用于稀土金属电解的电解槽制造技术

一种用于稀土金属电解的电解槽，其特征在于，冷捣糊捣打层和石墨槽分别设置在内钢套的内部，承接坩埚设置在石墨槽的内部，保温层设置在内钢套与外钢套之间，阴极群和阳极群通过导电铜排分别与整流设备的负极、正极连接。本实用新型专利技术采用改进槽型的方式实现节能，由于炉口减小、炉膛加深、自动连续给料、不停电出炉等，从而减少炉口热量辐射、进行低温电解、实现半自动化连续不间断作业，从而达到低能耗、高产量的目的。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于稀土金属电解的电解槽，应用于氟化物体系熔盐电解法生产各类稀土金属及其合金，属于火法冶金
技术背景 目前，La、Ce、Pr、Nd等单一稀土金属及 Pr-Nd、Nd-Fe、Dy-Fe、Gd-Fe 等合金都是通过氟化物体系熔盐电解工艺生产的，但在规模和产能上都仍处于较低的水平，同时，存在着能耗大、污染严重、机械化水平低、操作强度大以及电解不连续等问题。目前市场上比较多的槽型是3KA 4KA圆型槽，寿命比较短，一般在半年左右；6KA 8KA电解槽，仍然是小电解槽模式，以人工加料和人工出炉方式为主；IOKA电解槽，在南方、北方等地方已出现工业化生产，槽压一般在9 10伏，能耗比较大，在节能方面仍存在欠缺。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种用于稀土金属电解的电解槽，其低能耗、产量高。为此，本技术提供了一种用于稀土金属电解的电解槽，其特征在于，冷捣糊捣打层和石墨槽分别设置在内钢套的内部，承接坩埚设置在石墨槽的内部，保温层设置在内钢套与外钢套之间，阴极群和阳极群通过导电铜排分别与整流设备的负极、正极连接。优选地，阴极群和阳极群分别包括至少两个阴极和至少两个阳极。优选地，阳极为石墨，阴极为钨棒。优选地，导电铜排包括阴极的导电铜排和阳极的导电铜排，阴极通过螺栓压接在阴极导电铜排的表面，阳极通过小盒卡具压接在阳极导电铜排的表面。优选地，石墨槽的长度为1120 1150mm，宽度为380 420mm，高度为510 530mmo优选地，石墨槽的长度为1130mm，宽度为400mm，高度为520mm。优选地，阳极的长度为410 430mm,宽度为220 240mm,高度为95 105mm。优选地，阳极的长度为420mm，宽度为230mm，高度为100mm。根据本技术，在整流设备的直流电供给下，电流通过石墨阳极、钨阴极、以及熔盐熔体形成一个闭合回路，在熔体中形成一个定向的电场力作用，稀土金属离子向阴极移动，得到电子还原成金属单质，落入坩埚内。当金属汇集到一定程度时，用真空出炉设备，钛管伸入坩埚内，把金属抽到浇注模具中。氧离子与石墨阳极反应生成二氧化碳，不断消耗阳极。通过一定的速度向炉内增加稀土氧化物，金属不断析出，及时出炉、更换阳极，进而就可以连续地电解作业。根据本技术，电解电流电压12KA、8. 2V，比同等生产水平的电解槽的能耗小得多，每生产一吨金属可以节约电耗2500kw · h。根据本技术，采用改进槽型的方式实现了节能，由于炉口减小、炉膛加深、自动连续给料、不停电出炉等，从而减少了炉口热量辐射、可进行低温电解、实现了半自动化连续不间断作业，从而达到低能耗、高产量的目的。附图说明图I为根据本技术的用于稀土金属电解的电解槽的主视图；图2为根据本技术的用于稀土金属电解的电解槽的左视图；图3为根据本技术的用于稀土金属电解的电解槽的俯视图。具体实施方式参见图1，根据本技术的用于稀土金属电解的电解槽的包括阴极群I、阳极群 2、石墨槽3和承接坩埚、冷捣糊捣打层4、保温层5、导电铜排6、外钢套7、内钢套8、和小盒卡具9。