本实用新型专利技术涉及一种集群式稀土金属熔盐电解装置，包括电解槽、钨阴极及石墨阳极，所述钨阴极为集群式电极，由多个钨电极模块围绕所述电解槽的中心轴组合而成；所述石墨阳极由多个石墨电极模块围绕所述钨阴极并联而成，且所述石墨阳极的长度为所述电解槽内膛深度的2倍以上；所述电解装置还包括：阴极升降组件，固定连接于所述钨阴极的顶部，用于驱动所述钨阴极的抬升与降落；阴极支撑平台，用于固定所述阴极升降组件；阳极升降组件，一一固接于所述石墨电极模块的顶部，用于分别驱动每个所述石墨电极模块的抬升与降落；阳极升降平台，用于固定所述阳极升降组件。定所述阳极升降组件。定所述阳极升降组件。
【技术实现步骤摘要】
一种集群式稀土金属熔盐电解装置
[0001]本技术涉及稀土电解槽设备
，尤其涉及一种集群式稀土金属熔盐电解装置。
技术介绍
[0002]稀土(Rare earth)是一组同时具有电、磁、光、超导、催化以及生物等多种特性的新型功能材料，包括元素周期表中镧系元素和钪、钇共十七种金属元素，是信息技术、生物技术、新材料、新能源技术等高
和国防建设的重要基础材料，同时也对改造某些传统产业，如农业、化工、建材等起着重要作用。
[0003]目前，熔盐电解法是国内生产混合和单一稀土金属及合金的主要方法之一，主要用来提取在水溶液中不能制取的一些活性金属，如Li、Na、K、Mg、Ti、Ta、Zr等，此种方法具有较高的离子电导、较高的扩散系数、较低的粘度和快速的电极反应等优点。
[0004]在进行稀土电解的过程中，需要使用3000～8000安的中型电解槽和万安以上的大型电解槽，其中电解槽的材质为石墨，并且将石墨作为阳极，钨棒为阴极，通过直流电解制备稀土金属，在电解槽底部装有承接钨坩埚作为金属液接收器。在现有技术中，石墨阳极一般是由分散的多片石墨瓦片拼接而成，因此在电化学、化学反应、熔盐侵蚀和机械力的作用下，石墨阳极是消耗性的，因而阳极电解到一定的时间后就会消耗掉需更换新阳极方能继续电解。
[0005]目前在更换阳极时，常用方法为：先将已电解出来的金属从电解槽中钳出倒干净，并舀出一定数量的熔盐，防止入新阳极后熔盐溢出，然后将阳极导线拆下，提走旧阳极残部，清理熔盐中掉落的污物，放入新阳极将阳极导线接好，用交流电弧升温，至电解温度后，升起石墨电极，放入承接钨坩埚继续通电按电解操作进行电解。
[0006]但是在实际电解过程中，石墨阳极的寿命平均只有50～60小时，若使用时间过长，其体积骤减，造成表面积缩小，有效面积降低。当表面积过小时，阳极的电流密度最大，易产生阳极效应，电解液温度升高，使还原的稀土金属液会被逆向溶解，影响金属液的出产率，而且极距增大会使得电解效率明显降低。基于此，石墨阳极需要频繁更换，影响了稀土的生产效率，增加了操作成本。
[0007]进一步地，对于圆形电解槽而言，当电解电流扩大至万安级及以上时，必然会导致钨阴极的外径增大，从而导致钨阴极重量大幅增加，同时制造成本和生产成本大幅增加。
[0008]进一步地，阴极升降系统也是稀土电解炉组成的一部分，该系统在电解过程中主要用于固定阴极，防止在电解过程中摆动，让阴极始终在电解炉中心位置。在电解炉更换或清理电解炉时需要将阴极提升出电解炉，并移动至一侧，需要人工辅助才能实现移动和固定，目前采用定滑轮式升降系统，用电机控制，长时间使用存在钢丝绳磨损、磨断现象。
技术实现思路
[0009]本技术公开了一种集群式稀土金属熔盐电解装置，旨在解决现有技术中存在
的技术问题。
[0010]本技术采用下述技术方案：一种集群式稀土金属熔盐电解装置，包括电解槽、钨阴极及石墨阳极，所述钨阴极为集群式电极，由多个钨电极模块围绕所述电解槽的中心轴组合而成；所述石墨阳极由多个石墨电极模块围绕所述钨阴极并联而成；
[0011]所述电解装置还包括：
[0012]阴极升降组件，固定连接于所述钨阴极的顶部，用于驱动所述钨阴极的抬升与降落；
[0013]阴极支撑平台，用于固定所述阴极升降组件；
[0014]阳极升降组件，一一固接于所述石墨电极模块的顶部，用于分别驱动每个所述石墨电极模块的抬升与降落；
[0015]阳极升降平台，用于固定所述阳极升降组件。
[0016]作为优选的技术方案，所述钨电极模块呈大致的半圆柱状，且所述钨电极模块的曲面与所述石墨阳极相对；多个所述钨电极模块的上部通过铜板焊接为一个整体，组成钨阴极。
[0017]作为优选的技术方案，所述钨电极模块的数量大于4，且截面相对均匀地排布于所述电解槽中；两个相对的钨电极模块间的距离大于150mm。
[0018]作为优选的技术方案，所述阴极升降组件为螺旋升降机，所述螺旋升降机包括阴极驱动装置、与所述阴极驱动装置相配合的阴极丝杆、与所述阴极丝杆平行设置的阴极导轨、以及由所述阴极丝杆驱动并滑动装配于所述阴极导轨上的阴极滑块，所述阴极滑块固连于所述钨阴极的顶部，以驱动所述钨阴极的升降。
