[实用新型]一种制备金属钠的熔融电解提纯系统

说明书

本实用新型涉及一种制备金属钠的熔融电解提纯系统，属于电解设备技术领域。本实用新型利用具有氩气保护装置及多个提纯单元并联的方式来集成提纯系统，该系统不仅结构和配套工艺简单，且密封性好，排钠方便且完全，能够防止空气以及管路零部件的污染。该系统可应用于电解熔融提纯工业钠的技术领域，在这些领域中，通过本实用新型的系统，电解提纯出的金属钠纯度大于等于99.99%。

技术领域

本实用新型涉及一种电解提纯系统，更具体地说，本实用新型涉及一种制备金属钠的熔融电解提纯系统，属于电解设备技术领域。

背景技术

钠是地球上分布最广的元素之一，其重量约占地壳总重量的2 .83％，居第6位。近年来随着核电技术及储能技术进步及市场的需要，高纯钠开始应用于核反应堆导热、储能用钠电池、电光源等方面。随着第四代核能技术钠冷快堆核电站的示范运行，可以预期市场对高纯钠（纯度≥99.99%）的需求量会不断的加大。

目前使用较多的提纯装置主要有过滤装置和真空蒸馏装置。使用过滤装置可除去工业钠中的机械杂质，得到纯度≥99.5%的工业金属钠；利用真空蒸馏装置对金属钠进行提纯可得到纯度≥99.9%的高纯钠，冷阱/热阱装置对金属钠提纯可以得到纯度≥99.99% 的高纯钠。但是其结构复杂、工艺流程复杂、单位能耗高。

目前一般采用热封接将陶瓷隔膜与氧化铝陶瓷环粘接在一起，采用多次粘接将陶瓷环与铝或者不锈钢连接在一起，用氧化铝陶瓷环进行绝缘，杜绝正负极之间的短路，形成提纯单元。但是这种结构一个是热封接的真空度不容易得到保证，而且由于陶瓷隔膜形状很难做到标准化，因而必须要在陶瓷隔膜的热封接处进行切割，这样会造成陶瓷隔膜很容易从这里破损；另外一个就是负极铝芯棒或者不锈钢棒在陶瓷隔膜内深入达到底部，这样容易在运输过程中将陶瓷管损坏。导致提纯单元在运输过程中的损坏率高，而且在安装过程中也容易损坏，而且由于要热封接，成本也居高不下。

国家知识产权局于2014.07.09公开了一件公告号为CN203700555U，名称为“一种电解制备或者提纯金属钠装置的阴极部件”的实用新型专利，该实用新型涉及一种电解制备或者提纯金属钠装置的阴极部件，属于金属钠的电解熔融制备或提纯装置密封技术领域。包括隔膜管、第一支架、第二支架、铝环、α-Al₂O₃环、填充体以及T型螺丝，所述的隔膜管顶部开口端通过烧结方式连接α-Al₂O₃环，第二支架和铝环通过焊接和第一支架连接，铝环中心通过螺纹接口连接填充体，铝环和填充体以及填充体和T型螺丝之间使用密封圈密封。T型螺丝和填充体形成的空间和填充体与隔膜管形成的空间连通，用以排出反应产生的高纯金属钠。

国家知识产权局于2012.11.21公开了一件公告号为CN202543343U，名称为“一种电解槽上部绝缘结构”的实用新型，该实用新型公开了一种电解槽上部绝缘结构，包括槽盖板、绝缘层，所述电解槽的上部包含有槽眉板，所述槽眉板与槽盖板接近的一端的表面覆盖有上部绝缘层，所述上部绝缘层与所述槽眉板固定连接，所述上部绝缘层设置在所述槽盖板上端的底面与所述槽眉板之间，所述上部绝缘层呈U形。上述实用新型提供的电解槽上部绝缘结构，仅能阻断电解槽上部的导电通路，但电解槽采用多个提纯单元时绝缘效果较差。

国家知识产权局于2013.02.27公开了一件公开号为CN202755066U，名称为“一种用于提纯金属钠的熔融电解装置”的实用新型，该实用新型涉及一种用于提纯金属钠的熔融电解装置。该实用新型包括加热装置，装有阳极电解质的电解槽、阳极、阴极以及装有阴极电解质的隔膜管，所述的电解槽设置在加热装置内，所述的隔膜管和阳极从电解槽顶部插入金属钠中，所述的隔膜管和阳极顶部露出在电解槽外，所述的隔膜管为Na-β-Al₂O₃隔膜管所述的阳极从隔膜管的顶部插入隔膜管并且部分插入高纯钠中，阴极的顶部漏出在隔膜管外，隔膜管顶部还设置有用于排出高纯钠的排钠管，该装置结构简单、工艺流程简单，提纯时几乎无副反应，反应效率接近100%；所产金属钠纯度较高，纯度科大99.9%以上。