CN213977912U - 一种熔盐电解炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及有色冶炼生产设备技术领域，公开了一种熔盐电解炉，其包括电解容器、第一隔板、第二隔板、第三隔板、加热件以及盖板；电解容器具有敞口朝上的容纳腔，第一隔板竖直设置在容纳腔内，第一隔板将容纳腔分隔为反应腔和物料腔；第二隔板设置在反应腔内，第二隔板将反应腔分隔为阳极腔和阴极腔，第二隔板的顶部设有用于连通阳极腔和阴极腔的第一通道；第三隔板设置在物料腔内，第三隔板将物料腔分隔为进料腔和出料腔；第一隔板上设有用于连通阳极腔和进料腔的第二流道以及用于连通阴极腔和出料腔的第三流道；加热件设于电解容器的外侧；盖板连接在电解容器上，能够覆盖或敞开容纳腔。该熔盐电解炉结构简单，能够提高生产效率。

Description

一种熔盐电解炉

技术领域

本实用新型涉及有色冶炼生产设备技术领域，特别是涉及一种熔盐电解炉。

背景技术

铟是一种银灰色、质地极软的稀散金属，因其熔点低、沸点高、导热导电性能良好、具光渗透性等特性，被广泛应用于生产ITO靶材、半导体材料、焊料和合金等。在这些含铟材料的生产和使用过程中会产生含铟废料，特别是ITO靶材的生产中会有高达70％的含铟废料产生。含铟废料的回收处理一般是先经过分类富集、分离脱除绝大部分杂质后制成铟合金或粗铟，再经过化学法、真空蒸馏法、区域熔炼法、电解法等制备成精铟。其中，熔盐电解法是一种公知的用于将铟合金或粗铟提纯制备精铟的方法。熔盐电解法具有工艺流程短、辅材消耗少、生产能力大、废渣废水量少的优点，但其对设备的要求较高，因此制约了熔盐电解法的发展。

现有的熔盐电解炉结构如专利公开号为WO2006046800A1所示，在使用过程中，阴极出料管因纯铟冷却而容易产生堵塞，导致无法出料。而且，当阳极坩埚中的杂质含量太多需要取出时，因阳极坩埚没有设置有阳极出料口，工作人员必须停炉取出熔盐，导致操作繁琐，降低了生产效率。

目前，也有如专利公开号为WO2011071151A1所示的电解炉结构。上述结构的电解炉结构复杂，存在加工制作难度大、成本高，不能适应大型化、规模化的工业生产。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种熔盐电解炉，其结构简单，操作简单，能够提高生产效率。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种熔盐电解炉，其包括电解容器、第一隔板、第二隔板、第三隔板、加热件以及盖板；

所述电解容器具有敞口朝上的容纳腔，所述第一隔板竖直设置在所述容纳腔内，所述第一隔板将所述容纳腔分隔为反应腔和物料腔；

所述第二隔板设置在所述反应腔内，所述第二隔板将所述反应腔分隔为阳极腔和阴极腔，所述第二隔板的顶部设有用于连通所述阳极腔和所述阴极腔的第一通道；

所述第三隔板设置在所述物料腔内，所述第三隔板将所述物料腔分隔为进料腔和出料腔；

所述第一隔板上设有用于连通所述阳极腔和所述进料腔的第二流道以及用于连通所述阴极腔和所述出料腔的第三流道；

所述加热件设于所述电解容器的外侧；

所述盖板连接在所述电解容器上，能够覆盖或敞开所述容纳腔。

可选地，所述第二隔板的顶侧高度低于所述容纳腔的高度，以在所述第二隔板的顶端形成所述第一通道。

可选地，所述第二流道和所述第三流道均设置在所述第一隔板的底侧。

可选地，所述第一隔板的底侧与所述容纳腔的底侧内壁之间留有空隙；

将所述第二隔板靠近所述阳极腔的一侧壁定义为第一侧壁，将所述第二隔板靠近所述阴极腔的一侧壁定义为第二侧壁；

所述第一隔板的底侧、所述容纳腔的底侧内壁、所述容纳腔与所述第一侧壁相对的一面侧壁以及所述第一侧壁共同形成所述第二流道；

所述第一隔板的底侧、所述容纳腔的底侧内壁、所述容纳腔与所述第二侧壁相对的一面侧壁以及所述第二侧壁共同形成所述第三流道。

可选地，所述盖板包括用于覆盖所述反应腔的第一盖体以及用于覆盖所述物料腔的第二盖体，所述第一盖体和所述第二盖体均可拆卸地连接在所述电解容器上。

可选地，所述第一盖体上设有进气孔和出气孔。

可选地，所述第二盖体上设有供导电棒穿过的第一插入孔和第二插入孔，当所述第二盖体覆盖在所述物料腔的上方时，所述第一插入孔位于所述进料腔的正上方，所述第二插入孔位于所述出料腔的正上方。

