CN210683970U - 一种双石墨槽体稀土电解槽 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双石墨槽体稀土电解槽,涉及稀土电解技术领域,其包括由外往内依次设置的槽体外壳、加固层、石墨槽体和金属收集坩埚;石墨槽体包括相互连接的第一石墨槽和第二石墨槽;第一石墨槽连接至所述加固层,金属坩埚设置于第二石墨槽内,石墨槽体通过炉台面板封口;第二石墨槽内设置有阴极和阳极;阳极贯穿炉台面板与电源正极连接,阴极设置于第二石墨槽中央并与电源负极相连。该电解槽采用双层石墨槽体,炉体破损停槽后只需更换内层石墨槽即可重新投入生产,缩短了更换槽体的时间和再次投产的时间,减轻了拆槽工作量;同时,减少了电解质的渗漏,多方面降低筑槽和生产成本。该双石墨槽稀土电解槽能承受的最高工作电流为15kA。
Description
技术领域
本实用新型涉及稀土电解技术领域,具体而言涉及一种双石墨槽体稀土电解槽。
背景技术
稀土元素素有“工业维生素”的美称,广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。稀土元素之间性质相似,都是很活泼的金属,易形成稳定的化合物,由于熔点较低,在电解过程可呈熔融状态在阴极上析出,故一般均采用电解法制取。
熔盐电解法是目前国内外常见的生产混合和单一稀土金属的方法,使用的电解质体系包括稀土氯化物电解质(RECl-KCl)和稀土氧化物电解质(REO-REF3)两种常见的体系。近30 年来,随着稀土金属冶炼技术的不断进步,熔盐电解法制备稀土金属及合金的工艺技术取得了重大进步。目前,国内已研发出电流在10KA级的稀土电解槽,单炉产量可达9吨/月,原料单耗仅为1.22kg/kg-REM,使用寿命可达9个月,电耗大约为10000kWh/吨,稀土收率94%以上,同时对环境污染较传统电解槽大大减小。即便如此,但现有技术中的氟盐体系稀土电解槽还存在石墨槽体寿命短的缺陷,一旦停炉需要槽体、钢壳、耐火砖层破坏性拆除,无法重复利用,再次筑炉成本大。
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,提供一种双石墨槽体稀土电解槽,该电解槽采用双层石墨槽体,炉体破损停槽后只需更换内层石墨槽即可重新投入生产,缩短了更换槽体的时间和再次投产的时间,减轻了拆槽工作量;同时,减少了电解质的渗漏,降低筑槽和生产成本。
本实用新型采用的技术方案如下:
一种双石墨槽体稀土电解槽,其包括由外往内依次设置的槽体外壳、加固层、石墨槽体和金属收集坩埚;所述石墨槽体包括相互连接的第一石墨槽和第二石墨槽;所述第一石墨槽连接至所述加固层,所述金属坩埚设置于所述第二石墨槽内,所述石墨槽体通过炉台面板封口;所述第二石墨槽内设置有阴极和阳极;所述阳极贯穿所述炉台面板与电源正极连接,所述阴极设置于所述第二石墨槽中央并与电源负极相连。
本实用新型的一种双石墨槽体稀土电解槽,所述第一石墨槽与所述第二石墨槽厚度均为20-120mm;所述第一石墨槽与所述第二石墨槽之间设置有第一防渗漏层,厚度为20-200mm,所述第一防渗漏层的材料包括阴极糊或石墨粉。
本实用新型的一种双石墨槽体稀土电解槽,所述槽体外壳内壁设置有第一保温层,所述第一保温层采用纤维材料制成。
本实用新型的一种双石墨槽体稀土电解槽,所述加固层包括第二保温层,所述第二保温层连接至所述第一保温层,厚度为50-300mm,第二保温层由保温材料砌筑而成。
本实用新型的一种双石墨槽体稀土电解槽,所述加固层该还包括耐火层,所述耐火层设置于所述第二保温层内侧,厚度为50-600mm,所述耐火层由耐火砖砌筑而成。
本实用新型的一种双石墨槽体稀土电解槽,所述第二保温层和所述耐火层之间设置有隔热层。