[0019]作为优选的技术方案，所述阴极滑块上还设有钢板套，在所述钢板套内还嵌有用于绝缘的电木。
[0020]作为优选的技术方案，所述阴极支撑平台一端固定于墙体或其他支撑物上，另一端与所述阴极升降组件连接；所述阳极升降平台的一端亦固定于墙体或其他支撑物上，另一端与所述阳极升降组件连接，且所述阳极升降平台设置于所述阴极支撑平台的上方。
[0021]作为优选的技术方案，所述石墨电极模块的数量为N个，6≤N≤10；其中N
‑
1个所述石墨电极模块的长度为所述电解槽内膛深度的2倍以上，剩余1个所述石墨电极模块的长度为所述电解槽内膛深度的1.2倍。
[0022]作为优选的技术方案，所述阳极升降组件包括N
‑
1个丝杠升降机，所述丝杠升降机与长度大于2倍内膛深度的所述石墨电极模块一一连接，以分别驱动所述每个所述石墨电极模块的升降。
[0023]作为优选的技术方案，在距离所述石墨阳极顶端约50mm处设有定位卡盘，所述卡盘上设置与所述石墨电极模块相配合的孔，用于在所述石墨电极模块升降时保证其保持竖直角度。
[0024]作为优选的技术方案，还包括覆盖于所述电解槽槽口的水冷式炉盖，在所述水冷式炉盖上还设置有导电盘，所述石墨阳极通过所述导电盘固定于所述水冷式炉盖上。
[0025]作为优选的技术方案，所述导电盘上设有供所述石墨电极模块穿过的阳极卡槽，所述石墨电极模块通过阳极紧固装置紧固于所述导电盘上；所述阳极紧固装置包括手轮、压紧螺母及丝杠。
[0026]作为优选的技术方案，还包括设置于所述电解槽底部的金属接收器、设置于所述电解槽外部的电解炉内壳及电解炉外壳，所述电解炉内壳与所述电解炉外壳均为无底的钢质保护壳。
[0027]本技术采用的技术方案能够达到以下有益效果：
[0028](1)本技术通过采用半圆柱状的集群式阴极和增加阳极长度的排列方式，实现了稀土熔盐电解扩容和增产的目的。
[0029](2)本技术通过将稀土金属电解装置中钨阴极改为集群式电极，且将每个钨电极模块设计为半圆柱状，两个阴极相对的位置，电流密度低，使得电场线分布在阳极和阴极之间参与电解反应的区域，不但可以降低投入成本，还可以降低阴极之间电场相互影响。
[0030](3)通过增长石墨阳极的长度，并且在每个石墨电极模块的上方均安装了阳极升降组件，当参与电解反应的相应石墨电极模块消耗至难以维持正常的电解反应时，可进行局部裁剪处理，无需整体更换，提高了生产效率。
[0031](4)在钨阴极和石墨阳极的上方均安装了机械升降组件，降低了人工操作强度。
[0032](5)本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种集群式稀土金属熔盐电解装置，包括电解槽、钨阴极及石墨阳极，其特征在于，所述钨阴极为集群式电极，由多个钨电极模块围绕所述电解槽的中心轴组合而成；所述石墨阳极由多个石墨电极模块围绕所述钨阴极并联而成；所述电解装置还包括：阴极升降组件，固定连接于所述钨阴极的顶部，用于驱动所述钨阴极的抬升与降落；阴极支撑平台，用于固定所述阴极升降组件；阳极升降组件，一一固接于所述石墨电极模块的顶部，用于分别驱动每个所述石墨电极模块的抬升与降落；阳极升降平台，用于固定所述阳极升降组件。2.根据权利要求1所述的电解装置，其特征在于，所述钨电极模块呈大致的半圆柱状，且所述钨电极模块的曲面与所述石墨阳极相对；多个所述钨电极模块的上部通过铜板焊接为一个整体，组成钨阴极。3.根据权利要求2所述的电解装置，其特征在于，所述钨电极模块的数量大于4，且截面相对均匀地排布于所述电解槽中；两个相对的钨电极模块间的距离大于150mm。4.根据权利要求1所述的电解装置，其特征在于，所述阴极升降组件为螺旋升降机，所述螺旋升降机包括阴极驱动装置、与所述阴极驱动装置相配合的阴极丝杆、与所述阴极丝杆平行设置的阴极导轨、以及由所述阴极丝杆驱动并滑动装配于所述阴极导轨上的阴极滑块，所述阴极滑块固连于所述钨阴极的顶部，以驱动所述钨阴极的升降。5.根据权利要求4所述的电解装置，其特征在于，所述阴极滑块上还设有钢板套，在所述钢板套内还嵌有用于绝缘的电木。6.根据权利要求1所述的电解装置，其特征在于，所述阴极支撑平台一端固定于墙体或其他支撑物上，另一端与所述阴极升降组件连接；所述阳极升降平台的一端亦固定于墙...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏云，赵海营，唐永胜，杨志鹏，张国栋，庞君，杜永亮，杨丽，戴薇，王海燕，姜善福，
申请(专利权)人：包头市玺骏稀土有限责任公司，
类型：新型
国别省市：
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