[实用新型]铀熔盐电解精炼阴极动密封装置

说明书

技术领域

本实用新型属于高纯度铀金属的生产技术，具体涉及一种阴极动密封装置。

背景技术

铀电解精炼过程中，在直流电流的作用下，粗铀金属在阳极被氧化，溶解至熔融的电解质中，以离子形式扩散到阴极，在阴极处得到电子而被还原成单质金属。不同的元素之间的化学稳定性存在差异，在阳极发生氧化和阴极产生还原的能力也不相同，从而实现铀金属的纯化。

上个世纪，美国研制了铀电解精炼装置，实现了铀金属的较大规模熔盐电解精炼，通电解精炼，他们得到了高纯铀金属。此后，法国、英国、比利时、前苏联等国家均在这方面开展过相关研究。

国外铀熔盐电解精炼研究所采用的电解槽为直筒式电解槽，如图1所示。顶端用不锈钢盖子密封，在盖子设有阳极接线柱、惰性气体充气孔、阴极接线柱，阴阳极接线柱采用绝缘垫片与盖子绝缘。在阳极接线柱下端连接棒状阳极粗金属，阴极接线柱下端接有阴极棒或者板。这种设计中，阴极接线柱固定在盖子上。在电解过程中，金属从阳极溶解进入熔盐，沉积到阴极棒上，当电解精炼完成之后，提升盖子，将带有沉积产物阴极棒一起提出熔盐。待冷却至室温之后，取下阴极棒，得到阴极产物。

对于这种设计，阴极与电解槽盖子之间固定连接，阴极棒的提出过程中，需要将盖子一起提升，此时，阴极沉积产物还处于高温状态，而此时阴极沉积产物已经失去惰性气氛保护，极易产生氧化，影响最终产品质量，甚至产生燃烧，酿成事故。

如果能够在阴极与电解槽上盖之间实现动密封，即：上盖不动，阴极棒上升过程中与电解槽保证很好的密封，可以有效的解决提升过程中阴极产物无法实现惰性气氛保护的问题。得到质量更好的阴极沉积产物。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能够实现降低阴极上的温度，同时实现阴极与电解槽之间的动密封的铀熔盐电解精炼阴极动密封装置。

本实用新型的技术方案如下：

一种铀熔盐电解精炼阴极动密封装置，它包括水冷导电杆，所述的水冷导电杆外设有电解槽上盖，所述电解槽上盖包括上盖主体，上盖主体为中空的圆柱体，其下端为圆盘，该圆柱体上设有压盖，在所述圆柱体内设有真空威尔逊密封圈，水冷导电杆贯穿真空威尔逊密封圈。

在上述铀熔盐电解精炼阴极动密封装置中：所述的水冷导电杆上端设有阴极接线柱，底部中心开有螺孔，该水冷导电杆内部加工有冷却水循环通道，并在杆体上设有冷却水入口和冷却水出口。

在上述铀熔盐电解精炼阴极动密封装置中：所述压盖通过紧固螺钉固定在上盖主体的圆柱体上。

本实用新型的显著效果在于：由于在电解槽上盖内设有真空威尔逊密封圈，水冷导电杆贯穿真空威尔逊密封圈，因此电解精炼过程中，保证了阴极棒上下移动过程中装置的密封，从而实现了阴极沉积产物在移出熔盐的过程中的惰性气氛保护；进一步的，在导电杆内部设有循环水冷却通道，通过冷却水循环使导电杆上的温度降低，水冷导电杆上的温度保持在50℃以下，不会因温度过高对威尔逊密封圈造成损坏。

附图说明

图1为电解槽上盖结构示意图；

图2为水冷导电杆结构示意图；

图3为铀熔盐电解精炼阴极动密封装置整体结构示意图；

图中：1.紧固螺钉；2.压盖；3.真空威尔逊密封圈；4.上盖主体；5.水冷导电杆；6.阴极接线柱；7.螺孔；8.冷却水入口；9.冷却水出口；10.电解槽上盖。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型明作进一步详细说明。

如图1所示，电解槽上盖的上盖主体4包括中空的圆柱体，其下端为圆盘。在圆柱体内放置有真空威尔逊密封圈3，并在圆柱体上加盖压盖2，并通过紧固螺钉1将压盖2与上盖主体4固定安装。

如图2所示，水冷导电杆的上端为阴极接线柱6，杆体底部中心开有螺孔7，整个水冷导电杆的内部加工有冷却水循环通道，并在杆体外侧加工有冷却水入口8和冷却水出口9。

图3给出了整个铀熔盐电解精炼阴极动密封装置的结构示意图，它由电解槽上盖10和水冷导电杆5两部分共同组成。水冷导电杆5贯穿电解槽上盖10内部的威尔逊动密封圈3，水冷导电杆5采用不锈钢制成。

使用时，通过水冷导电杆5下端的螺孔7，将阴极棒与水冷导电杆5固定连接，由水冷导电杆5与阴极棒组成共同组成阴极(电解精炼过程中，只有阴极棒处于熔盐内部)。通过阴极接线柱6，将水冷导电杆5的上部与直流电解电源阴极连接。将电解槽上盖10与电解槽进行密封连接，在威尔逊动密封圈3的作用下，实现阴极与电解精炼槽的动密封。然后在水冷导电杆5的内部通入循环水冷却，降低水冷导电杆5上的温度，保证威尔逊动密封圈3不因温度过高受到破坏。电解精炼完成之后，通过传动装置上升水冷导电杆5，将阴极沉积产物提出熔盐，威尔逊动密封圈3在此过程中保证装置内部的密封性，实现对阴极沉积产物的惰性气氛保护。