可选地，还包括外壳，所述外壳套设在所述电解容器的外侧，所述加热件设置在所述外壳和所述电解容器之间。

可选地，所述外壳内设有耐火保温层，所述加热件设置在所述耐火保温层的内侧。

可选地，还包括坩埚，所述坩埚设置在所述外壳内，所述坩埚套设在所述电解容器外部，所述加热件环绕于所述坩埚的外侧。

本实用新型提供的一种熔盐电解炉与现有技术相比，其有益效果在于：本实用新型的电解容器中的容纳腔通过第一隔板、第二隔板和第三隔板分隔成阳极腔、阴极腔、进料腔和出料腔，结构简单，易于加工制造，降低了电解炉的生产成本。四个腔体能够保证不同种类的物质的相互独立性，同时，腔体之间又设有流道，使得反应的物料能够在腔体之间流动，满足反应的需求。工作人员可往进料腔内加入待提纯的铟锡合金、粗铟等原料，并打开盖板从出料腔取出铟金属，不需要停机就能取出产品，实现了连续操作的效果，提高了生产效率，能应用于大规模工业化生产。

附图说明

图1是本实用新型实施例的熔盐电解炉的立体图；

图2是本实用新型实施例的熔盐电解炉的爆炸图；

图3是本实用新型实施例的熔盐电解炉的侧视图；

图4是图3中A－A处的截面图；

图5是图3中B－B处的截面图；

图6是本实用新型实施例的熔盐电解炉的俯视图；

图7是图6中C－C处的截面图；

图8是本实用新型实施例的电解容器的立体图；

图9是本实用新型实施例的电解容器的俯视图。

图中，1、第一隔板；2、第二隔板；3、第三隔板；4、电解容器；5、加热件；6、盖板；61、第一盖体；62、第二盖体；7、容纳腔；71、反应腔；711、阳极腔；712、阴极腔；72、物料腔；721、进料腔；722、出料腔；8、第一通道；9、第二流道；10、第三流道；11、进气孔；12、出气孔；13、第一插入孔；14、第二插入孔；15、外壳；16、耐火保温层；17、坩埚；18、把手；19、导电棒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，应当理解的是，本实用新型中采用术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

应当理解的是，在本实用新型中，“前”是指熔盐电解炉靠近阴极腔和出料腔的一侧方向，“后”是指熔盐电解炉靠近阳极腔和进料腔的一侧方向，“左”是指熔盐电解炉靠近阳极腔和阴极腔的一侧方向，“右”是指熔盐电解炉靠近进料腔和出料腔的一侧方向。

应当理解的是，本实用新型中采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1至图9所示，本实用新型的优选实施例的一种熔盐电解炉，其包括电解容器4、第一隔板1、第二隔板2、第三隔板3、加热件5以及盖板6；电解容器4具有敞口朝上的容纳腔7，第一隔板1竖直设置在容纳腔7内，第一隔板1将容纳腔7分隔为反应腔71和物料腔72；第二隔板2设置在反应腔71内，第二隔板2将反应腔71分隔为阳极腔711和阴极腔712，第二隔板2的顶部设有用于连通阳极腔711和阴极腔712的第一通道8；第三隔板3设置在物料腔72中，第三隔板3将物料腔72分隔为进料腔721和出料腔722；第一隔板1上设有用于连通阳极腔711和进料腔721的第二流道9以及用于连通阴极腔712和出料腔722的第三流道10；加热件5设于电解容器4的外侧；盖板6连接在电解容器4上，能够覆盖或敞开容纳腔7。

应当理解的是，电解容器4的横截面形状可以是圆形、椭圆形、正方形、长方形、梯形及各种多边形，优选的是易于制造并且具有高机械强度的圆柱形和长方形。本实施例中的电解容器4的形状为长方体。电解容器4的材质为耐温绝缘材料，可以是石英、玻璃、碳化硅、陶瓷、氧化铝、刚玉、聚四氟乙烯等，优选为陶瓷，更优选为石英。

