一种石墨阳极组件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种石墨阳极组件，其包括石墨阳极板和阳极卡具，阳极卡具包括相互固定连接的导电板和导电臂，石墨阳极板的顶面和/或侧壁上端设有凹槽/凸台，导电板的底面和/或侧壁设有与石墨阳极板上的凹槽/凸台相匹配的凸台/凹槽，石墨阳极板和阳极卡具通过凹槽和凸台相互连接固定。本实用新型专利技术结构简单合理，设计新颖，改变过去传统的靠销钉连接导电的不合理结构，石墨阳极板与阳极卡具之间通过凹槽和凸台相互连接固定，有效增大导电面积，减小电阻，提高导电率，进而提高石墨阳极板的使用寿命，减少更换石墨阳极板的次数，提高生产效率，降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨阳极组件
本技术涉及稀土电解
，尤其涉及一种石墨阳极组件。
技术介绍
稀土氧化物熔盐电解制备稀土金属及稀土合金生产过程中石墨阳极对电解过程、产品质量、生产成本影响很大。石墨阳极消耗占到生产成本的23％，而且稀土金属中的碳主要来自于石墨。因此，提高石墨的质量，减缓石墨的氧化速度，延长使用寿命，对于稀土氧化物熔盐电解工艺来讲很重要。稀土氧化物熔盐电解制备稀土金属工艺对石墨的质量及抗氧化程度要求很高。因为石墨的质量及抗氧化性能直接关系到稀土金属的质量及纯度，它是决定稀土金属中碳含量高低的重要因素。石墨的制造过程是一个高能耗、高污染的过程。现在每吨石墨的价格已经涨到1.5万元，而且还在持续上涨。因此有必要对阳极卡具与石墨阳极板连接方式进行研究与改进。无论是从保护资源的角度，还是从生产成本、产品质量及稀土金属纯度等方面都具有十分重要的意义。稀土氧化物熔盐电解初期，主要是3000A电解槽采用圆筒形石墨阳极。阳极浸入到电解质里，进行电解生产。生产的稀土金属碳含量偏高。主要原因是圆筒外的石墨粉不容易被及时氧化掉，在电解质中停留时间过长，在电解质循环过程中，有机会与稀土金属结合形成化合物。中期主要是4000A电解槽，阳极为瓦盖形，将原来的圆筒状切成四瓣。生产出的稀土金属含碳量有所降低。目前8000-10000A电解槽采用长方体形状石墨阳极，稀土金属碳含量＜0.03％能占到92％，金属含碳量降低，但存在石墨阳极板消耗快的问题。石墨阳极板与金属阳极卡具一般由四个φ10的金属销钉连接起来。由于石墨与金属的膨胀系数不一样，受热后金属膨胀率大于石墨板，且受热量增大时阳极卡具向上弯曲变形，与石墨阳极板连接处出现缝隙，电流是通过阳极卡具到销钉再到石墨阳极板，电解过程实际上靠几个销钉导电。所以导电面积变小，电阻增大，限制了大电流通过，影响电解生产效率。其次，电阻增大后，销钉与石墨板接触部位温度会很高，进而加速石墨氧化，降低石墨的使用寿命。产生结果是增加了工人更换阳极板的次数，加大工人的劳动强度，同时也增大生产成本。石墨阳极板消耗包括以下两种情况：一种是石墨与稀土氧化物熔盐电解过程产生的O2反应，生成CO和CO2；另外一种情况是石墨与空气的O2反应，生成CO和CO2。第二种情况石墨的氧化反应速度远远大于第一种情况。另外，石墨阳极板端面与阳极卡具连接处消耗最快，原因是此处的温度最高。目前，电解过程石墨阳极的寿命在30个小时左右，使用寿命较低。主要原因是暴露在空气中与阳极卡具连接处的石墨消耗速度过快，导致阳极板导电面积变小，阳极板电阻增大，导电困难，生产不能正常运行，被迫更换新的阳极。实际电解过程浸在电解质里面的石墨阳极的消耗不到三分之一，而暴露在空气中与阳极卡具连接处的石墨消耗了四分之三。因此，如何提高稀土电解过程中石墨阳极的使用寿命，是本领域目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，特别创新地提出了一种石墨阳极组件。为了实现本技术的上述目的，本技术提供了一种石墨阳极组件，包括石墨阳极板和阳极卡具，所述阳极卡具包括相互固定连接的导电板和导电臂，所述石墨阳极板的顶面和/或侧壁上端设有凹槽/凸台，所述导电板的底面和/或侧壁设有与所述石墨阳极板上的凹槽/凸台相匹配的凸台/凹槽，所述石墨阳极板和所述阳极卡具通过所述凹槽和凸台相互连接固定。本技术结构简单合理，设计新颖，改变过去传统的靠销钉连接导电的不合理结构，石墨阳极板与阳极卡具之间通过凹槽和凸台相互连接固定，有效增大导电面积，减小电阻，提高导电率，进而提高石墨阳极板的使用寿命，减少更换石墨阳极板的次数，提高生产效率，降低生产成本。优选地，所述石墨阳极板上的凹槽/凸台与所述阳极卡具的导电板上的凸台/凹槽之间的连接间隙中填充有石墨粉。这样使得石墨阳极板与阳极卡具之间连接更加紧密，有效保持良好的电解状态。