[实用新型]一种全封闭液态阴极稀土熔盐电解槽

说明书

技术领域

本实用新型属于稀土金属冶金领域，特别涉及一种全封闭液态阴极稀土熔盐电解槽。

背景技术

我国已成为世界最大的稀土金属生产、消费和出口国，稀土金属广泛地应用于玻璃陶瓷、荧光和电子材料工业、石油化工以及航空、航天等军事国防领域。火法冶炼制备稀土金属的主要方法是熔盐电解法，它成为生产单一轻稀土金属、混合稀土金属及稀土合金的最主要的工业方法。我国熔盐电解法发展历程可分为3个阶段：氯化物电解生产稀土金属阶段（20世纪60年代至80年代）；氟化物体系氧化物电解工业技术研发阶段（20世纪90年代）；氟化物体系氧化物电解大规模工业化生产阶段（20世纪末至今）。由于氟化物体系氧化物电解工艺具有工艺流程短、操作简单和生产设备要求低等特点，因此，该电解工艺目前已成为主导工艺技术，但其能耗高、辅材消耗大、自动化程度低、生产受人为影响大也成为制约其发展的重要问题。

目前在有色金属冶炼铝电解中通常采用的电解槽可分为三类（上插棒连续自焙阳极电解槽、预焙多阳极电解槽、连续预焙阳极电解槽），而镁电解采用的电解槽可分为四类（上插阳极电解槽、侧插阳极电解槽、道屋型电解槽和无隔板电解槽），这些类型的电解槽的共有特点都是阳极在上部，阴极在底部，因此可以看出上阳极下阴极是部分有色金属熔盐电解电解槽大型化发展的方向。然而，虽然稀土氧化物在氟化物熔盐中电解制取稀土金属的过程与铝、镁熔盐电解的过程基本相似；但对于稀土氟化物体系氧化物电解有采用上插阴、阳极结构电解槽（如专利CN02240881.9、CN2372329Y、CN2464744Y、CN200820138112.3），也有采用底部液态阴极电解槽（如专利CN101368282A、CN200952043Y、CN101805914A）。从大型高量产稀土金属冶炼生产看，选用液态阴极结构槽型被认为是稀土熔盐电解下一步的发展方向。与上插阴、阳极结构电解槽相比，底部液态阴极结构电解槽的优势在于：电解槽阴极在底部，只有石墨阳极在电解槽上部，因此电解槽上部空间较大，便于操作，有利于提高自动化程度；金属直接在槽底析出，金属溶解损失和二次氧化降低，可以提高电流利用率；在上溢过程中阳极气体对熔体扰动相对较小，有利于稳定电解过程，提高槽体使用寿命；可实现底部出金属，便于连续大规模生产，能获得更高的生产效率。但对于大型化、高自动化水平生产的电解槽如何在物料有效利用、电能节约、环境保护方面完善相应设计仍显不足。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种全封闭液态阴极稀土熔盐电解槽，是一种万安培级别的大型全封闭液态阴极稀土电解槽，通过优化阳极结构，提高阳极利用率，降低阳极消耗成本；在电解槽上部添加旋转环形槽盖，槽盖上设计虹吸口以及气体保护口，用于提取金属以及保护电解槽内部结构，全封闭的电解槽能有效地防止氟化物的挥发损失，提高电解效率，降低能耗。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种全封闭液态阴极稀土熔盐电解槽，包括槽底铺设液态阴极5的石墨槽体6，石墨槽体6配置有环形槽盖11，圆柱形的阳极2设置在环形槽盖11的环中，实现石墨槽体6的槽口封闭，环形槽盖11上设置有虹吸口1、保护气体口9以及进料口10。

所述阳极2沿轴向十字交叉均匀切分为四份，每一份均掏空其上部中间部分，且在其上设置钢爪固定结构14。

所述钢爪固定结构14与钢爪15配合，钢爪15由控制系统通过升降机构控制其高度，进而控制阳极2与液态阴极5之间的间距。

沿所述石墨槽体6的上端沿设置有刚玉垫圈3。

所述石墨槽体6位于双层铁皮槽8中。

所述双层铁皮槽8的内层与石墨槽体6之间填充石墨粉7。

所述双层铁皮槽8的内层与外层之间设置有耐火水泥12。

所述双层铁皮槽8设置于耐火砖13上。

所述环形槽盖11接电机进行旋转。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

采用液态阴极电解，操作方便，金属直接在槽底析出，金属溶解损失和二次氧化降低，可以提高电流利用率，在阳极气体上溢过程中，气体对熔体扰动相对较小；阴阳极极间距能够较稳定的进行控制，有利于电解过程正常进行；改进阳极结构，可提高阳极的使用效率，降低阳极消耗成本；通入惰性保护气体，提高了阳极与槽体使用寿命；全封闭的槽型设计让氟化物的挥发损失减小，降低生产成本，有助于提高自动化程度，连续稳定生产，生产率高。

附图说明

图1是本实用新型电解槽沿纵向中心剖视图。