[发明专利]一种生产稀土金属单质及其合金的自转式电解生产设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解生产设备，具体是一种生产稀土金属单质及其合金的自转式电解生产设备，属于电解技术领域。

背景技术

稀土金属的生产主要采用熔盐电解的方法进行，电解时采用氟化物熔盐电解体系，使用的设备是3000～8000安的中型电解槽和万安以上的大型电解槽。

上述稀土金属生产采用的电解槽一般都是静止放在地面的槽坑内，台板使用厚为3cm左右铁板。在电解过程中，电流会流经铁质台板到达石墨阳极，同时台板温度较高，电阻有一定上升，增大电耗。由于阳极固定在台板上，静止不动，在电解过程中，阳极会不断消耗，极间距会不断增大，槽电压升高，电耗逐步增大，降低槽体的使用寿命；

其次，电解槽静止不动，熔盐电解质循环流动不充分，导致溶解在电解质中的氧化稀土分布不均匀，电解过程很不充分，一部分电解质参与电解，导致槽电压升高，电耗增大，同时氧化物也会在底部结块。

再次，电解槽内石墨阳极产生的碳粉在静置状态下也不容易挥发，导致熔盐电解质内碳粉增大，易产生碳化稀土，增大金属中的碳含量，降低产品质量，还易产生炉渣，降低原料的利用率，增大生产成本。

为了解决上述问题，通常需要人工冒着高温烫伤的风险移动石墨阳极，并搅动高温电解质改善熔盐电解质的流动，促进料(稀土氧化物)在电解质中的均匀分布，但是这样的操作难度非常大、劳动强度高，且有很大的安全隐患。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种可以调整极间距、保持槽电压和电耗稳定，在保证生产安全的同时能够保证熔盐电解质循环流动、使电解更加充分，能够提升产品质量和生产效益的生产稀土金属单质及其合金的自转式电解生产设备。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种生产稀土金属单质及其合金的自转式电解生产设备，包括电解槽本体、台板和垂直插入电解槽本体的阴极，所述电解槽本体底部设有旋转托盘，所述旋转托盘通过滚动连接部件架设在回转平台上，所述回转平台包括上下平行布置的承重板和固定安装板，所述固定安装板上设有电动机，所述电动机的输出轴与垂直穿过承重板中心通孔并与旋转托盘下表面连接的驱动轴相连接；所述滚动连接部件包括环绕驱动轴的轴心线同心设置在承重板上的多圈轴承组，每圈轴承组包括多个万向球轴承，所述万向球轴承坐设在承重板表面的定位环上，且配合置入旋转托盘下表面与每圈轴承组形成的圆环相对应的环形滑道中；所述台板通过设在四角的台板支架架设在回转平台上，台板与电解槽本体之间有空隙，且台板与台板支架之间设有绝缘垫片，台板中设有冷却水道，所述电解槽本体中环绕其内圈分布设有四块石墨阳极板，每块石墨阳极板皆与设在台板内圈边缘的阳极导电板固定在一起，所述阳极导电板沿台板径向穿过台板上的龙门且被龙门上的固定螺丝固定，阳极导电板上与固定石墨阳极板一端相对的另一端设有旋转顶丝机构，所述旋转顶丝机构的顶丝配合旋入固定套筒中，且沿与阳极导电板长度方向一致的方向顶住阳极导电板；所述阴极通过连接臂与一钼杆连接，所述钼杆垂直插入电解槽本体中。

优选的，电解槽本体从内至外包括石墨坩埚、碳粉层、钢质内胆、保温层、钢制槽体外壳，且上部由刚玉垫圈和密封钢板密封。碳粉层可以防止石墨坩埚耗穿后电解质直接与钢质内胆接触对其造成损伤，更能阻止电解质流到保温层里酿成更严重的事故。

优选的，为了增强装置旋转过程的承重稳定性，所述轴承组有三圈，每圈轴承组包括八个万向球轴承。多圈轴承组和八个对称设置的万向球轴承增加了轴承组与旋转托盘下表面的接触面积，从而减小了单个万向球轴承的承受压力，摩擦力更小，电解槽本体的旋转更加顺滑平稳。

优选的，电解槽本体环绕其上表面设有环形限位凸起，所述台板下表面与环形限位凸起的形状相配合设有环形凹槽，所述环形限位凸起置入环形凹槽中但不与环形凹槽接触。环形限位凸起与环形凹槽配合可以避免电解槽本体在转动过程中意外偏移，进一步避免了安全事故的发生。

优选的，为了使驱动轴转动顺滑，所述驱动轴与中心通孔之间设有轴承。

优选的，所述电动机的输出轴通过减速器与驱动轴连接。减速器可以降低电动机传动到驱动轴的转速，使设备运行更加安全。

优选的，为了保证绝缘效果，所述阴极穿过连接臂且与连接臂接触的部分套设一陶瓷绝缘套筒。

电解槽本体上表面与台板之间的空隙过小会影响电解槽本体的转动，过大又不能起到防止电解槽本体意外偏移的作用，优选的，为了使整体布置更加紧凑、运行稳定，所述电解槽本体上表面与台板之间的空隙为1cm。