[发明专利]阴极金属棒以及稀土电解槽

说明书

技术领域

本发明涉及金属电解技术，具体涉及一种用于稀土电解的阴极金属棒以及稀土电解槽。

背景技术

目前，稀土金属及其合金已经成为国家的战略资源。公知的，95％以上的稀土金属及合金采用熔盐电解法制备，该制备方法的不足之处在于其能源利用效率较低，稀土金属及合金的电流效率只有70％～80％，而类似铝电解行业的电流效率已经达到90％以上，与铝电解相比，稀土电解的能源利用效率较低的问题十分突出。

导致稀土电解电流效率低的主要原因是：电解过程中阴极由于电流作用导致其外表面温度较高，要高于熔盐温度50～100℃。在电解过程中，电解产生的稀土金属环绕阴极，而阴极的高温使得稀土金属液与熔盐中的氧元素和氟元素发生反应形成稀土氟氧化合物，这些稀土氟氧化物随着熔盐的流动在石墨阳极的高密度正电荷作用下失去电子形成稀土离子，随着熔盐的流动，这些稀土离子又流动到阴极得到电子再形成稀土金属液。如此部分稀土金属在阴阳极之间往复循环反应，空耗电流，从而导致能源利用效率较低。

由以上分析可知，解决电流效率低的关键是：降低稀土金属与氧元素和氟元素的反应量，也就是降低了参与阴阳极之间往复循环反应的稀土金属数量，如此也就节省了能源。为解决该问题，授权公告号为CN 101805914B，名称为《底部阴极导流式稀土电解槽》的发明专利，就提供了一种底部导流阴极，阴极顶部为圆弧形凸面，阳极底部为圆弧形凹面，阴阳极上下相对应，阴极并列设置，相连接处形成导流槽，通过电解槽结构的改变使得电场流场更加合理，电流效率得到明显提高。其不足之处在于，其针对的是下阴极电解槽，并不适用于目前作为稀土电解的主流槽型的上插阴极电解槽。除此之外，中国专利CN 102953083 B、CN201141045Y、CN201080502 Y、CN201232087Y、CN101348922A、CN 201424511Y、CN201390785Y、CN103160857 B、CN 201416037Y以及CN201354378Y等等均在这一方面作了有益的探索，但是这些专利要么电解领域不同，如铝电解领域的，要么结构过于复杂，均具有种种不足之处。

发明内容

本发明的目的是提供一种阴极金属棒以及稀土电解槽，以解决现有技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种上插式稀土电解用阴极金属棒，包括棒体，所述棒体上设置有：

集液通道，其沿着所述棒体的外壁的周向设置；

输液通道，其一端与所述集液通道连通，其另一端位于所述棒体的一个端部。

上述的上插式稀土电解用阴极金属棒，所述集液通道在所述棒体上具有一轴向深度，所述轴向深度的深度方向朝向所述棒体上设置有所述输液通道的端部。

上述的上插式稀土电解用阴极金属棒，所述集液通道为V形槽、U形槽、或者C形槽。

上述的上插式稀土电解用阴极金属棒，所述轴向深度的尺寸介于所述棒体直径的二十分之一到二分之一之间。

上述的上插式稀土电解用阴极金属棒，所述集液通道为V形槽，所述V形槽的开口范围介于5°到80°之间。

上述的上插式稀土电解用阴极金属棒，所述输液通道为设置于所述棒体外壁的槽状结构。

上述的上插式稀土电解用阴极金属棒，所述输液通道为设置于所述棒体内部的通孔结构。

上述的上插式稀土电解用阴极金属棒，所述通孔结构包括径向部和轴向部，所述径向部的一端位于所述棒体的外壁上且与所述集液通道连通，所述径向部的另一端位于所述棒体的内部且与所述轴向部相连通。

上述的上插式稀土电解用阴极金属棒，所述径向部从所述棒体的外壁到内部，其径向尺寸依次增大。

一种稀土电解槽，包括槽体，还包括多个上述的上插式稀土电解用阴极金属棒，多个所述棒体并列设置于所述槽体内，所述棒体以其设置有输液通道的端部朝向所述槽体的内部。

在上述技术方案中，本发明提供的上插式稀土电解用阴极金属棒，通过棒体外壁的集液通道快速的收集棒体周围的稀土金属液，并通过输液通道输送到棒体端部的收集装置中，如此降低稀土金属液在棒体周围的滞留时间，相应的降低参与阴阳极之间往返循环反应的稀土金属液数量，减少空耗电量，如此提升效率，降低能耗。

由于上述上插式稀土电解用阴极金属棒具有上述技术效果，包含该上插式稀土电解用阴极金属棒的稀土电解槽也应具有相应的技术效果。

附图说明