CN214088691U - 一种稀土电解槽用母线结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种稀土电解槽用母线结构，包括：阳极母线、阴极母线、水平母线、软母线、垂直母线和汇流母线；阳极母线位于电解槽上方，用于连接电源正极；阴极母线用于连接电源负极；水平母线的一端与阳极母线连接，水平母线的另一端与电解槽上的阳极导杆连接；软母线位于电解槽下方，软母线的一端与电解槽的阴极钢棒连接，软母线的另一端与垂直母线的一端连接；汇流母线的一端与垂直母线的另一端连接，汇流母线的另一端与阴极母线连接。由于采用该母线结构，使得电解槽及母线在10kA级以上载流下，槽内熔体电流与磁场分配均匀，稀土氧化物在电解质内的溶解速度快，电解槽生产稳定，电流效率得到有效提高。

Description

一种稀土电解槽用母线结构

技术领域

本实用新型涉及稀土电解技术领域，尤其涉及一种稀土电解槽用母线结构。

背景技术

目前，工业上主要通过小型稀土电解槽制备稀土金属及其合金，槽结构为敞开式上挂阴极和阳极，存在管理难度大、能耗高、电流效率低、产量小、操作环境差等问题。随着规模化生产要求以及电解槽设计技术的发展，稀土电解槽正面向10kA级以上大型化转变。

专利CN201910872438.1，公开了一种生产稀土及其合金的稀土电解槽，包括：电解槽槽体、阴极组结构、样机组结构、槽上部结构，电解槽槽体包括槽壳、槽内衬，槽上部结构包括立柱大梁框架、下料系统、打壳系统、阳极升降及母线转接系统、槽罩板；阳极组结构上端与阳极升降及母线转接系统连接，下端的阳极块垂直插入槽体内电解质中，阳极块在电解质液面外裸漏部分由阳极覆盖料覆盖，阳极升降及母线转接系统用于调整阳极块与阴极组结构的极距；下料系统、打壳系统、阳极升降及母线转接系统集成为智能槽控系统；槽罩板上边沿与水平罩板侧部边沿相接，下边沿与槽壳上表面相连，实现电解槽密闭。该稀土电解槽的设计为液态阴极结构，应用在稀土电解技术领域，实现了稀土电解槽自动连续、高效率、低能耗、低成本、清洁生产。但是，该专利并未对电解槽母线配置结构进行相关的描述。

大型稀土电解槽技术开发过程中，需要对物理场进行优化设计，其中，经过母线与熔体的强电流所产生的强磁场对生产影响重大。

因此，通过对稀土电解槽母线配置结构设计，合理分配槽内熔体电流与磁场，提高磁流体稳定性，是保证新型液态阴极结构稀土电解槽获得良好技术经济指标的关键。

实用新型内容

本申请实施例通过提供一种稀土电解槽用母线结构，电解槽及母线在10kA级以上载流下，槽内熔体电流与磁场分配均匀，稀土氧化物在电解质内的溶解速度快，电解槽生产稳定，电流效率得到有效提高。

本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：

一种稀土电解槽用母线结构，包括：

阳极母线、阴极母线、水平母线、软母线、垂直母线和汇流母线；

其中，所述阳极母线位于所述电解槽上方，用于连接电源正极；所述阴极母线用于连接电源负极；所述水平母线的一端与所述阳极母线连接，所述水平母线的另一端与所述电解槽上的阳极导杆连接；所述软母线位于所述电解槽下方，所述软母线的一端与所述电解槽的阴极钢棒连接，所述软母线的另一端与所述垂直母线的一端连接；所述汇流母线的一端与所述垂直母线的另一端连接，所述汇流母线的另一端与所述阴极母线连接。

优选地，所述阳极母线和所述阴极母线分别位于所述电解槽的不同侧。

优选地，所述水平母线沿着水平方向设置，且与所述阳极导杆垂直。

优选地，所述电解槽上设置有两组阳极导杆，所述水平母线的数量为两根，对称设置在所述电解槽上方，其中，一根水平母线连接一组阳极导杆，另一根水平母线连接另一组阳极导杆。

