一种底部阴极稀土电解槽制造技术

本发明专利技术提供了一种底部阴极稀土电解槽，包括电解槽壳体，电解槽壳体的槽口上设置盖板，盖板上设置顶盖，电解槽壳体底面内设置下凹倾斜层；下凹倾斜层上设置阴极，下凹倾斜层的最低端设置导管；阴极上方设置多块与所述阴极平行的阳极，所述阳极顶部通过阳极导杆与升降装置连接；盖板为方框结构，所述盖板为中空结构，所述盖板两端设置进水口和出水口与冷却系统连通；顶盖包括两块顶盖，两块顶盖上相对设置与所述阳极导杆匹配的开口，两块顶盖可在所述盖板上相对滑动；顶盖上方设置与烟气抽吸装置连接的烟气出口和若干个加料口。本发明专利技术提供的一种底部阴极稀土电解槽，具有节能环保的特点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种底部阴极稀土电解槽


[0001]本专利技术涉及熔盐电解制取金属及其合金
，特别涉及一种底部阴极稀土电解槽。

技术介绍

[0002]稀土元素被誉为现代工业维生素，进入21世纪以来随着稀土元素在经济增长和国防建设中的重要性日趋显著，其已被世界上许多国家列为重要的战略资源。随着稀土元素在现代科学
的广泛应用，导致全球对稀土的需求快速增长。数据显示，2014年全球对稀土的年需求量约为11.8万吨，预计到2025年将达到20万吨。据预测，在未来十年内，对稀土金属产品的需求将以每年10％的速度增长。
[0003]稀土元素化学性质非常活泼，与氧气有很强的亲和力，因此，在正常条件下，从其化合物中提取稀土金属是非常困难的。目前，从稀土氧化物中生产稀土金属和稀土合金主要是通过熔盐电解法和金属热还原法来实现的，其中有90％以上的稀土金属产品是采用熔盐电解法生产的。稀土熔盐电解槽作为生产稀土金属的重要设备，其槽型结构一直制约着稀土电解行业的发展。
[0004]当前，工业上大多数的电解槽为阴阳极上插式结构的稀土电解槽。该槽型研究较早，应用技术较为成熟，其槽型小、结构简单，操作容易，更换阴阳极也较为方便，因此工业应用较为普遍。但是该槽型存在着阳极消耗严重、槽底温度低，电解效率不高，稀土金属二次氧化现象严重等问题。
[0005]因此，设备大型化、阳极损耗慢、电解效率高以及电解能耗低，是稀土电解槽发展方向中亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对当前电解行业普遍存在的稀土电解槽产能小，能耗高，污染大，阳极损耗快，电流效率低等问题，提供一种节能环保的底部阴极稀土电解槽。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种底部阴极稀土电解槽，包括
[0008]电解槽壳体，所述电解槽壳体的槽口上设置盖板，所述盖板上设置顶盖，所述电解槽壳体底面内设置下凹倾斜层；
[0009]所述下凹倾斜层上设置阴极，所述下凹倾斜层的最低端设置导管；
[0010]所述阴极上方设置多块与所述阴极平行的阳极，所述阳极顶部通过阳极导杆与升降装置连接；
[0011]所述盖板为方框结构，所述盖板为中空结构，所述盖板两端设置进水口和出水口与冷却系统连通；
[0012]所述顶盖包括两块顶盖，两块顶盖上相对设置与所述阳极导杆匹配的开口，两块顶盖可在所述盖板上相对滑动；
[0013]所述顶盖上方设置与烟气抽吸装置连接的烟气出口和若干个加料口。
[0014]进一步地，所述电解槽壳体包括底部和围绕在底部周围的侧部，所述侧部包括钢板外壳、设置在钢板外壳内的内衬结构及设置在钢板外壳与内衬结构之间的石棉填充层，所述内衬结构由外至内依次包括耐火砖层、陶瓷纤维层、防渗层和石墨层，所述底部由下至上依次包括耐火砖层、陶瓷纤维层和防渗层，所述防渗层上部设置所述下凹倾斜层，所述下凹倾斜层的倾斜面倾角为20
°‑
30
°
。
[0015]进一步地，所述耐火砖层由耐火砖堆砌而成，所述防渗层由干式防渗料组成，所述下凹倾斜层材质为耐高温熔盐腐蚀的绝缘材料。
[0016]进一步地，所述导管耐高温金属材料制成，所述导管连接加热装置。
[0017]进一步地，所述盖板上表面两边设置相互平行的凹槽，所述顶盖底部设置与所述凹槽位置和大小匹配的滑块，所述顶盖通过设置在所述凹槽内的滑块可在所述盖板上滑动。
[0018]进一步地，所述顶盖的加料口设置在所述阳极与所述侧部之间的间隙的正上方，所述电解槽的烟气出口设置在所述顶盖的中心位置，所述烟气出口与烟气收集系统连接。
[0019]进一步地，所述阴极为钨或钼制成的长方体结构，所述阴极嵌入所述下凹倾斜层中，且所述阴极顶面与所述电解槽壳体底部平行，所述阴极侧面分别与所述下凹倾斜层内侧面平行且间距5
‑
20cm，所述阴极底面与导电铜排一端连接，所述导电铜排另一端与阴极母线连接，所述导电铜排设置在电解槽壳体侧部，所述导电铜排与电解槽壳体侧部连接处设置绝缘层。