本实施例中的加热件5为电热丝，电热丝可以与外部电源电连接，通电后即发热，起到保证电解温度的作用。

本实施例中的第一隔板1、第二隔板2和第三隔板3均设置在容纳腔7中，第一隔板1的两端均连接在容纳腔7的侧壁上，以将容纳腔7分隔为左右分布的反应腔71和物料腔72。第二隔板2的一端与容纳腔7的内部侧壁连接，另一端与第一隔板1的中部连接，以将反应腔71分为前后设置的阳极腔711和阴极腔712。第三隔板3的一端与容纳腔7的内部侧壁连接，另一端与第一隔板1的中部连接，以将物料腔72分为前后设置的进料腔721和出料腔722。

在工作状态下，向出料腔722加入一定量纯铟，纯铟熔化后从第三流道10流入到阴极腔712。将铟锡合金或粗铟加入到进料腔721，铟锡合金或粗铟熔化后从第二流道9流入到阳极腔711。向阳极腔711内投入熔盐电解质，熔盐熔化后从第一流道流入到阴极腔712，并完全覆盖阴极和阳极，使得被第二隔板2隔开的阴极腔712和阳极腔711桥接起来。通过加热件5加热容纳腔7，受直流电作用，阳极腔711中的杂质金属不溶解，而铟金属溶解到上层的熔盐电解质中，因含离子浓度不同，经第一流道进行循环以趋向平衡，阴极腔712中熔盐电解质析出铟金属，析出的铟金属经第三流道10流到出料腔722。工作人员可从出料腔722内取出铟金属经浇铸冷却后制备成金属铟锭。

基于上述技术方案，本实用新型通过三块隔板将容纳腔7分隔为阳极腔711、阴极腔712、进料腔721和出料腔722四部分，熔盐电解炉的结构简单，制作成本低。而且隔板的设置有利于分离出不同类别物质，其中第一隔板1使熔盐电解质与铟金属隔开，第二隔板2使阳极铟锡合金与阴极铟金属隔开，第三隔板3使阳极铟锡合金与阴极铟金属隔开，保证了不同种类别物质的相互独立性，提高了产品的质量。同时，隔板之间设有供流道，在反应过程中，物质可通过流道在不同腔体中流动，工作人员可直接将需电解提纯的铟锡合金、粗铟等加到进料腔721内，并在出料腔722获得电解提纯后的产品，操作简单方便。单独设置的进料腔721和出料腔722可方便工作人员观察到金属液面的高度，易于获知电解进行的程度，通过及时出料和进料，能够稳定地进行控制阴阳极间距，有利于电解过程正常，提高了生产效率，能够适用于大规模工业化生产。

由于熔化后的熔盐电解液密度较小，因此第一通道8设置在第二隔板2的顶部，以便熔盐分子在阳极腔711和阴极腔712中自由流动，在阳极腔711和阴极腔712之间建立连接的桥梁。如图4所示，第二隔板2的顶侧高度低于容纳腔7的高度，以在第二隔板2的顶端形成第一通道8。在制造过程中无需在第二隔板2上开设通孔，只需直接准备一块高度小于容纳腔7的板材即可，制造加工方便。而且若采用在第二隔板2上开孔的方式，则还可能出现熔盐堵塞通孔的问题。采用高度较低的第二隔板2，使得其与盖板6之间形成第一通道8，能尽可能地增大第一通道8的宽度，防止物料堵塞第一通道8。

在生产过程中，工作人员将铟锡合金加入到进料腔721中，铟锡合金熔化后，其密度大于电解液，大部分铟锡合金沉积在容纳腔7底部，为了保证较多的铟锡合金能够从第二流道9流动到阳极腔711中，如图5所示，第二流道9设置在第一隔板1的底侧。同理，受直流电的作用，阴极腔712中的熔盐电解质析出铟金属，析出的铟金属密度比熔盐密度大，铟金属沉集于容纳腔7的底部，为了使得更多的铟金属能够从第二流道9流动到出料腔722中，如图5和图7所示，第三流道10设置在第一隔板1的底侧。

在本实用新型中，将第二隔板2靠近阳极腔711的一侧壁定义为第一侧壁，将第二隔板2靠近阴极腔712的一侧壁定义为第二侧壁。第一隔板1的高度小于容纳腔7的高度，第一隔板1的底侧与容纳腔7的底侧内壁之间留有空隙，空隙能够形成第二流道9和第三流道10。具体地，第一隔板1的底侧、容纳腔7的底侧内壁、容纳腔7与第一侧壁相对的一面侧壁以及第一侧壁共同形成第二流道9；第一隔板1的底侧、容纳腔7的底侧内壁、容纳腔7与第二侧壁相对的一面侧壁以及第二侧壁共同形成第三流道10。采用高度较低的第一隔板1，使其与容纳腔7底部自然形成第二流道9和第三流道10，简化了电解容器4内部的结构，加工工艺简单，省去了在第一隔板1上钻孔等加工步骤，还能尽可能地增大流道的宽度，避免物料在流动过程中堵塞流道。