优选地，所述垂直母线与所述阴极钢棒垂直。

优选地，所述垂直母线的数量为多个，分两组，分别位于所述电解槽的两侧，所述汇流母线的一端与全部的所述垂直母线的另一端连接。

优选地，所述水平母线与所述阳极导杆采用机械压接的方式连接。

优选地，所述阴极钢棒与软母线采用钢铝复合焊接方式连接。

优选地，所述汇流母线的高度位于所述槽体底部与所述软母线之间。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、在本申请实施例中，公开了一种稀土电解槽用母线结构，包括：阳极母线、阴极母线、水平母线、软母线、垂直母线和汇流母线；其中，所述阳极母线位于所述电解槽上方，用于连接电源正极；所述阴极母线用于连接电源负极；所述水平母线的一端与所述阳极母线连接，所述水平母线的另一端与所述电解槽上的阳极导杆连接；所述软母线位于所述电解槽下方，所述软母线的一端与所述电解槽的阴极钢棒连接，所述软母线的另一端与所述垂直母线的一端连接；所述汇流母线的一端与所述垂直母线的另一端连接，所述汇流母线的另一端与所述阴极母线连接。由于采用该母线结构(具体涉及阳极母线、阴极母线、水平母线、软母线、垂直母线和汇流母线的具体位置和连接关系)，使得电解槽及母线在10kA级以上载流下，槽内熔体电流与磁场分配均匀，稀土氧化物在电解质内的溶解速度快，电解槽生产稳定，电流效率得到有效提高。

2、在本申请实施例中，本母线配置结构应用流体仿真技术设计，考虑下料点等生产实际，合理分配槽内熔体电流与磁场，提高磁流体稳定性，提高了稀土氧化物在电解质内的溶解速度，为新型液态阴极结构稀土电解技术提供可靠保障。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中一种稀土电解槽用母线结构的示意图。

标记说明：101-阳极母线、102-阴极母线，103-水平母线，104-软母线，105-垂直母线，106-汇流母线；201-电解槽，202-电解质，203-阳极炭块，204-阳极导杆，205-阴极钢棒。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种稀土电解槽用母线结构，电解槽及母线在10kA级以上载流下，槽内熔体电流与磁场分配均匀，稀土氧化物在电解质内的溶解速度快，电解槽生产稳定，电流效率得到有效提高。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一种稀土电解槽用母线结构，包括：阳极母线、阴极母线、水平母线、软母线、垂直母线和汇流母线；其中，所述阳极母线位于所述电解槽上方，用于连接电源正极；所述阴极母线用于连接电源负极；所述水平母线的一端与所述阳极母线连接，所述水平母线的另一端与所述电解槽上的阳极导杆连接；所述软母线位于所述电解槽下方，所述软母线的一端与所述电解槽的阴极钢棒连接，所述软母线的另一端与所述垂直母线的一端连接；所述汇流母线的一端与所述垂直母线的另一端连接，所述汇流母线的另一端与所述阴极母线连接。由于采用该母线结构(具体涉及阳极母线、阴极母线、水平母线、软母线、垂直母线和汇流母线的具体位置和连接关系)，使得电解槽及母线在10kA级以上载流下，槽内熔体电流与磁场分配均匀，稀土氧化物在电解质内的溶解速度快，电解槽生产稳定，电流效率得到有效提高。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一

本实施例提供了一种稀土电解槽用母线结构(具体是一种大型高效节能型稀土电解槽用母线结构)，如图1所示，包括：

阳极母线101、阴极母线102、水平母线103、软母线104、垂直母线105和汇流母线106；

其中，阳极母线101位于电解槽201上方，用于连接电源正极；阴极母线102用于连接电源负极；水平母线103的一端与阳极母线101连接，水平母线103的另一端与电解槽201上的阳极导杆204连接；软母线104位于电解槽201下方，软母线104的一端与电解槽201的阴极钢棒205连接，软母线104的另一端与垂直母线105的一端连接；汇流母线106的一端与垂直母线105的另一端连接，汇流母线106的另一端与阴极母线102连接。

