[发明专利]一种内衬结构及采用该内衬结构的稀土金属熔盐电解槽

说明书

本发明公开了一种内衬结构及采用该内衬结构的稀土金属熔盐电解槽，主要涉及稀土熔盐电解设备技术领域；内衬结构，包括由外至内依次设置的保温层、防渗层、导电层，所述保温层、防渗层、导电层均设置于金属槽壳内，且所述保温层、防渗层、导电层均呈凹槽状；采用上述内衬结构的稀土金属熔盐电解槽，包括支撑梁，所述支撑梁的顶部设有用于带动母线上下移动的母线提升机，所述母线与供电系统的阳极连接，所述母线上设有用于固定阳极炭块组的夹具，所述支撑梁的左右两端的底部均设有门型立柱，所述门型立柱底端安装在金属槽壳上；本发明能够保证电解槽热平衡、电平衡的稳定性，减少热量损失，节约电能。

技术领域

本发明涉及稀土熔盐电解设备技术领域，具体是一种内衬结构及采用该内衬结构的稀土金属熔盐电解槽。

背景技术

现有稀土电解主要以稀土氧化物或稀土氯化物为原料、氟化物或氯化物为电解质的熔盐稀土电解过程，其电解槽型为上插式阴阳极结构，阴阳极柱面平行的放置在电解质中，下方放置难熔金属坩埚用于接收金属。

现有的稀土电解槽多为敞口型设计，其保温性较差，大量的热量通过辐射和对流散失到空气中，从而使周围温度升高，恶化了工人的工作环境，也使得电解槽的热平衡不稳定，不得不通过提高槽电压的方式来维持热平衡，同时电解槽的电压过高，在氧化物不足时，稀土氟化物分解严重，产生含氟有害气体直接从槽体上部排出，污染了环境，同时给工人的健康带来了极大的隐患。另外，现有的稀土金属电解槽极距无法调整，随着稀土电解的进行，极距也越来越大，槽电压一般为10-12V，浪费了大量的电能，且生产效率低下，工艺参数波动大，槽型电流强度的大小为3000-10000A，能耗高。

现有中国发明专利CN103614747A公开了一种大型组合式稀土熔盐电解槽系统，实现了槽体结构紧凑、布线结构合理，但其阴阳极为上插式阴阳极，极距不能改变，并没有降低稀土电解槽电压，而且阴阳极结构的设计不利于电解工艺的操作和电解稀土的大型化。

现有中国发明专利CN108004568A公开了一种稀土电解槽内衬结构及稀土电解槽，结构为阳极通过阳极导杆吊在阳极提升机上，阴极为钨棒穿越电解槽内衬侧壁连接到给稀土电解槽母线供电的电源上。阴极钨棒在穿越电解槽内衬侧壁时候因材料热膨胀系数不同及加工精度方面原因，无法完全避免在阴极钨棒及电解槽内衬侧壁间存在缝隙，而电解质的性质决定了存在通过缝隙造成电解槽破损的可能，故该专利方案无法保证电解槽长期稳定运行。且该专利内衬材料设置上存在一定问题，碳化硅材料直接接触熔融的稀土电解质会发生化学反应，无法保证内衬长期使用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种内衬结构及采用该内衬结构的稀土金属熔盐电解槽，能够保证电解槽热平衡、电平衡的稳定性，减少热量损失，节约电能。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种内衬结构，包括由外至内依次设置的保温层、防渗层、导电层，所述保温层、防渗层、导电层均设置于金属槽壳内，且所述保温层、防渗层、导电层均呈凹槽状。

优选的，所述保温层、防渗层、导电层砌筑在金属槽壳内。

优选的，所述保温层采用硬质保温板和保温砖砌筑而成。

优选的，所述防渗层的底部采用防渗砖或干式防渗料，所述防渗层的侧壁的下部采用夹杂保温砖的防渗浇筑料敷设而成，所述防渗浇筑料的顶部砌筑有氮化硅结合碳化硅砖。

优选的，所述导电层包括阴极炭块，所述阴极炭块的顶部镶嵌有难熔金属坩埚，所述阴极炭块的底部设有若干个安装槽，所述安装槽内设有阴极钢棒，所述阴极钢棒水平穿过内衬结构侧部的防渗层、保温层以及金属槽壳后接到供电系统的阴极上。

优选的，所述阴极钢棒通过不定型碳糊固定在安装槽内。