本实用新型的一种双石墨槽体稀土电解槽,所述加固层还包括金属套,所述金属套设置于所述耐火层和所述石墨槽体之间;所述金属套和所述石墨槽体之间设置有第二防渗漏层,所述第二防漏层的厚度为20-300mm。
本实用新型的一种双石墨槽体稀土电解槽,所述第二防漏层的底部设置有均匀排布的排气管,以排放其中产生的气体。
本实用新型的一种双石墨槽体稀土电解槽,所述槽体外壳和所述金属套均采用钢材制成。
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:
本实用新型提供一种双石墨槽体稀土电解槽,该电解槽采用双层石墨槽体,炉体破损停槽后只需更换内石墨槽即可重新投入生产,缩短了更换槽体的时间和再次投产的时间,减轻了拆槽工作量;同时,减少了电解质的渗漏,降低筑槽成本。实践证明,采用双层石墨槽体,与普通电解槽相比,电解质渗漏减少65%以上;炉体破损停槽后只需更换内层石墨槽即可重新投入生产,减少了更换槽体的时间,减轻了拆槽工作量,缩短了再次投产的时间,减少筑槽成本50%以上。同时,本实用新型提供的双石墨槽体稀土电解槽能承受的最高工作电流为15kA。
附图说明
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明,其中:
图1是本实用新型提供的双石墨槽体稀土电解槽正面剖视结构示意图;
图2是本实用新型提供的双石墨槽体稀土电解槽的双石墨槽的俯视图;
图3是本实用新型提供的双石墨槽体稀土电解槽的双石墨槽的前视图。
图中标记:1为槽体外壳,2为第一保温层,3为第二保温层,4为隔热层,5为耐火层,6为金属套,7为第一石墨槽,8为第一防渗漏层,9为第二石墨槽,10为金属收集坩埚,11 为阳极,12为阴极,13为炉台面板,14为第二防漏层。
具体实施方式
下面结合附图,对本实用新型作详细的说明。
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示,本实施例提供了一种双石墨槽体稀土电解槽,其包括由外往内依次设置有槽体外壳1,加固层,石墨槽体和金属收集坩埚10。
其中,槽体外壳1可以采用锰合金、钢材、铸铁等制成,由于电解槽在急冷急热的环境下工作,锰合金和铸铁在此种环境中容易破裂,所以槽体外壳1优选用钢材制成。进一步地,槽体外壳1的内表面设置有第一保温层2,第一保温层2采用现有技术中的纤维保温材料制成。
加固层包括依次设置的第二保温层3、隔热层4、耐火层5以及金属套6。其中,金属套6连接至石墨槽体,第二保温层3连接至第一保温层2,第二保温层3厚度为50-300mm,由保温材料砌筑而成,砌筑成第二保温层3的材料包括但不限于硅藻泥保温砖、岩棉板。
耐火层5采用耐火砖砌筑而成,厚度50-600mm。金属套6优选用钢材制成。加固层还包括第二防漏层14,第二防漏层14设置于金属套6与石墨槽体之间,厚度为20-300mm,制成第二防漏层14的材料包括但不限于镁砂、氧化铝粉、水泥、阳极糊、石墨粉,第二防漏层14兼具耐火的作用。第二防漏层14在高温作用下会释放气体,所以应在第二防漏层14中预埋排气管(图未示)以排放其中产生的气体。
石墨槽体由顶部的炉台面板13封口,炉台面板13与石墨槽体之间设置有刚玉垫圈或石棉板。石墨槽体包括第一石墨槽7和第二石墨槽9,第一石墨槽7外侧连接至第二防漏层14,内层连接至第二石墨槽9。第一石墨槽7和第二石墨槽9的厚度均为20-120mm,其中两个石墨槽的厚度可以相同,也可不同,根据实际需要进行设置。
第一石墨槽7与第二石墨槽9之间设置有第一防渗漏层8,第一防渗漏层8厚度为20-200mm,制成第一防渗漏层8的材料包括但不限于阴极糊或石墨粉。第二石墨槽7内部设置有阳极11和阴极12,阳极11沿第二石墨槽9内壁设置,且贯穿炉台面板13连接至电源正极。阴极12设置与第二石墨槽9中央。金属收集坩埚10设置于第二石墨槽9底部。