在具体实施过程中，在电解槽201中装有电解质，在电解槽201中央设置有阳极炭块203，一共有6组阳极炭块203，分2排布置，每排3组，在每组阳极炭块203上都设置有一根阳极导杆204。

进一步，阳极母线101和阴极母线102分别位于电解槽201的不同侧面。

在具体实施过程中，如图1所示，电解槽201具有4个侧面，阳极母线101和阴极母线102分别位于电解槽201的不同侧面。

本实用新型所述的稀土电解槽，采用异侧进出电母线配置结构，适用于10kA级以上新型液态阴极稀土电解槽。

进一步，水平母线103沿着水平方向设置，且与阳极导杆204垂直，并连接。

在具体实施过程中，水平母线103有两根，平行设置。

进一步，电解槽201上设置有两排阳极导杆204，水平母线103的数量为两根，对称设置在电解槽201上方，其中，一根水平母线103连接一排阳极导杆204，另一根水平母线103连接另一排阳极导杆204。

在具体实施过程中，如上述所述，在电解槽201中央设置有阳极炭块203，一共有6组阳极炭块203，分2排布置，每排3组，在每组阳极炭块203上都设置有一根阳极导杆204，对应的，共有6根阳极导杆204，分两排。同时，水平母线103有两根，一根水平母线103连接一排阳极导杆204，另一根水平母线103连接另一排阳极导杆204。

进一步，垂直母线105与阴极钢棒205垂直。

在具体实施过程中，在电解槽201中还设置有阴极钢棒205，阴极钢棒205位于阳极炭块203下方，阴极钢棒205一端位于电解槽201内部，另一端穿出电解槽201的侧壁，暴露出来。

在具体实施过程中，共设置有6根阴极钢棒205，三根为一组，这两组阴极钢棒205位于电解槽201相反的两个侧面。

进一步，垂直母线105的数量为，分两组，分别位于电解槽201的两侧，汇流母线106的一端与全部的垂直母线105的另一端连接。

举例来讲，如图1所示，垂直母线105共有6根，分两组，每组3根，分别位于电解槽201的两侧，例如，在相反的两个侧面上。

在具体实施过程中，汇流母线106有两根，位于电解槽201的两侧，用于分别汇总位于电解槽201两侧的两组垂直母线105(其中，每组有3根垂直母线105)。

在具体实施过程中，每根阴极钢棒205都通过软母线104与垂直母线105连接，垂直母线105与阴极钢棒205垂直。

进一步，水平母线103与阳极导杆204采用机械压接的方式连接。

进一步，阴极钢棒205与软母线104采用钢铝复合焊接方式连接。

进一步，汇流母线106的高度位于电解槽201的底部与软母线104之间。

在实际生产过程中，可以电解车间配置1台20kA新型稀土电解槽，母线配制结构为槽异侧进出电方式，参见图1。

在具体实施过程中，电解槽201生产时，电流从电源阳极触发，电流通过上方的阳极母线101和两根水平母线103分配至6组阳极碳块203，再经过电解槽201的电解质层与液态金属层导入到3组阴极碳块(未标出)与阴极钢棒205。出电侧电流通过阴极钢棒205导入软母线104，向下导入垂直母线105进入汇流母线106，汇入阴极母线102后回到高频整流电源的阴极。电解槽两侧各设置3根阴极钢棒205，钢棒端头穿过槽壳侧板，并与软母线104采用钢-铝复合焊接方式连接。各段母线之间均采用焊接连接。

在具体实施过程中，水平母线103通过压接装置分别连接3根阳极导杆204，压接装置结构简单，便于母线抬升与阳极碳块更换。

在具体实施过程中，各阳极水平母线103、阳极导杆204均以等比例输入电流，各阴极钢棒205、垂直母线105以等比例输出电流，进出电母线各部分电流分布均匀，系统本体压降小。

