CN210683970U - 一种双石墨槽体稀土电解槽 - Google Patents

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

一种双石墨槽体稀土电解槽

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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