[发明专利]一种制备单质硼-10的熔盐电解装置

说明书

本发明公开了一种制备单质硼‑10的熔盐电解装置，要解决的是现有制备单质硼‑10装置中存在的问题。本发明包括电解槽、直流电源、电热炉、电动升降杆、阴极导电杆、半月板阀和直板阀。本发明在电解过程整个装置内部始终处于氩气环境中，隔绝空气，防止电解产物单质硼‑10被氧化，确保产物硼‑10的处于较高纯度，附着于阴极电极上；本发明在电解后通过电动升降杆将电极提升至第一冷却室，封闭直板阀，隔绝电解槽热量传递，此过程始终处于氩气环境中，隔绝空气，通过冷却循环水进行快速降温，得到高纯单质硼‑10；本发明通过操作提拉杆可以改变电极浸入深度，从而控制电流密度，电解出致密的硼单质。

技术领域

本发明涉及电解装置领域，具体是一种制备单质硼-10的熔盐电解装置。

背景技术

在核工业中，硼-10单质、含有硼-10元素的化合物以及含有硼-10化合物的复合材料是一类优良的热中子屏蔽材料，它可用来控制核反应速率、可以用做核电站以及核废料后处理过程中的安全防护(吸收中子屏蔽辐射)。硼-10的市场非常大，未来硼-10产品应用量最大的地方是用于钠冷快堆和铅铋快堆的高硼-10丰度B₄C控制棒，用于压水堆中子慢化剂的高硼-10丰度硼酸，以及用于核废料的储存和运输的含硼复合材料。近年来，随着环境保护、节能减排、核安全等高科技领域的快速发展，对所使用的硼-10的纯度要求也越来越高，对硼-10的需求量也越来越大。

专利号为CN102586795A的文件公布了一种熔盐电解制备硼粉的方法及电解装置的方法，介绍用熔盐电解法制备单质硼-10的方法，纯度在97％以上，但是在反应过程容器没有密封，单质硼-10在制备过程中易被氧化，导致回收率降低，在反应过程中没有对尾气进行处理，易产生环境污染。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种制备单质硼-10的熔盐电解装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种制备单质硼-10的熔盐电解装置，包括电解槽、直流电源、电热炉、电动升降杆、阴极导电杆、半月板阀和直板阀，所述电解槽内置有石墨内衬，并相互紧密贴合，防止熔盐蒸汽与产生尾气对电解槽的腐蚀，以及腐蚀物进入熔盐内导致的影响产物纯度，在石墨内衬里放置石墨坩埚；石墨坩埚内装有熔盐；阴极导电杆的底端连接有阴极电极；阴极电极电解反应过程中位于石墨坩埚内的熔盐中，阴极电极顶部与阴极导电杆用陶瓷套筒相连；电热炉用于对电解槽加热，间接对石墨坩埚和熔盐加热；直流电源的正极和负极分别与电解槽和阴极导电杆顶部连接；电动升降杆与阴极导电杆顶部相连，相连部分用绝缘垫隔离，以防止阴阳极间短路，电动升降杆起到升降阴极导电杆和搬运电解设备的作用。

作为本发明实施例进一步的方案：电解槽顶部带有密封盖；阴极导电杆穿过密封盖，且所述密封盖与电解槽连接处加装耐高温绝缘垫，且用绝缘螺丝固定，做绝缘处理，以防止阴阳极间短路，密封盖拆卸简单，用于加入和移除熔盐，以实现在不停电热炉的情况下的连续增减熔盐原料，以保证生产的连续性。

作为本发明实施例进一步的方案：所述制备单质硼-10的熔盐电解装置还包括第一冷却室和第二冷却室，且冷却室外装有冷却水夹套，第一冷却室分为第一冷却水入口和第一冷却水出口，第二冷却室分为第二冷却水入口和第二冷却水出口。

作为本发明实施例进一步的方案：电动升降杆的支架与阴极导电杆通过绝缘垫相连。

作为本发明实施例进一步的方案：电解槽、阴极导电杆和密封盖所用材质均为巴氏合金。

作为本发明实施例进一步的方案：电解槽侧壁设置有阳极导电杆并且阳极导电杆与石墨坩埚相连接。

作为本发明实施例进一步的方案：电解槽侧面安装有冷却水夹套，分为第三冷却水入口和第三冷却水出口，冷却水夹套所用材质均为316L不锈钢。