应用流体仿真技术建模分析以上母线配置结构，槽内磁场曲线分布与金属表面电流形态分布均匀、梯度小，金属液波动小，电能损耗低，确保新型液态阴极结构稀土电解槽连续稳定运行。

本实用新型结合新型液态阴极结构稀土熔盐电解实际工艺，提供了一种新型母线结构，最大限度的优化了稀土金属液面的磁场，有利于稀土氧化物在电解质的溶解，实现磁场的均匀分布和大型稀土电解槽的稳定运行。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

1、在本申请实施例中，公开了一种稀土电解槽用母线结构，包括：阳极母线、阴极母线、水平母线、软母线、垂直母线和汇流母线；其中，所述阳极母线位于所述电解槽上方，用于连接电源正极；所述阴极母线用于连接电源负极；所述水平母线的一端与所述阳极母线连接，所述水平母线的另一端与所述电解槽上的阳极导杆连接；所述软母线位于所述电解槽下方，所述软母线的一端与所述电解槽的阴极钢棒连接，所述软母线的另一端与所述垂直母线的一端连接；所述汇流母线的一端与所述垂直母线的另一端连接，所述汇流母线的另一端与所述阴极母线连接。由于采用该母线结构(具体涉及阳极母线、阴极母线、水平母线、软母线、垂直母线和汇流母线的具体位置和连接关系)，使得电解槽及母线在10kA级以上载流下，槽内熔体电流与磁场分配均匀，稀土氧化物在电解质内的溶解速度快，电解槽生产稳定，电流效率得到有效提高。

2、在本申请实施例中，本母线配置结构应用流体仿真技术设计，考虑下料点等生产实际，合理分配槽内熔体电流与磁场，提高磁流体稳定性，提高了稀土氧化物在电解质内的溶解速度，为新型液态阴极结构稀土电解技术提供可靠保障。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种稀土电解槽用母线结构，其特征在于，包括：

阳极母线、阴极母线、水平母线、软母线、垂直母线和汇流母线；

其中，所述阳极母线位于所述电解槽上方，用于连接电源正极；所述阴极母线用于连接电源负极；所述水平母线的一端与所述阳极母线连接，所述水平母线的另一端与所述电解槽上的阳极导杆连接；所述软母线位于所述电解槽下方，所述软母线的一端与所述电解槽的阴极钢棒连接，所述软母线的另一端与所述垂直母线的一端连接；所述汇流母线的一端与所述垂直母线的另一端连接，所述汇流母线的另一端与所述阴极母线连接。

2.如权利要求1所述的稀土电解槽用母线结构，其特征在于，所述阳极母线和所述阴极母线分别位于所述电解槽的不同侧。

3.如权利要求1所述的稀土电解槽用母线结构，其特征在于，所述水平母线沿着水平方向设置，且与所述阳极导杆垂直。

4.如权利要求1所述的稀土电解槽用母线结构，其特征在于，所述电解槽上设置有两组阳极导杆，所述水平母线的数量为两根，对称设置在所述电解槽上方，其中，一根水平母线连接一组阳极导杆，另一根水平母线连接另一组阳极导杆。

5.如权利要求1所述的稀土电解槽用母线结构，其特征在于，所述垂直母线与所述阴极钢棒垂直。

6.如权利要求1所述的稀土电解槽用母线结构，其特征在于，所述垂直母线的数量为多个，分两组，分别位于所述电解槽的两侧，所述汇流母线的一端与全部的所述垂直母线的另一端连接。

7.如权利要求1所述的稀土电解槽用母线结构，其特征在于，所述水平母线与所述阳极导杆采用机械压接的方式连接。

8.如权利要求1所述的稀土电解槽用母线结构，其特征在于，所述阴极钢棒与软母线采用钢铝复合焊接方式连接。

9.如权利要求1所述的稀土电解槽用母线结构，其特征在于，所述汇流母线的高度位于槽体底部与所述软母线之间。

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