[发明专利]一种多室稀土熔盐电解槽

说明书

本发明属于稀土熔盐电解技术领域。一种多室稀土熔盐电解槽，包括炉壳、保温层、保护层、石墨槽、石墨阳极、阴极和收集金属的坩埚，石墨槽被隔墙分割为至少两个电解室，石墨槽内各电解室内的熔盐可相互流动，电解室内设有石墨阳极和阴极，石墨阳极设置为上大下小的结构，其包括上部保温部和下部反应部，上部保温部将电解室的上部开口遮住。本电解槽的有益效果是减少上部散热和氟化物挥发，氧化稀土溶解速度加快、浓度分布均匀，炉膛温度均匀、有利于金属汇集，提高了金属产率和能量利用率，劳动环境好。

技术领域

本发明属于稀土熔盐电解技术领域，具体涉及一种多室稀土熔盐电解槽。

背景技术

稀土金属和合金的制备采用的是火法冶金技术，该技术是在高温条件下通过还原稀土离子实现稀土金属的提纯过程。火法冶金技术主要包括熔盐电解法和金属热还原法，其中熔盐电解法由于具有成本低、成分均匀、容易控制、质量好、易实现连续化生产等优点，成为了目前大规模化工业生产的稀土金属及其合金的主要生产工艺。熔盐电解法制备稀土金属根据熔盐体系可分为氯化物体系和氟化物体系两种，在氯化物熔盐中，金属的溶解度很大，导致其收率和电流效率降低，并导致电能消耗增高，同时熔盐的高挥发性会导致电解过程产生大量的氯气，造成操作上的困难。因此，氯化物熔盐体系已经逐渐被氟化物所取代。

氟化物熔盐体系氧化物电解工艺是以稀土氧化物(RE2O3)为原料，以熔融状态的REF3-LiF 体系为电解质，以石墨作为石墨阳极，钨、钼或其合金棒作为阴极，通过直流电解制备稀土金属，电流 3000-20000A。在电解过程中定期向熔融电解质中添加 RE2O3，电解过程的总反应式为：RE2O3+C＝2RE+1.5CO2。

现行稀土电解槽一般是采用石墨材料做炉膛，由内钢套包围，在炉外壳和内钢套中间填充有耐火材料砖、石棉类保温材料；炉膛内插入棒状阴极，炉膛周边装有石墨阳极，石墨阳极是由多片石墨瓦片拼接而成，相邻两块石墨阳极石墨瓦片的拼接缝隙处会露出石墨槽的槽壁。存在的问题：（1）裸露的石墨槽内壁容易被空气氧化、形成氧化空洞、严重者导致漏槽；（2）电解槽敞口操作，上部散热大、氟化物挥发损失大，劳动环境差；（3）现有电极布置方式造成炉膛内温度极不均匀，炉口温度最高、炉底温度最低。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种多室稀土熔盐电解槽，克服了前述石墨槽内壁容易被空气氧化，电解槽敞口操作、上部散热大、氟化物挥发损失大、劳动环境差，现有电极布置方式造成炉膛内温度极不均匀的缺点。

为达到上述目的，所采取的技术方案是：

一种多室稀土熔盐电解槽，包括炉壳、保温层、保护层、石墨槽、石墨阳极、阴极和收集金属的坩埚，所述石墨槽被隔墙分割为至少两个电解室，所述石墨槽内各电解室内的熔盐可相互流动，所述电解室内设有石墨阳极和阴极。

根据所述的一种多室稀土熔盐电解槽，所述隔墙的下部设有熔盐流通通道，每个隔墙下部至少设置1个熔盐流通通道。

根据所述的一种多室稀土熔盐电解槽，所述隔墙为纵横隔墙，隔墙材质为不污染金属且不与熔盐反应的材料。

根据所述的一种多室稀土熔盐电解槽，所述隔墙与石墨槽拼接连接或与石墨槽一体加工成型。

根据所述的一种多室稀土熔盐电解槽，所述阴极底面正对坩埚部分设置有若干突起。

根据所述的一种多室稀土熔盐电解槽，所述电解室内设有相对设置的一块阴极和两块石墨阳极，所述阴极位于两块石墨阳极正中间。

根据所述的一种多室稀土熔盐电解槽，所述石墨阳极设置为上大下小的结构，其包括上部保温部和下部反应部，所述电解室内的上部保温部将电解室的上部开口遮住，靠近阴极一面的上部保温部上设置有排气孔，所述排气孔至少设置1个。

根据所述的一种多室稀土熔盐电解槽，所述石墨阳极的纵截面呈“T”形或不对称的“T”形或“┌”形。