优选地，所述石墨阳极板的顶面开设有凹槽，所述凹槽的截面呈上小下大的等腰梯形结构，所述导电板的底面设有与所述石墨阳极板上的凹槽相匹配的凸台。这样，一方面使得石墨电极板与阳极卡具之间连接更加牢固，另一方面，由于石墨阳极板与导电板的膨胀系数不一样，受热后导电板胀率大于石墨阳极板，使得导电板上的凸台与石墨阳极板上的凹槽配合更加紧密，使得电解受热后石墨电极板与导电板之间仍然能够保持良好的导电状态。优选地，所述石墨阳极板相对的两个侧壁的上端对称设有凹槽，所述导电板的侧壁设有与所述凹槽相匹配的凸台。这样，一方面使得石墨电极板与阳极卡具之间连接更加牢固，另一方面，由于石墨阳极板与导电板的膨胀系数不一样，受热后导电板胀率大于石墨阳极板，使得导电板上的凸台与石墨阳极板上的凹槽配合更加紧密，使得电解受热后石墨电极板与导电板之间仍然能够保持良好的导电状态。优选地，所述石墨阳极板上端的长度和/或宽度大于所述石墨阳极板下端的长度和/或宽度。由于裸露在电解液上方的石墨电极板的石墨氧化反应速度大于浸没在电解液内部的石墨电极板的石墨氧化反应速度，这样设置能够有效延长裸露在电解液上方的石墨电极板的消耗时间，从而延长裸露在电解液上方的石墨电极板的使用寿命，进而延长整个石墨阳极的使用寿命。进一步，所述石墨阳极板的四个侧面整体上均呈上大下小的等腰梯形结构。这样使得石墨阳极板的长度和宽度从上至下均匀过渡，更便于生产。进一步，所述石墨阳极板包括连接部和电解部，所述连接部包括上端面、下端面和四个侧壁，所述下端面与所述电解部固定连接，所述连接部的四个侧壁相对于所述电解部的侧壁向外突出。这样能够在提高石墨阳极板使用寿命的同时，减少石墨阳极板生产时使用的原材料，降低生产和使用成本。优选地，所述石墨阳极板和所述阳极卡具之间还通过至少一个销钉连接固定。通过销钉进一步固定石墨阳极板和所述阳极卡具，能够进一步提高石墨阳极板和所述阳极卡具之间连接的牢固性。优选地，所述导电板上设有冷却结构，所述冷却结构包括设置于所述导电板内部容冷却介质流通的冷却通道和设置于所述导电板侧壁上的介质入口和介质出口，所述介质入口和介质出口分别与所述冷却通道连通。由于电解过程中石墨阳极板与阳极卡具连接处温度最高，导致连接处石墨消耗最快，通过在导电板上设置冷却结构，电解过程中，向冷却结构中通入循环冷却介质，对导电板与石墨阳极板的连接处进行降温，有效降低连接处石墨消耗速度，进一步有效延长石墨阳极的使用寿命。本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。附图说明本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是现有技术中石墨阳极的结构示意图；图2是本技术提供的一种优选实施方式中石墨阳极组件的侧视结构示意图；图3是图2中石墨阳极板的仰视结构示意图；图4是本技术提供的另一种优选实施方式中石墨阳极组件的侧视结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨阳极组件，其特征在于，包括石墨阳极板和阳极卡具，所述阳极卡具包括相互固定连接的导电板和导电臂，所述石墨阳极板的顶面和/或侧壁上端设有凹槽/凸台，所述导电板的底面和/或侧壁设有与所述石墨阳极板上的凹槽/凸台相匹配的凸台/凹槽，所述石墨阳极板和所述阳极卡具通过所述凹槽和凸台相互连接固定。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨阳极组件，其特征在于，包括石墨阳极板和阳极卡具，所述阳极卡具包括相互固定连接的导电板和导电臂，所述石墨阳极板的顶面和/或侧壁上端设有凹槽/凸台，所述导电板的底面和/或侧壁设有与所述石墨阳极板上的凹槽/凸台相匹配的凸台/凹槽，所述石墨阳极板和所述阳极卡具通过所述凹槽和凸台相互连接固定。


2.根据权利要求1所述的石墨阳极组件，其特征在于，所述石墨阳极板上的凹槽/凸台与所述阳极卡具的导电板上的凸台/凹槽之间的连接间隙中填充有石墨粉。


3.根据权利要求1所述的石墨阳极组件，其特征在于，所述石墨阳极板的顶面开设有凹槽，所述凹槽的截面呈上小下大的等腰梯形结构，所述导电板的底面设有与所述石墨阳极板上的凹槽相匹配的凸台。


4.根据权利要求1所述的石墨阳极组件，其特征在于，所述石墨阳极板相对的两个侧壁的上端对称设有凹槽，所述导电板的侧壁设有与所述凹槽相匹配的凸台。


5.根据权利要求1-4任意一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雪铭，李鑫，王贵才，李剑英，郭新杰，于雅樵，李瑞芳，张永先，
申请(专利权)人：包头市中鑫安泰磁业有限公司，
类型：新型
国别省市：内蒙古;15