[发明专利]一种稀土电解槽内衬结构及稀土电解槽

说明书

本发明涉及一种稀土电解槽内衬结构及电解槽，包括底部内衬和侧部内衬，所述底部内衬包括由下至上依次堆叠的陶瓷纤维层、底部耐火层、防渗层和石墨层；所述侧部内衬围绕底部内衬设置，侧部内衬向上延伸至石墨层顶面上方，所述底部内衬和侧部内衬组合并围成一供电解反应进行的空腔。本发明的稀土电解槽内衬结构选材和布局合理，电解槽的热平衡性能好，可有效减少热损失；高导热率碳化硅保护层的使用，使电解槽的炉帮更加容易形成，从而更有效的保护电解槽的侧部保温材料；另外，采用圆柱状阴极，使电流密度阴极高阳极低更加明显，也有效的增加了电解反应区域。

技术领域

本发明涉及一种熔盐稀土电解槽内衬结构及稀土电解槽，属于稀土熔盐电解设备技术领域。

背景技术

现有稀土电解主要以稀土氧化物为原料、氟化物为电解质的熔盐稀土电解过程，其电解槽型为上插式阴阳极结构，阴阳极柱面平行的放置在电解质中，下方放置钨坩埚用于接收金属。这种现有稀土电解槽多为敞口型设计，其保温性较差，大量的热量通过辐射和对流散失到空气中，从而使周围温度升高，恶化了工人的工作环境，也使得电解槽的热平衡不稳定，不得不通过高槽电压的方式来维持热平衡，同时电解槽的电压过高，在氧化物不足时，稀土氟化物分解严重，产生含氟有害气体直接从槽体上部排出，污染了环境，同时给工人的健康带来了极大的隐患。另外，现有的稀土金属电解槽极距无法调整，随着稀土电解的进行，极距也越来越大，槽电压一般为10-12V，浪费了大量的电能，且生产效率低下，工艺参数波动大，槽型电流强度的大小为3000-7000A，严重的阻碍了稀土电解槽的大型化、节能化的发展。因此，开发大型节能环保的稀土熔盐电解槽是实现稀土电解工业及其技术发展的关键。

中国发明专利CN103614747A公开了一种大型组合式稀土熔盐电解槽系统，实现了槽体结构紧凑、布线结构合理，但其阴阳极为上插式阴阳极，极距不能改变，并没有降低稀土电解槽电压，而且阴阳极结构的设计不利于电解工艺的操作和电解稀土的大型化。

中国发明专利CN105441987A公开了一种液态阴极生产稀土金属及合金的稀土熔盐电解槽，结构为阴阳极平行垂直插入电解质中，电解槽的液态金属作为阴极，虽然该发明有利于电解槽的大型化，但是液态金属作为阴极，容易使金属二次氧化，且液态金属一直处于反应区，使电解槽底部容易被腐蚀，同时给电解槽的开车运行带来了极大困难。另外，液态金属作为阴极，增大了阴极的面积，使阴极电流密度下降，导致电流效率降低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种稀土电解槽内衬结构及稀土电解槽，以优化稀土电解槽内衬结构。

本发明的技术方案如下：一种稀土电解槽内衬结构，包括底部内衬和侧部内衬，所述底部内衬包括由下至上依次堆叠的陶瓷纤维层、底部耐火砖层、防渗层和石墨层；所述侧部内衬围绕底部内衬设置，侧部内衬向上延伸至石墨层顶面上方，所述底部内衬和侧部内衬组合并围成一供电解反应进行的空腔。

优选地，所述侧部内衬设置于防渗层顶面上。

所述侧部内衬包括由内至外依次分布的防渗浇筑层、侧部耐火砖层和侧部外壳。优选地，侧部耐火砖层主要由耐火砖砌筑而成。优选地，所述侧部外壳主要由钢板制成。

进一步地，所述侧部外壳厚度为5-20mm，侧部耐火砖层厚度为50-300mm，防渗浇筑料厚度为50-300mm。

进一步地，所述陶瓷纤维层的厚度为10-100mm，底部耐火砖层的厚度为50-300，防渗层的厚度为50-300mm，石墨层的厚度为100-500mm。

侧部内衬顶面及内侧面上覆盖有保护层。优选地，所述保护层的厚度为50-300mm。