具体地，盖板6包括用于覆盖反应腔71的第一盖体61以及用于覆盖物料腔72的第二盖体62。第一盖体61能够覆盖或敞开反应腔71，第二盖体62能够覆盖或敞开物料腔72。第一盖体61和第二盖体62可通过铰接的方式连接在电解容器4上。更优选地，第一盖体61和第二盖体62均可拆卸地连接在电解容器4上。在电解过程中，设置两个盖体盖住反应腔71和物料腔72，能够阻止空气进入容纳腔7内，防止熔盐被氧化。在反应结束后，工作人员可将第一盖体61和第二盖体62从电解容器4上拆卸下来，以便取出成品和清洁容纳腔7。本实施例中的第一盖体61和第二盖体62均盖设在电解容器4的上方。为了便于工作人员提起第一盖体61和第二盖体62，第一盖体61和第二盖体62上均设有把手18。

进一步地，如图1、图2和图6所示，第一盖体61上设有进气孔11和出气孔12。工作人员可以往进气孔11中通入惰性气体，例如氮气、氩气等，可使得容纳腔7与盖板6之间形成的密闭空间为惰性气体空间，隔绝空气中的氧气和水气，有效避免熔盐氧化而产生损失，提高产品的质量。容纳腔7内多余的惰性气体通过出气孔12排出，经收集后处理后向外排。而且设置出气孔12，能有效地将熔盐电解现场飘浮的氯化物盐粉排出，工作人员可将氯化物盐粉集中统一后，处理再排出，减少了氯化物挥发损失，避免了氯化物随意飘散造成设备腐蚀问题。

此外，如图1、图2和图6所示，第二盖体62上设有供导电棒穿过的第一插入孔13和第二插入孔14，第一插入孔13的位置对应进料腔721的位置，第二插入孔14的位置对应出料腔722的位置。当第二盖体62覆盖在物料腔72的上方时，第一插入孔13位于进料腔721的正上方，第二插入孔14位于出料腔722的正上方。工作人员可往第一插入孔13和第二插入孔14中插入直流导电棒19。

本申请采用电热丝作为加热件5，为了减少热量散失，同时防止电热丝暴露在外，造成安全隐患，该熔盐电解炉还包括外壳15，外壳15套设在电解容器4的外侧，加热件5设置在外壳15和电解容器4之间。电解容器4和加热件5被包裹在外壳15中，防止反应过程中的热量散失。为了进一步提高保温效果，外壳15内设有耐火保温层16，加热件5设置在耐火保温层16的内侧。耐火保温层16具有支撑加热件5和保证容纳腔7温度恒定的作用。耐火保温层16由耐火隔热砖、耐火隔热板、耐火隔热纸等隔热材料组成。

可选地，该熔盐电解炉还包括坩埚17，坩埚17设置在外壳15内，并位于加热件5和电解容器4之间。坩埚17套设在电解容器4外部，加热件5环绕于坩埚17的外侧。在电解容器4外部设置坩埚17，能在电解容器4破裂、损坏等特殊情况下，保证电解质溶液不会直接外渗出与电热丝和外壳15接触，造成物料损失和电解炉损坏。坩埚17的材质可以是金属、石墨、石英、玻璃、碳化硅、陶瓷、氧化铝、刚玉、聚四氟乙烯等，优选为金属。

本实用新型的工作过程为：往进气孔11通入惰性气体，使得容纳腔7与盖板6之间形成的密闭空间内充填有惰性气体，再进行熔盐电解，可有效避免熔盐氧化损失，提高产品的质量。采用该熔盐电解炉进行电解时，向出料腔722内加入一定量纯铟，纯铟熔化后从第三流道10流入到阴极腔712。将铟锡合金加入到进料腔721，铟锡合金熔化后从第二流道9流入到阳极腔711。通过向阳极腔711内加入熔盐电解质，熔盐熔化后从第一流道流入到阴极腔712，并完全覆盖于阴极腔712和阳极腔711。熔盐在阴极腔712和阳极腔711上部之间可以自由流动，使得被隔板隔开的阴极腔712和阳极腔711桥接起来。之后，开启加热件5，令加热丝为容纳腔7加热。受直流电作用，阳极腔711中的杂质金属不溶解，而铟金属可溶解到上层的熔盐电解质中。熔盐电解质因含铟离子浓度不同，经第一流道进行循环以趋向平衡。受直流电作用，阴极腔712中熔盐电解质析出铟金属，析出的铟金属受密度差而汇集于底层，并经第三流通口流到出料腔722。从出料腔722内取出铟金属经浇铸冷却后制备成金属铟锭。

