[实用新型]稀有金属熔盐电解用保护阳极

说明书

技术领域

本实用新型涉及电极，尤其是涉及一种稀有金属熔盐电解用保护阳极。

背景技术

现有稀有金属如钽、铌、钛、锆、铪、钨等的生产方法，存在着成本偏高或污染环境严重或生产周期长的缺点。专利CN101163804，CN1837411，CN1994635公布的新方法采用的是以氧化物为原料进行熔盐电解。采取熔盐电解的方法，不但会有效降低成本，缩短生产周期，而且会大大减少对环境的污染。比如采用熔盐电解法生产钛，其成本只有现行工艺的1/3左右。

电解时的反应方程如下：

阳极：2O^2- — 4e=O₂

阴极：Meⁿ⁺ + ne =Me

其中，Me为金属

对于熔盐电解，一般采用的是石墨阳极和惰性阳极。专利CN101163804采用的是含有高镍的电极，专利CN101255577，CN101586246，CN101713083A公布了多种金属陶瓷-氧化物混合材料制作的电极，这些电极制作麻烦，且成本也高。采用石墨阳极时，由于有氧放出，很容易生成CO₂或CO，在生成气体的过程中，会有碳微粒从电极上掉下来，混到熔盐中。这些碳元素很容易造成产品中的碳含量偏高，对于这些稀有金属，其中的碳含量是要求尽可能低的，像1级海绵钛，国标碳要求是300ppm，同时熔盐中的碳微粒还会造成电流效率偏低。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种不会有任何碳微粒从电极上掉入需电解的熔盐中、保持熔盐纯度、制作容易、成本低廉、更换方便的稀有金属熔盐电解用保护阳极。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种稀有金属熔盐电解用保护阳极，特征是：由刚玉陶瓷管、石墨块、电极杆、熔盐、金属护套、进气管、出气管和绝缘套组成，“U”形的刚玉陶瓷管又由下部的多孔瓷管和上部的致密瓷管组成，在多孔瓷管的侧壁加工有若干个贯穿侧壁的瓷管微孔，在致密瓷管的上端紧套有金属护套，在刚玉陶瓷管的管腔下部、多孔瓷管内盛装有液态的熔盐，石墨块的一半以上浸没在熔盐中，电极杆的下端固定在石墨块的上端，电极杆上端的电极引出端从下向上穿过金属护套和绝缘圈并露出于金属护套外，在金属护套的中间、电极引出端的的两侧分别安装有进气管和出气管。

在致密瓷管上端的侧外壁、致密瓷管的上端和金属护套的环形下端之间固定有定位圈。

瓷管微孔的孔径在10—300微米，孔隙率在30—80%。

本实用新型的保护阳极由保护性耐高温的刚玉陶瓷管、石墨块、电极杆、熔盐、金属护套、进气管、出气管和绝缘套组成，刚玉陶瓷管又由下部的多孔瓷管和上部的致密瓷管组成，石墨块和电极杆构成石墨阳极芯，在多孔瓷管内盛装有液态的熔盐，且石墨块的1/2以上浸没在熔盐中。使用时，本实用新型的保护阳极作为阳极整体，浸在反应器中待电解的熔盐中，待电解的熔盐与刚玉陶瓷管的管腔中熔盐材料完全相同，在待电解的熔盐融化的过程中，刚玉陶瓷管的管腔中同种氯化物的熔盐也逐步融化，待温度稳定后，放入阴极材料，组成电解系统，通电进行电解。电解过程中，熔融的熔盐离子通过瓷管微孔进行电子、离子交换，生成的含碳气体通过出气管被带出保护电极。石墨块上脱落下来的碳微粒被多孔瓷管挡住，不能进入保护电极外部的熔盐中，从而保证保护电极外部的熔盐长期反复使用，因而可以保持待电解的熔盐纯度。如保护电极的使用效率下降，只要将装配好的保护电极重新更换即可。瓷管微孔的孔径在10—300微米，孔隙率在30—80%。致密瓷管用以收集生成的CO₂或CO气体。该惰性的保护电极在电化学制作钽粉时，电流效率最高能达到80%。因此，本实用新型具有不会有任何碳微粒从电极上掉入需电解的熔盐中、保持熔盐纯度、制作容易、成本低廉、更换方便的优点，本实用新型适用于以氧化物为原料，以氯化物为熔盐的电解或电化学方式，最高耐温在1000度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。