[實用新型]側插潛沒式下陰極稀土熔鹽電解槽

有效

• 申請號: 201120285758.6
• 申請日: 2011-08-08
• 公開（公告）號: CN202175727U
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 李宗安;顏世宏;陳德宏;龐思明;徐立海;周林;趙斌;王志強
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院;有研稀土新材料股份有限公司
• 主分類號: C25C7/02
• 分類號: C25C7/02;C25C3/34
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 郭佩蘭

技術領域

本實用新型屬于熔鹽電解冶金設備，主要涉及一種側插潛沒式下陰極稀土熔鹽電解槽

背景技術

稀土金屬生產工藝中，熔鹽電解是單一稀土金屬、混合稀土金屬及稀土中間合金的主要生產方法，歷來稀土熔鹽電解所采用的槽型為敞口式，陰極和陽極從電解槽上方插入熔鹽中，陰極與陽極之間呈垂直平行關系，兩者之間距離即極距通常大于100mm并隨著電解進行而逐漸增大，電解槽電壓為8.5v～12v之間，平均電流效率通常低于80％，此外高電壓電解及電解槽表面高溫還導致氟化物的電解及電解質揮發，對環境造成污染。稀土金屬作為稀土永磁、稀土儲氫等功能材料的主要原料，其需求量越來越大。隨著稀土金屬產業集中度不斷提高，以及GB26451-2011《國家稀土工業污染物排放標準》的頒布實施，對節能環保大型熔鹽電解槽的需求越來越迫切，因此，近年來下陰極結構形式的稀土電解槽得到重視，這種電解槽的主要特點為，陰極浸沒在電解槽底部，陽極懸掛與陰極上方，陰極與陽極之間水平平行布置，這種結構方式電解槽利于隨著陽極的消耗調整陽極與陰極之間的距離，從而保持極距在最佳的范圍，并降低電解槽電壓，這種電解槽的發熱區在電解槽中下部位置，使得電解槽溫度場分布更為合理，由于電解槽陽極位于陰極上方，陽極析出的氣體對金屬的二次氧化減少從而可提高電流效率，同時這種電解槽還有利于大型化自動化等諸多優點，現授權和公開的相關專利主要有：

中國專利200620149620.2公布了一種電解生產稀土金屬及其合金的液態陰極電解槽，其陰極從電解槽體側部或底部導入電解槽膛內，與設置在電解槽底部的接收器連接，使接收器內的液態金屬產品直接成為槽體的陰極。

中國專利200710120258.5公布了一種下陰極稀土金屬電解槽及采用該電解槽的電解工藝，其特征是陰極設置在電解槽底部，電解出的單一或混合金屬匯集其上，液態金屬液面作為陰極表面，陰極和陽極之間的距離可隨時調整。

中國專利200620149620.2所公布的電解槽，底部與側壁之間使用絕緣材料隔開，由于稀土熔鹽電解無法避免的要產生或多或少的渣泥，當電解槽底部形成渣泥達到一定量時，底部與側壁導通，從而側壁成為陰極的一部分，造成部分稀土金屬在側壁筑爐材料上析出，導致電流效率大幅降低。此外，電解槽的起始陰極為電解槽底部的接收器，也即起始導電面位于電解槽低洼位置，在焙燒啟動過程中產生的渣泥極易覆蓋陰極表面，使得啟動時電流遠低于設計值，并隨之逐漸溫度降低，產生的少量金屬又很容易與渣泥混合形成硬塊，使電解槽爐況急劇惡化；即便正常啟動，在運行過程中遇爐況差渣泥多或停電等影響也很容易導致陰極的導電不正常。中國專利200710120258.5雖然采用絕緣的側壁，但陰極也在電解槽底部位置，起始陰極面也處于電解槽低洼位置，同樣存在此類問題。這些問題的存在對電解槽的穩定運行造成了影響。

發明內容

本實用新型的目的是針對下陰極電解槽中，陰極容易被渣泥覆蓋的問題，提供一種側插潛沒式下陰極稀土熔鹽電解槽，本電解槽從側部插入的陰極與爐底有一定距離，從而保證了電解槽啟爐和運行過程中產生的渣泥不會覆蓋住陰極從而影響導電，并保證坩堝中金屬液面不會成為陰極也即陰極面積保持一定，使用本電解槽，電解過程中槽電壓低于5V，電流效率可以達到80％以上，這種電解槽大型化和自動化后經濟技術指標更為理想，較現有電解槽型具有顯著的節能環保優勢，非常適合大型化清潔生產。

為達到上述發明目的，本實用新型采用以下技術方案：

這種側插潛沒式下陰極稀土熔鹽電解槽包括：槽殼(10)、側插陰極(1)、陰極導電排(2)、絕緣側壁(3)、側壁爐襯(4)、絕緣環(5)、金屬導流板(6)、坩堝(7)、爐底(8)、陽極(9)，所述的陰極(1)一端與陰極導電排(2)連接并埋入側壁爐襯、絕緣側壁(3)中，且從側壁爐襯(4)下部位置插入到電解槽爐膛中，側插陰極(1)位于陽極(9)下方，相對于陽極(9)水平平行位置帶一定夾角。

所述側插陰極(1)位置始終高于爐底(8)及金屬液面。

所述側插陰極(1)由鎢或鉬高熔點材料制作。

所述側插陰極(1)在槽內部分為柱狀或板狀，最好為板狀，陰極有效面積滿足在設計槽容量條件下陰極電流密度小于3A/cm²。

當側壁爐襯(4)使用導電性材料時，陰極(1)與側壁爐襯(4)之間由絕緣環(5)隔絕。

所述的側插陰極(1)位于陽極(9)下方，該側插陰極(1)向坩堝方向傾斜。側插陰極(1)相對于陽極(9)水平平行位置的夾角大于0°且小于等于30°。