本发明专利技术公开了一种制备单质硼‑10的熔盐电解装置，要解决的是现有制备单质硼‑10装置中存在的问题。本发明专利技术包括电解槽、直流电源、电热炉、电动升降杆、阴极导电杆、半月板阀和直板阀。本发明专利技术在电解过程整个装置内部始终处于氩气环境中，隔绝空气，防止电解产物单质硼‑10被氧化，确保产物硼‑10的处于较高纯度，附着于阴极电极上；本发明专利技术在电解后通过电动升降杆将电极提升至第一冷却室，封闭直板阀，隔绝电解槽热量传递，此过程始终处于氩气环境中，隔绝空气，通过冷却循环水进行快速降温，得到高纯单质硼‑10；本发明专利技术通过操作提拉杆可以改变电极浸入深度，从而控制电流密度，电解出致密的硼单质。
A molten salt electrolysis device for preparing boron-10
【技术实现步骤摘要】
一种制备单质硼-10的熔盐电解装置
本专利技术涉及电解装置领域，具体是一种制备单质硼-10的熔盐电解装置。
技术介绍
在核工业中，硼-10单质、含有硼-10元素的化合物以及含有硼-10化合物的复合材料是一类优良的热中子屏蔽材料，它可用来控制核反应速率、可以用做核电站以及核废料后处理过程中的安全防护(吸收中子屏蔽辐射)。硼-10的市场非常大，未来硼-10产品应用量最大的地方是用于钠冷快堆和铅铋快堆的高硼-10丰度B4C控制棒，用于压水堆中子慢化剂的高硼-10丰度硼酸，以及用于核废料的储存和运输的含硼复合材料。近年来，随着环境保护、节能减排、核安全等高科技领域的快速发展，对所使用的硼-10的纯度要求也越来越高，对硼-10的需求量也越来越大。专利号为CN102586795A的文件公布了一种熔盐电解制备硼粉的方法及电解装置的方法，介绍用熔盐电解法制备单质硼-10的方法，纯度在97％以上，但是在反应过程容器没有密封，单质硼-10在制备过程中易被氧化，导致回收率降低，在反应过程中没有对尾气进行处理，易产生环境污染。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种制备单质硼-10的熔盐电解装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：一种制备单质硼-10的熔盐电解装置，包括电解槽、直流电源、电热炉、电动升降杆、阴极导电杆、半月板阀和直板阀，所述电解槽内置有石墨内衬，并相互紧密贴合，防止熔盐蒸汽与产生尾气对电解槽的腐蚀，以及腐蚀物进入熔盐内导致的影响产物纯度，在石墨内衬里放置石墨坩埚；石墨坩埚内装有熔盐；阴极导电杆的底端连接有阴极电极；阴极电极电解反应过程中位于石墨坩埚内的熔盐中，阴极电极顶部与阴极导电杆用陶瓷套筒相连；电热炉用于对电解槽加热，间接对石墨坩埚和熔盐加热；直流电源的正极和负极分别与电解槽和阴极导电杆顶部连接；电动升降杆与阴极导电杆顶部相连，相连部分用绝缘垫隔离，以防止阴阳极间短路，电动升降杆起到升降阴极导电杆和搬运电解设备的作用。作为本专利技术实施例进一步的方案：电解槽顶部带有密封盖；阴极导电杆穿过密封盖，且所述密封盖与电解槽连接处加装耐高温绝缘垫，且用绝缘螺丝固定，做绝缘处理，以防止阴阳极间短路，密封盖拆卸简单，用于加入和移除熔盐，以实现在不停电热炉的情况下的连续增减熔盐原料，以保证生产的连续性。作为本专利技术实施例进一步的方案：所述制备单质硼-10的熔盐电解装置还包括第一冷却室和第二冷却室，且冷却室外装有冷却水夹套，第一冷却室分为第一冷却水入口和第一冷却水出口，第二冷却室分为第二冷却水入口和第二冷却水出口。作为本专利技术实施例进一步的方案：电动升降杆的支架与阴极导电杆通过绝缘垫相连。作为本专利技术实施例进一步的方案：电解槽、阴极导电杆和密封盖所用材质均为巴氏合金。作为本专利技术实施例进一步的方案：电解槽侧壁设置有阳极导电杆并且阳极导电杆与石墨坩埚相连接。作为本专利技术实施例进一步的方案：电解槽侧面安装有冷却水夹套，分为第三冷却水入口和第三冷却水出口，冷却水夹套所用材质均为316L不锈钢。作为本专利技术实施例进一步的方案：第二冷却室的底端与密封盖焊接；第二冷却室的上端与第四快接法兰底端连接；第四快接法兰上端与半月板阀底端相连接；半月板阀上端与第三快接法兰底部相连接；第三快接法兰上端与直板阀底端相连接；直板阀上端与第二快接法兰底端相连接；第二快接法兰上端与第一冷却室底端相连接；第一冷却室上端与第一快接法兰底端相连接；第一快接法兰上端与动密封相连接；阴极导电杆由上至下依次穿过动密封、第一冷却室、直板阀、半月板阀和第二冷却室，进入电解槽后插入到石墨坩埚内的熔盐中。作为本专利技术实施例进一步的方案：阴极导电杆底部与阴极电极相连接，在阴极导电杆与阴极电极外部套有陶瓷套筒，防止熔盐蒸汽与尾气对阴极导电杆与阴极电极的腐蚀。作为本专利技术实施例进一步的方案：密封盖上部设有第二氩气入口、第二尾气出口和压力表；氩气入口管与尾气出口管通入电解槽中，使得第二冷却室与电解槽在电解前后充满惰性气体氩气，防止设备以及产物被氧化。作为本专利技术实施例进一步的方案：电解槽与压力表相连通，压力表的量程为-0.1MPa～1MPa，可以测量电解槽内的压力，以控制电解槽内的压力保持常压，由于电解槽外部温度接近800℃，防止高压发生安全事故。