[发明专利]沉浸式稀土电解槽

说明书

技术领域

本发明涉及一种沉浸式稀土电解槽，属于稀土电解设备。

背景技术

大型稀土氧化物氟盐体系电解槽是改变我国目前稀土氧化物电解制备稀土金属的小、散、乱的落后局面，提高了稀土金属产品质量的均一性和稳定性的有效发展方向，但由于现有大槽型在电极配置方式上仍然沿用20世纪80年代设计的上插阴阳极模式，如专利：CN98104785.8，CN02240881.9及CN200820138112.3都采用了这种结构，但这种结构在放大的同时暴露出很多问题：

1、炉口阳极石墨和槽体石墨氧化严重，造成阳极有效利用率偏低以及槽体中修过于频繁；

2、由于槽体温度高无合适绝缘材料进行槽体绝缘，槽体漏电损失严重；

3、目前稀土电解槽大型化过程中布线结构复杂的问题上部敞口较大，槽体无保温措施，热量损失严重，生产过程明显受环境温度和换热条件变化的影响。就现有槽型结构而言，直接应用于电解的电能不足整流设备二次输出电能的40％；

4、目前敞开式和上挂阴、阳极的布置方式不合理，在电解过程中，温度场不稳定，流场不均匀的问题，造成结瘤现象，严重时影响电解的正常进行；

5、阴极产生的金属液滴流入底部接受器的行程较大，且该部位电解质流动较强，使稀土金属在熔盐中的溶解损失增加，造成电解电流效率偏低，同时由于底部钼坩埚接收器在槽底形成一个突出的台阶，生产过程发现该处容易结瘤，严重时影响生产；

6、目前稀土电解槽大型化过程中布线结构复杂，复杂的布线结构阻碍了稀土电解槽进一步大型化的发展空间，该结构在获取电解金属液时需使电解槽停产或半停产状态才能进行，严重影响电解电流效率的提高。

7、现有大型氟盐体系稀土电解槽电流效率约80％，铝电解槽同样是氟盐体系电解槽，由于其阴极放置在槽底部且原料溶解度较大、密度差较小，其电流效率在92％以上，因此稀土电解槽还有很大的发展空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用侧进电沉浸方式布置阳极，结构简单，能量消耗少，电流效率高，环保效益好，布线结构合理，维护容易的沉浸式稀土电解槽。

技术解决方案：本发明包括阴极、阳极、石墨坩埚、绝缘层、坩埚收集器、碳粉、耐火材料层、保温层、铁皮，石墨坩埚中部位置设有阳极支座，阳极悬挂在阳极支座上并沉浸在电解质熔液里。

阳极外环壁面与轴线呈5~8°倾斜角。

阳极支座在内环壁面与轴线呈5~8°倾斜角，倾斜角的方向与阳极的倾斜角方向相反。

阳极支座上设置有一个阳极或并排设置至少两个阳极。

石墨坩埚槽采用整体成型或分块砌筑，四周为圆角、圆形或椭圆结构。

本发明通过阳极支座将阳极沉浸在电解质里面，改进电解槽阴极和阳极的配置及布置方式，这样的阳极布置方式改变了传统的上挂式阳极布置方式，更有利于电解电流的有效利用，这种新型的阳极和阴极的布置方式在增加电解电流密度时比传统电极布置方式的槽电压低，同时由于阴极阳极采用不同的进电方式，大大简化了电解槽扩容时布线结构复杂的限制。

本发明通过改变阳极和阴极的个数的配置及布置方式，可实现稀土金属电解时需要的工作电流要求，阳极采用侧进电方式悬挂沉浸式，阴极采用上进电挂式结构，在车间通过纵向布置方式，实现电解过程的工业化和大型化，简化布电结构。

本发明由于采用在电解槽外围结构增设保温层和绝缘层，把绝缘层设在耐火层及保温层之间既可起到绝缘的效果同时也可降低绝缘层对温度的要求，解决了传统电解槽由于高温无法绝缘的现象，并在石墨坩埚与耐火层之间填充碳粉的方法以防止石墨坩埚因热胀冷缩而损坏，石墨坩埚底部采用斜底钼坩埚收集器，这结构解决了传统电解槽台阶结瘤的现象，在金属的收集时，直接在四个阳极中间取金属就可以，不用停产，有利于金属收集方便金属的收取，提高金属的收得率。

本发明电场流场分布更加合理，电流效率明显提高而且减少环境污染，达到了节能，高产，有效的解决目前稀土熔盐电解槽温度场不稳定、流场不均匀的问题，同时也解决了目前稀土电解槽大型化过程中布线结构复杂的问题。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明220KA电解槽电极布置剖面图；

图3为本发明40KA电解槽电极布置剖面图；

图4为阳极与阳极支座装配放大图。

具体实施方式：