如图I所示，内钢套8里面是冷捣糊捣打层4、石墨槽3和坩埚，内钢套8与外钢套7之间是保温层5。整流设备的负极、正极分别通过导电铜排6与阴极群I和阳极群2连接，阴极用螺栓压接在阴极导电铜排6的表面，阳极用小盒卡具9压接在阳极导电铜排6的表面。由于现有石墨材料尺寸的限制，大型电解槽只能是由多块石墨板拼接而成，所以，必须采取必要的措施来防止熔盐渗漏，而使用的这个材料就是冷捣糊。在筑炉时，使用筑炉工具，在内钢套与石墨槽之间边加冷捣糊边捣打结实，使得石墨板之间的缝隙足够小。冷捣糊属于炭素材料，在使用前是松散、颗粒状的，使用时可以捣打成块状，经过高温烘烤后，它会碳化，其硬度接近石墨板硬度。炉台启动首先，用烘炉调压设备给硅碳棒供热，把炉体烘干48小时。然后，用三相交流打弧机的三根打弧棒与放置于炉底的短接碳棒起弧升温，同时往炉内添加熔盐，在48小时内达到电解温度和熔盐液面高度。最后，按照设定高度把阴极插入熔盐内，开启整流设备，进行电解作业。电解作业在整流设备的直流电供给下，电流通过石墨阳极、钨阴极、以及熔盐熔体形成一个闭合回路，在熔体中形成一个定向的电场力作用，稀土金属离子向阴极移动，得到电子还原成金属单质，落入坩埚内。当金属汇集到一定程度时，用真空出炉设备，如钛管伸入坩埚内，把金属抽到浇注模具中。氧离子与石墨阳极反应生成二氧化碳，不断消耗阳极。通过一定的速度向炉内增加稀土氧化物，金属不断析出，及时出炉、更换阳极，从而可以连续地电解作业。通过定时定量向炉内增加稀土氧化物，并及时抽出析出的金属和更换消耗的阳极，可以达到正常的生产，并且是连续不间断电解。根据本技术的电解槽，石墨槽为拼接型的，内部尺寸长宽高为1130 X 400 X 520mm。石墨槽在槽型上比常用的万安槽更深、更窄些，这有利于电解温度和产品合格率的控制。阳极更厚更长些长宽高为420X230X 100mm，这样增加了单块阳极的使用时间，减少了换阳极带来的温度波动，从生产实践来看，阳极消耗的很均匀。产量可达320kg/台 天，产品一次合格率在85%以上，电流效率大于75%，电解电耗为8000kw h/t- REM，单耗为1.22t/t-REM。REM是代表稀土金属。根据本技术的大型节能电解槽，炉龄在2年以上时，运行状况以及产品质量都会仍然稳定，同时，比同生产水平的电解槽能耗小得多。因此，本技术设计更为合理、节能，是适合氟化物体系电解的大型熔盐电解槽。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于稀土金属电解的电解槽，其特征在于，冷捣糊捣打层(4)和石墨槽(3)分别设置在内钢套(8)的内部，承接坩埚设置在石墨槽(3)的内部，保温层(5)设置在内钢套(8)与外钢套(7)之间，阴极群⑴和阳极群⑵通过导电铜排(6)分别与整流设备的负极、正极连接。2.根据权利要求I所述的用于稀土金属电解的电解槽，其特征在于，阴极群(I)和阳极群(2)分别包括至少两个阴极和至少两个阳极。3.根据权利要求I或2所述的用于稀土金属电解的电解槽，其特征在于，阳极为石墨，阴极为鹤棒。4.根据权利要求I或2所述的用于稀土金属电解的电解槽，其特征在于，导电铜排(6)包括阴极的导电铜排和阳极的导电铜排，阴极通过螺栓压接在阴极导电铜...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊，陈炎鑫，杨新华，陈冬英，周爱国，彭少华，欧阳红，赖兰萍，温祥，周洁英，
申请(专利权)人：赣州有色冶金研究所，
类型：实用新型
国别省市：