[发明专利]稀土熔盐电解炉

说明书

技术领域

本发明涉及稀土生产设备领域，特别是一种用于稀土金属及稀土合金生产的稀土熔盐电解炉。

背景技术

现有的稀土熔盐电解炉有多种的结构，例如阴极上置、阴极下置和液态下阴极等结构，其中阴极上置的结构产品得率和质量较高，而阴极下置的结构则被认为是大规模生产的发展方向。

现有的电解炉均面临使用寿命较短的技术问题，通常仅有3、4个月，但是从中国专利文献CN1073170C的资料显示，从一周之后,电解炉的产量即开始降低，电流强度下降、电阻率上升，能耗增加。现有技术中采用了多种方法以克服该技术问题。

中国专利文献CN1090247C记载了一种生产稀土金属及合金的熔盐电解槽，采用了碳结打结层的结构实现抗氧化的效果。采用石墨粉、石油焦、氧化铝及稀土氧化物或氟化物等组分制成。但是该方案的碳及非稀土杂质含量偏高，会影响产品质量，且炉体热平衡不易控制，容易造成炉温偏高。

日本专利昭61-253391记载了一种熔盐电解装置及相关组件，生产稀土钕，采用了在电解槽内衬钨、钼等价格昂贵金属材料的方案，配合充惰性气体的密封电解槽结构，存在的问题是生产成本较高。而且在稀土氧化物生产线路中，在直流电场的作用下，会生成氧气并与石墨反应生成一氧化碳（CO）及二氧化碳（CO₂），因此仅靠填充惰性气体，也难以起到抗氧化的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种稀土熔盐电解炉，能够较大程度上延长电解炉的使用寿命，优选的方案中，还能够提高单一稀土金属或稀土合金的产品质量。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种稀土熔盐电解炉，包括钢套，电解槽设于钢套内，阳极设于电解槽内，阴极位于电解槽内，阴极上设有集气罩；

所述的集气罩中，绝缘材质的罩体通过固定架安装在阴极上。

优选的方案中，所述的阳极成筒形结构；或者多个阳极布置成筒形结构；筒形结构横截面为圆形或多边形；

阴极位于阳极内，罩体底部与阳极之间形成用于进料的狭缝。

优选的方案中，罩体与阴极之间设有用于供杆状工具通过和排气的通路。

优选的方案中，罩体上方沿着圆周均布有多个进料口，以使原料落在罩体上，并沿狭缝进入到电解槽内。

优选的方案中，罩体的顶端和底端之间通过平滑曲面过渡，罩体从上至下的切线与阴极轴线之间的夹角逐步增大。

优选的方案中，在电解槽上方朝向内侧设有气刀管，气刀管上设有朝向内侧的喷气缝隙，多个保护气管与气刀管连接。

优选的方案中，在电解槽顶部还设有防氧化层。

优选的方案中，在电解槽与钢套之间设有填料层。

优选的方案中，阳极表面设有复合石墨衬套，复合石墨衬套由导电膨化石墨绳编织而成。

优选的方案中，导电膨化石墨绳由多根导电膨化石墨带转捻制成，每根导电膨化石墨带内卷绕有碳纤维线。

本发明提供的一种稀土熔盐电解炉，通过设置的集气罩引走电解反应生成的氧气(O₂)及一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）与保护气管引入的惰性气体，例如氮气（N₂）保护气氛，降低了电解炉中石墨阳极的氧化速度，采用该结构，延长了电解炉的使用寿命一倍以上，大幅降低了生产成本。优选的方案中，设置的复合石墨衬套进一步延长了电解炉的使用寿命。且当电解炉的生产率下降，仅需更换复合石墨衬套即可，也进一步降低了生产成本。复合石墨衬套的耐温、抗氧化性能也高于普通石墨电极。设置的集气罩还有利于均匀进料，避免因进料影响到稀土金属的质量。本发明尤其适用于大电流的氧化物熔盐电解生产，例如高于5000A的大电流氧化物熔盐电解炉。设置的集气罩也有效避免了出现炉体热平衡不佳的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的剖视示意图。

图2为本发明中复合石墨衬套的结构示意图。

图3为本发明中导电膨化石墨绳的结构示意图。

图4为本发明中集气罩的局部放大示意图。

图中：钢套1，填料层2，电解槽3，阳极4，复合石墨衬套5，导电膨化石墨带51，碳纤维线52，保护气管6，气刀管7，进料口8，集气罩9，罩体91，固定架92，阴极10，防氧化层11，虹吸管12，收集皿13。

具体实施方式