综上，本实用新型实施例提供一种熔盐电解炉，其电解容器中的容纳腔通过第一隔板、第二隔板和第三隔板分隔成阳极腔、阴极腔、进料腔和出料腔，结构简单，易于加工制造，降低了电解炉的生产成本。四个腔体能够保证不同种类物质的相互独立性，同时，腔体之间又设有流道，使得反应的物料能够在腔体之间流动，满足反应的需求。工作人员可往进料腔内加入待提纯的铟锡合金、粗铟等原料，并打开盖板从出料室取出铟金属，不需要停机就能取出产品，实现了连续操作的效果，提高了生产效率，能应用于大规模工业化生产。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种熔盐电解炉，其特征在于，包括电解容器、第一隔板、第二隔板、第三隔板、加热件以及盖板；

所述电解容器具有敞口朝上的容纳腔，所述第一隔板竖直设置在所述容纳腔内，所述第一隔板将所述容纳腔分隔为反应腔和物料腔；

所述第二隔板设置在所述反应腔内，所述第二隔板将所述反应腔分隔为阳极腔和阴极腔，所述第二隔板的顶部设有用于连通所述阳极腔和所述阴极腔的第一通道；

所述第三隔板设置在所述物料腔内，所述第三隔板将所述物料腔分隔为进料腔和出料腔；

所述第一隔板上设有用于连通所述阳极腔和所述进料腔的第二流道以及用于连通所述阴极腔和所述出料腔的第三流道；

所述加热件设于所述电解容器的外侧；

所述盖板连接在所述电解容器上，能够覆盖或敞开所述容纳腔。

2.如权利要求1所述的熔盐电解炉，其特征在于，所述第二隔板的顶侧高度低于所述容纳腔的高度，以在所述第二隔板的顶端形成所述第一通道。

3.如权利要求1所述的熔盐电解炉，其特征在于，所述第二流道和所述第三流道均设置在所述第一隔板的底侧。

4.如权利要求3所述的熔盐电解炉，其特征在于，所述第一隔板的底侧与所述容纳腔的底侧内壁之间留有空隙；

将所述第二隔板靠近所述阳极腔的一侧壁定义为第一侧壁，将所述第二隔板靠近所述阴极腔的一侧壁定义为第二侧壁；

所述第一隔板的底侧、所述容纳腔的底侧内壁、所述容纳腔与所述第一侧壁相对的一面侧壁以及所述第一侧壁共同形成所述第二流道；

所述第一隔板的底侧、所述容纳腔的底侧内壁、所述容纳腔与所述第二侧壁相对的一面侧壁以及所述第二侧壁共同形成所述第三流道。

5.如权利要求1所述的熔盐电解炉，其特征在于，所述盖板包括用于覆盖所述反应腔的第一盖体以及用于覆盖所述物料腔的第二盖体，所述第一盖体和所述第二盖体均可拆卸地连接在所述电解容器上。

6.如权利要求5所述的熔盐电解炉，其特征在于，所述第一盖体上设有进气孔和出气孔。

7.如权利要求5所述的熔盐电解炉，其特征在于，所述第二盖体上设有供导电棒穿过的第一插入孔和第二插入孔，当所述第二盖体覆盖在所述物料腔的上方时，所述第一插入孔位于所述进料腔的正上方，所述第二插入孔位于所述出料腔的正上方。

8.如权利要求1－7任一项所述的熔盐电解炉，其特征在于，还包括外壳，所述外壳套设在所述电解容器的外侧，所述加热件设置在所述外壳和所述电解容器之间。

9.如权利要求8所述的熔盐电解炉，其特征在于，所述外壳内设有耐火保温层，所述加热件设置在所述耐火保温层的内侧。

10.如权利要求8所述的熔盐电解炉，其特征在于，还包括坩埚，所述坩埚设置在所述外壳内，所述坩埚套设在所述电解容器外部，所述加热件环绕于所述坩埚的外侧。

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