本实施例提供的双石墨槽体稀土电解槽的施工工艺包括如下步骤:
步骤一:取经预处理过的槽体外壳,在槽体外壳内壁用纤维保温材料制作第一保温层;然后在第一保温层内铺设保温砖以形成符合设计要求的第二保温层,要求上下每层保温砖之间错开缝隙。
步骤二:在第二保温层内隔热层,在隔热层内铺设耐火层,然后在耐火层的上方放置内金属套。
步骤三:在金属套内放置依次放置第一石墨槽和第二石墨槽,金属套与第一石墨槽之间填充第二防漏层,在第二防漏层中预埋排气管并压实,第一石墨槽与第二石墨槽之间填充阴极糊并压实。
步骤四:用稀土熔盐和水玻璃混合对阴极糊表面作封皮处理,在石墨槽体表面铺设刚玉垫圈或石棉板,以防止高温氧化。
步骤五:在电解槽顶部安装炉台面板,炉台面板与电源正极连接,将阳极和阴极分别置于第二石墨槽内。其中,阳极固定安装在炉台面板上并与电源正极连接,阴极扦插于电解槽中并与电源负极连接。
步骤六:在石墨槽底部安装金属收集坩埚。
上述施工工艺中,第一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%,第一防渗漏层的水平度不大于4mm/m。
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 (8)
1.一种双石墨槽体稀土电解槽,其特征在于,其包括由外往内依次设置的槽体外壳、加固层、石墨槽体和金属收集坩埚;所述石墨槽体包括相互连接的第一石墨槽和第二石墨槽;所述第一石墨槽连接至所述加固层,所述金属收集坩埚设置于所述第二石墨槽内,所述石墨槽体通过炉台面板封口;所述第二石墨槽内设置有阴极和阳极;所述阳极贯穿所述炉台面板与电源正极连接,所述阴极设置于所述第二石墨槽中央并与电源负极相连;所述第一石墨槽与所述第二石墨槽之间设置有第一防渗漏层,厚度为20-200mm。
2.根据权利要求1所述的双石墨槽体稀土电解槽,其特征在于,所述槽体外壳内壁设置有第一保温层,所述第一保温层采用纤维材料制成。
3.根据权利要求2所述的双石墨槽体稀土电解槽,其特征在于,所述加固层包括第二保温层,所述第二保温层连接至所述第一保温层,厚度为50-300mm,第二保温层由保温材料砌筑而成。
4.根据权利要求3所述的双石墨槽体稀土电解槽,其特征在于,所述加固层还包括耐火层,所述耐火层设置于所述第二保温层内侧,厚度为50-600mm,所述耐火层由耐火砖砌筑而成。
5.根据权利要求4所述的双石墨槽体稀土电解槽,其特征在于,所述第二保温层和所述耐火层之间设置有隔热层。
6.根据权利要求5所述的双石墨槽体稀土电解槽,其特征在于,所述加固层还包括金属套,所述金属套设置于所述耐火层和所述石墨槽体之间;所述金属套和所述石墨槽体之间设置有第二防漏层,所述第二防漏层的厚度为20-300mm。
7.根据权利要求6所述的双石墨槽体稀土电解槽,其特征在于,所述第二防漏层的底部设置有均匀排布的排气管,以排放其中产生的气体。
8.根据权利要求7所述的双石墨槽体稀土电解槽,其特征在于,所述槽体外壳和所述金属套均采用钢材制成。
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CN116043276A (zh) * | 2023-01-04 | 2023-05-02 | 中铝郑州有色金属研究院有限公司 | 一种竖式结构惰性阳极铝电解槽 |
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CN116043276B (zh) * | 2023-01-04 | 2023-11-07 | 中铝郑州有色金属研究院有限公司 | 一种竖式结构惰性阳极铝电解槽 |
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