作为本专利技术实施例进一步的方案：第一快接法兰设有第一氩气入口、第一尾气出口，氩气入口管与尾气出口管通入第一冷却室中，使得第一冷却室充满惰性气体氩气，防止设备以及产物被氧化。作为本专利技术实施例进一步的方案：所述制备单质硼-10的熔盐电解装置还包括高纯无水氩气气源，对电解槽、第一冷却室和第二冷却室充入惰性气体氩气。作为本专利技术实施例进一步的方案：所述制备单质硼-10的熔盐电解装置还包括尾气吸收塔，对电解槽、第一冷却室和第二冷却室抽出尾气并进行尾气处理。作为本专利技术实施例进一步的方案：所述制备单质硼-10的熔盐电解装置还包括冷却循环水机，对电解槽上端、第一冷却室和第二冷却室进行循环冷却。作为本专利技术实施例进一步的方案：所述制备单质硼-10的熔盐电解装置还包括直流电源，为阳极导电杆与阴极导电杆提供电源。与现有技术相比，本专利技术实施例的有益效果是：本专利技术在电解过程整个装置内部始终处于氩气环境中，隔绝空气，防止电解产物单质硼-10被氧化，确保产物硼-10的处于较高纯度，附着于阴极电极上；本专利技术在电解后通过电动升降杆将电极提升至第一冷却室，封闭直板阀，隔绝电解槽热量传递，此过程始终处于氩气环境中，隔绝空气，通过冷却循环水进行快速降温，得到高纯单质硼-10；本专利技术通过操作提拉杆可以改变电极浸入深度，从而控制电流密度，电解出致密的硼单质；本专利技术通过操作半月板阀和直板阀，减少设备腐蚀，延长使用寿命；本专利技术操作简单，通过拆卸直板阀下的快接法兰，可以将第一冷却室放置架上冷却，同时补充新的熔盐，用新的电极继续电解，做到可连续生产；本专利技术在电解过程中，通过尾气吸收塔对尾气进行充分吸收，达到环保无污染。附图说明图1为制备单质硼-10的熔盐电解装置的结构示意图。图2为制备单质硼-10的熔盐电解装置中直流电源、氩气气源和尾气吸收塔的结构示意图。图3为制备单质硼-10的熔盐电解装置中冷却循环水机的结构示意图。其中：1-阴极导电杆，2-动密封，3-第一尾气出口，4-第一快接法兰，5-第一冷却水出口，6-第一冷却室，7-第二快接法兰，8-第三快接法兰，9-半月板阀，10-第四快接法兰，11-第二冷却水出口，12-压力表，13-第二尾气出口，14-密封盖，15-第三冷却水出口，16-电解槽，17-内衬，18-坩埚，19-电热炉，20-熔盐，21-阴极电极，22-套筒，23-阳极导电杆，24-第三冷却水入口，25-绝缘垫，26-第二氩气入口，27-第二冷却水入口，28-第二冷却室，29-直板阀，30-第一冷却水入口，31-第一氩气入口，32-电动升降杆，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种制备单质硼-10的熔盐电解装置，包括电解槽(16)、直流电源(33)、电热炉(19)、电动升降杆(32)、阴极导电杆(1)、半月板阀(9)和直板阀(29)，其特征在于，所述电解槽(16)内置有相互紧密贴合的内衬(17)，在内衬(17)里放置坩埚(18)；坩埚(18)内装有熔盐(20)；阴极导电杆(1)的底端连接有阴极电极(21)；阴极电极(21)顶部与阴极导电杆(1)用陶瓷套筒(22)相连；直流电源(33)的正极和负极分别与电解槽(16)和阴极导电杆(1)顶部连接；电动升降杆(32)与阴极导电杆(1)顶部相连并且相连部分用绝缘垫(25)隔离。/n
【技术特征摘要】
1.一种制备单质硼-10的熔盐电解装置，包括电解槽(16)、直流电源(33)、电热炉(19)、电动升降杆(32)、阴极导电杆(1)、半月板阀(9)和直板阀(29)，其特征在于，所述电解槽(16)内置有相互紧密贴合的内衬(17)，在内衬(17)里放置坩埚(18)；坩埚(18)内装有熔盐(20)；阴极导电杆(1)的底端连接有阴极电极(21)；阴极电极(21)顶部与阴极导电杆(1)用陶瓷套筒(22)相连；直流电源(33)的正极和负极分别与电解槽(16)和阴极导电杆(1)顶部连接；电动升降杆(32)与阴极导电杆(1)顶部相连并且相连部分用绝缘垫(25)隔离。
2.根据权利要求1所述的制备单质硼-10的熔盐电解装置，其特征在于，所述电解槽(16)顶部带有密封盖(14)；阴极导电杆(1)穿过密封盖(14)，且密封盖(14)与电解槽(16)连接处加装耐高温的绝缘垫(25)。
3.根据权利要求2所述的制备单质硼-10的熔盐电解装置，其特征在于，还包括第一冷却室(6)和第二冷却室(28)，且第一冷却室(6)和第二冷却室(28)外装有冷却水夹套，第一冷却室(6)分为第一冷却水入口(30)和第一冷却水出口(5)，第二冷却室(28)分为第二冷却水入口(27)和第二冷却水出口(11)。
4.根据权利要求1所述的制备单质硼-10的熔盐电解装置，其特征在于，所述电解槽(16)侧壁设置有阳极导电杆(23)并且阳极导电杆(23)与坩埚(18)相连接。
5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛岩，王海松，蒋蕊，关云歌，沈海丰，田陆，
申请(专利权)人：北京镭硼科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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