[发明专利]大型稀土熔盐电解槽出金属装备

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土冶金技术，具体说，涉及一种大型稀土熔盐电解槽出金属装备。

背景技术

轻稀土金属的电解法主要是熔盐电解法，稀土熔盐电解法是在高温下使熔融的稀土化合物通过直流电，使其电解还原来制取稀土金属的方法。稀土电解槽主要由电解质、电极、接收器、电解槽衬以及外部的保温和结构材料组成。阴极和接收器由钨、钼等难熔金属制成。在电解过程中，电流从阳极通过电解质流向阴极。电解质中的金属离子在阴极得到电子变成金属，电解质中的阴离子在阳极失去电子变成非金属单质或化合物。稀土熔盐电解法分为氯化物熔盐体系氯化物电解法和氟化物熔盐体系氧化物电解法。由于氯化物体系电解稀土金属存在原料易吸潮、稀土收率低、电耗高、尾气污染严重等问题，2010年《国家工信部有关淘汰落后产能公告(2010第122号)》部分工业行业淘汰落后生产工艺装备和产品指导目录确定淘汰稀土氯化物电解制备稀土金属工艺。

我国利用氟化物体系电解稀土氧化物制备稀土金属及合金始于上世纪70年代，主要以包头稀土研究院、北京有色金属研究总院和长春应用化学研究所、赣州有色冶金研究所、湖南稀土金属材料研究院等科研院所为主。1984年，包头稀土研究院最早解决了电解槽材料以及槽型结构等问题，开发出氟化物体系3000A金属钕工业电解槽和生产技术，实现了镧、铈、钕、混合稀土金属的规模生产，后在全国推广并得到了大力发展。2000年包头稀土研究院完成万安培电解槽的研制，其后又进行了25kA氟盐体系电解金属钕工艺装备的开发，并于2002年完成了万安槽产业化建设。

随着稀土熔盐电解产业化技术不断进步，许多技术已经发展到很高程度，但是稀土电解过程出炉技术一直延续以前的技术，包括用铌(钛)勺等人工舀出和用不锈钢坩埚钳夹出；以上二种出炉方式存在出炉时间长、槽体热量损失较多、炉况波动大、工人劳动强度大、辐射热量大、操作环境恶劣等缺点，导致电解不连续、生产成本偏高、产品质量的稳定性差；特别是万安级以上大型稀土电解槽，这些缺点尤为突出。

国外，除了前述二种出炉方式外，美国的SheddES和GoldsmithJR，分别在20世纪60年代、70年代进行了预埋钼引出管电加热后流出及氮化硼虹吸管虹吸的实验室试验研究。这些研究成果虽然取得了电解连续化的重要突破和长足进步。但是，由于存在其虹吸管的制作工艺复杂、成本较高，易发生金属堵塞管道或吸管的骤冷骤热，甚至出炉时需要在密封体系中、氩气保护状态下、低熔点的稀土金属等苛刻条件。这二种出炉方式在实际生产中难以得到推广和应用，更不适用于我国敞口体系下大型化稀土电解的实际生产。

国内对稀土金属出炉技术也有研究，专利号201310352311.X公开了一种高温熔盐电解槽出金属装置及方法，但是这种方法带有真空储液包，需要二次浇铸到锭模中，增加了操作的复杂性，另外，增加了加热装置，结构复杂，不适合工业化应用。专利号01209185.5公开了氟化物体系熔盐电解槽虹吸出炉装置，专利号200520127615.7也公开了一种电解槽虹吸出稀土金属装置，但是公开的装置出炉机动平台过于笨重，操作不方便，另外两个专利都没提及操作工艺或方法。专利号20102063885.1公开了4000-6000A稀土电解槽专用全自动出金属装置，但是依然需要对浇铸室中间包进行电加热，结构复杂，且只适用与4000-6000A，对于万安电解槽不适用。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种大型稀土熔盐电解槽出金属装备，能够保证大型稀土电解槽出金属过程顺利，产品质量均匀稳定、纯度高，适用于大型稀土电解槽工业应用。

技术方案如下：

一种大型稀土熔盐电解槽出金属装备，包括真空装置、惰性气体罐、铸锭装置和移动升降平台；真空装置用于给铸锭室提供负压环境，其包括真空泵、真空罐，真空泵通过管道与真空罐相连接；铸锭装置包括铸锭室、锭模、吸管，锭模放置在铸锭室内，铸锭室为密闭结构，吸管与铸锭室采用金属密封连接，铸锭装置放置在移动升降平台上；真空罐和惰性气体罐分别通过管道与铸锭室连接。

进一步：铸锭室的形状选用中空的长方体、正方体或球形。

进一步：铸锭室上部设有观察窗口。

进一步：移动升降平台包括移动小车、升降支架、支撑台；升降支架固定在移动小车的上部，支撑台固定在升降支架顶部，移动小车下部设置有滚轮。

进一步：锭模的锭型选用长方体、正方体、棱柱、棱台、圆柱、棱锥、球形或者半球形，单锭重量在1kg-100kg之间。

与现有技术相比，本发明技术效果包括：