[实用新型]一种石墨阳极组件

说明书

本实用新型公开了一种石墨阳极组件，其包括石墨阳极板和阳极卡具，阳极卡具包括相互固定连接的导电板和导电臂，石墨阳极板的顶面和/或侧壁上端设有凹槽/凸台，导电板的底面和/或侧壁设有与石墨阳极板上的凹槽/凸台相匹配的凸台/凹槽，石墨阳极板和阳极卡具通过凹槽和凸台相互连接固定。本实用新型结构简单合理，设计新颖，改变过去传统的靠销钉连接导电的不合理结构，石墨阳极板与阳极卡具之间通过凹槽和凸台相互连接固定，有效增大导电面积，减小电阻，提高导电率，进而提高石墨阳极板的使用寿命，减少更换石墨阳极板的次数，提高生产效率，降低生产成本。

技术领域

本实用新型涉及稀土电解技术领域，尤其涉及一种石墨阳极组件。

背景技术

稀土氧化物熔盐电解制备稀土金属及稀土合金生产过程中石墨阳极对电解过程、产品质量、生产成本影响很大。石墨阳极消耗占到生产成本的23％，而且稀土金属中的碳主要来自于石墨。因此，提高石墨的质量，减缓石墨的氧化速度，延长使用寿命，对于稀土氧化物熔盐电解工艺来讲很重要。

稀土氧化物熔盐电解制备稀土金属工艺对石墨的质量及抗氧化程度要求很高。因为石墨的质量及抗氧化性能直接关系到稀土金属的质量及纯度，它是决定稀土金属中碳含量高低的重要因素。

石墨的制造过程是一个高能耗、高污染的过程。现在每吨石墨的价格已经涨到1.5万元，而且还在持续上涨。因此有必要对阳极卡具与石墨阳极板连接方式进行研究与改进。无论是从保护资源的角度，还是从生产成本、产品质量及稀土金属纯度等方面都具有十分重要的意义。

稀土氧化物熔盐电解初期，主要是3000A电解槽采用圆筒形石墨阳极。阳极浸入到电解质里，进行电解生产。生产的稀土金属碳含量偏高。主要原因是圆筒外的石墨粉不容易被及时氧化掉，在电解质中停留时间过长，在电解质循环过程中，有机会与稀土金属结合形成化合物。

中期主要是4000A电解槽，阳极为瓦盖形，将原来的圆筒状切成四瓣。生产出的稀土金属含碳量有所降低。

目前8000-10000A电解槽采用长方体形状石墨阳极，稀土金属碳含量＜0.03％能占到92％，金属含碳量降低，但存在石墨阳极板消耗快的问题。石墨阳极板与金属阳极卡具一般由四个φ10的金属销钉连接起来。由于石墨与金属的膨胀系数不一样，受热后金属膨胀率大于石墨板，且受热量增大时阳极卡具向上弯曲变形，与石墨阳极板连接处出现缝隙，电流是通过阳极卡具到销钉再到石墨阳极板，电解过程实际上靠几个销钉导电。所以导电面积变小，电阻增大，限制了大电流通过，影响电解生产效率。其次，电阻增大后，销钉与石墨板接触部位温度会很高，进而加速石墨氧化，降低石墨的使用寿命。产生结果是增加了工人更换阳极板的次数，加大工人的劳动强度，同时也增大生产成本。

石墨阳极板消耗包括以下两种情况：一种是石墨与稀土氧化物熔盐电解过程产生的O₂反应，生成CO和CO₂；另外一种情况是石墨与空气的O₂反应，生成CO和CO₂。第二种情况石墨的氧化反应速度远远大于第一种情况。另外，石墨阳极板端面与阳极卡具连接处消耗最快，原因是此处的温度最高。

目前，电解过程石墨阳极的寿命在30个小时左右，使用寿命较低。主要原因是暴露在空气中与阳极卡具连接处的石墨消耗速度过快，导致阳极板导电面积变小，阳极板电阻增大，导电困难，生产不能正常运行，被迫更换新的阳极。

实际电解过程浸在电解质里面的石墨阳极的消耗不到三分之一，而暴露在空气中与阳极卡具连接处的石墨消耗了四分之三。

因此，如何提高稀土电解过程中石墨阳极的使用寿命，是本领域目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，特别创新地提出了一种石墨阳极组件。