[0020]进一步地，所述阳极为石墨材质的长方体块，所述阳极并列排布，每块阳极与阳极钢爪固定连接，阳极钢爪与所述阳极导杆螺接，阳极导杆另一端与阳极母线连接，所述阳极间的间距为30
‑
50mm，所述阳极与所述电解槽壳体侧部的石墨层间的间距为20
‑
60mm，所述阳极与阴极的极距为50
‑
100mm。
[0021]进一步地，所述盖板为耐高温钢材制成，所述盖板与所述电解槽壳体的槽口连接处设置绝缘层，所述顶盖为耐高温钢材制成，所述顶盖内侧设置隔热材料的内衬，所述阳极钢爪和阳极导杆为导电性良好的耐高温钢材制成，所述阳极导杆与所述升降装置的连接处设置绝缘层。
[0022]进一步地，所述电解槽的槽电压在4.0
‑
5.0V，阴极的工作电流密度为2
‑
6A/cm2，阳极的电流密度为0.5
‑
2A/cm2，电解温度为1000
‑
1200℃。
[0023]本专利技术提供的一种底部阴极稀土电解槽，具有以下优点：
[0024]1、在电解槽上设置可滑动式顶盖，便于更换阳极材料，与敞口式电解槽相比热量损失显著减少，电解过程产生的烟气便于收集处理，更加环保。
[0025]2、将阳极和阴极设计为上下结构布置，极距可根据工艺条件和电解过程通过升降装置合理调节，能够大大降低阳极损耗，并且，阳极和阴极的上下结构布置也可使电解槽内温度分布均匀，降低电解能耗。
[0026]3、能够满足稀土电解过程中需要的低阳极电流密度和高阴极电流密度要求，可显著提高阴极产出金属产品的速率。
[0027]4、阳极采用多块组合设计，方便阳极的更换，能够提高阳极的利用率，并且相邻阳极之间间隙设置，有利于阳极产生的气体的及时排出，防止气体在阳极底部聚集而产生阳极效应。
[0028]5、电解槽壳体的底部内表面为下凹倾斜面设计，有利于电解产生的稀土金属通过底部导管及时排出收集，能有效防止稀土金属产品在电解区域长时间停留并发生二次氧化，能够提高电流效率和产品的纯度。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例提供的底部阴极稀土电解槽结构A—A剖面图；
[0030]图2为本专利技术实施例提供的底部阴极稀土电解槽结构B—B剖面图；
[0031]图3为本专利技术实施例提供的底部阴极稀土电解槽底部阴极布置的俯视图；
[0032]图4为本专利技术实施例提供的底部阴极稀土电解槽结构和阳极布置的俯视图；
[0033]图5为本专利技术实施例提供的底部阴极稀土电解槽顶盖的俯视图。
具体实施方式
[0034]参见图1和图2，本专利技术实施例提供的一种底部阴极稀土电解槽，包括电解槽壳体，电解槽壳体的槽口上设置盖板12，盖板12上设置顶盖13，并且电解槽壳体底面内层设置下凹倾斜层6。
[0035]其中，电解槽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种底部阴极稀土电解槽，其特征在于：包括电解槽壳体，所述电解槽壳体的槽口上设置盖板，所述盖板上设置顶盖，所述电解槽壳体底面内设置下凹倾斜层；所述下凹倾斜层上设置阴极，所述下凹倾斜层的最低端设置导管；所述阴极上方设置多块与所述阴极平行的阳极，所述阳极顶部通过阳极导杆与升降装置连接；所述盖板为方框结构，所述盖板为中空结构，所述盖板两端设置进水口和出水口与冷却系统连通；所述顶盖包括两块顶盖，两块顶盖上相对设置与所述阳极导杆匹配的开口，两块顶盖可在所述盖板上相对滑动；所述顶盖上方设置与烟气抽吸装置连接的烟气出口和若干个加料口。2.根据权利要求1所述的底部阴极稀土电解槽，其特征在于：所述电解槽壳体包括底部和围绕在底部周围的侧部，所述侧部包括钢板外壳、设置在钢板外壳内的内衬结构及设置在钢板外壳与内衬结构之间的石棉填充层，所述内衬结构由外至内依次包括耐火砖层、陶瓷纤维层、防渗层和石墨层，所述底部由下至上依次包括耐火砖层、陶瓷纤维层和防渗层，所述防渗层上部设置所述下凹倾斜层，所述下凹倾斜层的倾斜面倾角为20
°‑
30
°
。3.根据权利要求2所述的底部阴极稀土电解槽，其特征在于：所述耐火砖层由耐火砖堆砌而成，所述防渗层由干式防渗料组成，所述下凹倾斜层材质为耐高温熔盐腐蚀的绝缘材料。4.根据权利要求1所述的底部阴极稀土电解槽，其特征在于，所述导管耐高温金属材料制成，所述导管连接加热装置。5.根据权利要求1所述的底部阴极稀土电解槽，其特征在于：所述盖板上表面两边设置相互平行的凹槽，所述顶盖底部设置与所述凹槽位置和大小匹配的滑块，所述顶盖通过设置在所述凹槽内的滑块可在所述盖板上滑动。6.根据权利要求5所述的底部阴极稀土电解槽，其特征在于：所述顶盖的加料口设置在所述阳极与所述侧部...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙树臣，陈俊强，冀燕子，肖发新，涂赣峰，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：