗漏，第一耐火层5与保温层3之间平铺一层隔热层4，隔热层4可采用耐火砖砌成，相应地，为了排出第一耐火层5内的气体，隔热层4的上端面与第一耐火层5相接触的四个角落处分别预埋有一根排气管，以保证整个结构的紧密度。

进一步地说，由于阴极糊在高温条件下会膨胀并结胶，进而产生气体，为了排出气体，第二金属套7内的底部四个角落处分别预埋一根用于排气的排气管，即通过排气管来排出防渗漏层8内的气体。

上述中，排气管可以是塑料管，也可以是金属管，例如，当排气管是塑料管时，塑料管在高温条件下软化并形成排气通道，以利于阴极糊或者镁砂料膨胀排气；当排气管是金属管时，由于金属管熔点较高，需要在金属管的周身上设置多个通孔来辅助排气。

进一步地说，为了进一步提高防渗漏和保温效果，槽体外壳1的内壁与保温层3之间设有纤维保温层2，纤维保温层2铺设安装在槽体外壳1的内壁上。所述电解槽9为优选为石墨槽，所述阳极11则优选为石墨阳极，所述阴极12为平行上插式钨阴极，钨阴极的的尺寸要求为φ50-φ70mm。所述第一金属套6和第二金属套7均采用钢材制成，电解槽9的槽口处铺设有刚玉垫圈13。

本发明的稀土电解槽结构的施工工艺包括以下步骤：

步骤1、取经预处理过的槽体外壳1，在槽体外壳1的内壁铺设保温砖以形成符合设计要求的保温层3，要求上下每层保温砖之间错开缝隙；

步骤2、在保温层3的上方铺设第一耐火层5，在第一耐火层5的上方放置第一金属套6，要求第一金属套6与第一耐火层5之间紧密接触；

步骤3、在第一金属套6内放置第二金属套7，第一金属套6和第二金属套7之间铺设第二耐火层15以填充彼此之间的间隙，要求第二耐火层15与第一金属套6和第二金属套7紧密接触；

步骤4、在第二金属套7内放置电解槽9，电解槽9与第二金属套7之间铺设防渗漏层8以填充彼此之间的间隙，要求防渗漏层8与电解槽9与第二金属套7紧密接触；

步骤5、在电解槽9的槽口处铺设刚玉垫圈13，再用熔盐和水玻璃对防渗漏层的表面作封皮处理，以防止高温氧化；

步骤6、在电解槽9的顶部安装好炉台面14，接好炉台面14的冷却水循环系统，炉台面14与正极电连接，将阳极11和阴极12分别置于电解槽9内，其中，阳极11固定安装在炉台面14上并实现电连接，阴极12扦插于电解槽9中并与负极电连接；

步骤7、在电解槽9底部安装好坩埚后即可。

上述施工工艺中，在铺设保温砖之前，先在槽体外壳的内壁铺设一层纤维保温层。进一步地，步骤2中，在铺设第一耐火层前，先在保温层上铺设隔热层，然后再铺设第一耐火层，其中，隔热层的上端面与第一耐火层接触的四个角落处分别预埋一根排气管。相应地，在步骤3中，第一金属套和第二金属套内的底部四个角落处分别预埋一根排气管。防渗漏层为阴极糊层，阴极糊的施工温度为80-100℃，要求阴极糊的膨胀率小于0.5%，防渗漏层的水平度不大于4mm/m。

为了更好地说明本发明，以下列举具体实施例来加以说明。

实施例：一种10KV稀土电解槽结构，其施工工艺包括以下步骤：

步骤1、取经预处理过的槽体外壳1，在槽体外壳1的内壁先铺设一层厚为2-4cm的硅酸铝纤维毡（即纤维保温层2），再用硅藻泥保温砖（参考规格230×115×65mm）砌底厚为30-35cm，侧壁厚为20-25cm的保温层3，要求每层砖之间错开缝隙；

