[发明专利]大型组合式稀土熔盐电解槽系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种熔盐电解法生产稀土金属及合金的大型组合式稀土熔盐电解槽系统，属于熔盐电解技术领域。

背景技术

我国稀土熔盐电解工业起源于20世纪80年代，随着科技的不断发展，4000～6000A稀土电解槽往往存在电解工艺参数不稳定、产能低、产品均一性和稳定性差，难以实现大规模生产的要求。随着稀土工业的革新，高效、节能、大型模是稀土熔盐电解槽的发展方向，通过检索如专利：CN98104785.8，CN02240881.9，CN200820138112.3，CN200952043Y、CN10184541A 都进行了大型稀土电解槽的研究。目前稀土电解工业所使用的电解槽主要有以下几种结构：

1、专利CN85100748A，采用石墨电极加工而成的整体石墨坩埚，阳极为上插筒状，阴极为上插钨、钼、铁阴极，由于受到石墨材质尺寸的限制，该槽体较小，一般为3000～6000A，并且产品质量和稳定性差。

2、专利CN2372329Y，其石墨槽内衬为石墨块砌筑，外部有碳质打结层和耐火保温层，此结构不受石墨材料尺寸的限制，单槽容量可达10KA同时阳极改为分体片状石墨槽置于阴极周围，产品中碳含量得到了降低，但该种石墨槽砌筑较为繁琐，极易发生熔盐渗漏现象，不易实现工业化生产应用。

3、专利CN2464744Y，一种多阴极多阳极电解槽，砌筑槽体内壁连续环绕多个阳极板，多个阴极间隔排列于石墨槽纵向轴线上，单槽容量达10KA，但同样该专利石墨槽砌筑较为繁琐，极易发生熔盐渗漏现象，不易实现工业化生产应用。

4、专利CN232099Y，一种圆形万安电解槽，该专利电解槽增加了有效容积，但多组阴、阳极同时置于炉口，操作空间较小。

5、专利CN200952043Y电解生产稀土金属及其合金的液态阴极电解槽，在石墨内衬之间设有绝缘材料，阴极连接线路从电解槽体侧壁或底部导入电解槽内，与设置槽底的金属接收器连接，接受器内装有液态金属，电解槽上部设有阳极升降装置。该专利善属于研究阶段，国内未见报道槽型使用情况，难以实现工业化应用。

6、专利CN101845641A沉浸式稀土电解槽，在石墨槽中部设有阳极支座，阳极悬挂在电解质溶液中，改变了上挂式阳极布置方式，简化了电解槽扩容时不限结构复杂的限制。但该类电解槽阳极为筒状整体，且沉浸在电解溶液下方，难以更换。

随着稀土电解工业的不断完善和发展，诸多学者和专家进行了大型稀土电解槽的研究与试验，大致可分为敞口式上插阴阳极稀土电解槽、下埋式阴极稀土电解槽及沉浸式阳极稀土电解槽。

发明内容

本发明的目的在于提供一种槽体结构紧凑，阴极、石墨阳极排布合理、电能消耗低、电流效率高、环境效益好、布线结构合理、生产成本低、维护方便的大型组合式稀土熔盐电解槽。

本发明包括大型组合式石墨槽、石墨阳极、钨阴极、钢保护壳、金属接收器、水冷炉盖板、电解电源，其特征是：大型组合式石墨槽由底座、两端部半圆形侧壁、与半圆形侧壁对应的半圆形侧壁上沿、设置在两端部半圆形侧壁间的两组方形侧壁、与方形侧壁对应的方形侧壁上沿构成，其中底座由一块以上的底座连接块构成，每组方形侧壁由与底座连接块数量相等的方形侧壁连接块构成，方形侧壁上沿由与方形侧壁连接块对应的方形侧壁上沿连接块构成，所有的半圆形侧壁、半圆形侧壁上沿、底座连接块、方形侧壁连接块和方形侧壁上沿连接块通过榫卯连接组合在一起形成两端为圆弧面的大型组合式石墨槽，在大型组合式石墨槽底部设有金属接收器安放槽，金属接收器安装在大型组合式石墨槽底部的安放槽中，金属接收器与水平方向有5^。～10^。的倾斜；沿大型组合式石墨槽侧壁的环形区域内均匀设置有竖直的石墨阳极，每个石墨阳极与大型组合式石墨槽侧壁保持1～2厘米间距；在大型组合式石墨槽的长度方向的对称中心线上均匀设有一个以上竖直的钨阴极；水冷炉盖板覆盖在大型组合式石墨槽的口沿上，且在大型组合式石墨槽的口沿与水冷炉盖板间设有耐高温绝缘层；每个钨阴极与一个独立的电解电源的负极连接，各电解电源的正极均与水冷炉盖板连接，各个石墨阳极均与水冷炉盖板连接。 

榫卯连接是在连接部件的连接位置设置凹槽或凸槽，连接部件凹槽和凸槽进行榫卯连接，榫卯连接部位用耐火粘结剂粘接，耐火粘结剂采用稀土氧化物、绝缘漆、松节油，按重量比（20-30）:（1-10）：（1-10）比例混合后，均匀涂抹凹槽上，涂抹厚度3～5mm,烧结后组合成一个整体。