步骤2、在保温层3的端面上用黏土耐火砖（参考规格230×115×65mm）平铺一层厚为6.5cm的隔热层4，要求每层砖之间错开缝隙，然后在隔热层4上平铺压实一层厚5-10cm的镁砂料以形成第一耐火层5，同时，隔热层4的上端面与第一耐火层5相接触的四个角落处分别预埋有1根φ25mm的PVC管（即排气管），再在第一耐火层5上放置第一钢套（即第一金属套6），要求镁砂料填满第一钢套与隔热层4和保温层3之间的间隙，其中，压实时空压机的压力P≥0.5-1.0MPa；

步骤3、在第一钢套内的底部平铺压实一层厚5-10cm的镁砂料以形成第二耐火层15，并找平（水平度≤4mm/m），同时，在第一钢套内的底部四个角落处分别预埋1根φ25mm的PVC管，然后放置第二钢套（即第二金属套7），再用镁砂料填充压实第一钢套与第二钢套之间的间隙，其中，压实时空压机的压力P≥0.5-1.0MPa：

步骤4、在第二钢套内的底部平铺压实一层厚5-10cm的阴极糊（参考牌号GXCL）以形成防渗漏层8，并找平（水平度≤4mm/m），同时，在第二钢套内的底部四个角落处分别预埋1根φ25mm的PVC管，然后放置石墨槽（即电解槽9），石墨槽与第二钢套之间的间隙用阴极糊填充压缩，其中，压实时空压机的压力P≥0.5-1.0MPa，阴极糊施工温度为90±10℃；

步骤5、在石墨槽的槽口处铺设刚玉垫圈13，再用熔盐和水玻璃对防渗漏层的表面作封皮处理，以防止高温氧化；

步骤6、在石墨槽的顶部安装好炉台面14，接好炉台面14的冷却水循环系统，炉台面与14正极电连接，将石墨阳极（即阳极11）和钨阴极（即阴极12）分别置于石墨槽内，其中，石墨阳极固定安装在炉台面14上并实现电连接，钨阴极扦插于石墨槽中并与负极电连接；

步骤7、在石墨槽底部安装好钨钼复合坩埚（即坩埚10）后即可。

上述中，镁砂料由镁砂、耐火泥和水玻璃按照重量百分比10:1:1的比例混合制成，镁砂中采用的氧化镁的质量分数不低于90%，粒度为1-3mm，其中小于1mm的镁砂颗粒不超过5mas%，钨阴极的直径为φ50-φ70mm。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种10KA稀土电解槽结构，包括槽体外壳（1），其特征在于，槽体外壳（1）的内部铺设有保温层（3），沿保温层（3）的内壁铺设有加固层，加固层内放置有电解槽（9），电解槽（9）内放置有钨钼复合坩埚，钨钼复合坩埚内设置有阴极（12）和阳极（11），电解槽（9）的顶部通过炉台面（14）封口。

2.如权利要求1所述的10KA稀土电解槽结构，其特征在于，加固层包括第一耐火层（5）和第二耐火层（15），第二耐火层（15）内置于第一耐火层（5）内，且第一耐火层（5）与第二耐火层（15）之间通过第一金属套（6）隔离，第一耐火层（5）放置于保温层内，电解槽（9）放置于第二耐火层（15）内。

3.如权利要求2所述的10KA稀土电解槽结构，其特征在于，电解槽（9）与第二耐火层之间设有第二金属套（7），第二金属套（7）的内壁铺设有防渗漏层（8），电解槽放置在防渗漏层（8）内。

4.如权利要求3所述的10KA稀土电解槽结构，其特征在于，防渗漏层（8）由阴极糊填充形成。

5.如权利要求3或4所述的10KA稀土电解槽结构，其特征在于，第二金属套（7）内的底部四个角落处分别预埋有排气管，所述排气管用于排出防渗漏层（8）内的气体。

6.如权利要求5所述的10KA稀土电解槽结构，其特征在于，当排气管是金属管时，排气管上设置有通孔。