[發明專利]電解裝置及電解方法

有效

• 申請號: 201510409524.0
• 申請日: 2015-07-13
• 公開（公告）號: CN106702434B
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 吳道高;陳德宏;王志強;周林;張小偉;張虎;楊宏博;苗睿瑛;劉釗;顏世宏;李宗安
• 申請（專利權）人: 有研稀土新材料股份有限公司
• 主分類號: C25C7/00
• 分類號: C25C7/00;C25C3/34;C25C3/36
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 趙囡囡;吳貴明

本發明提供了一種電解裝置及電解方法。該電解裝置包括：電解槽，包括槽體以及由槽體圍成的槽腔；至少一個陰極，設置于電解槽內部；多個陽極，間隔設置于陰極的四周；多個氣液流動管道，設置于槽體的內部，各管道的內出口與槽腔連通。本發明通過在電解槽的槽體的內部設置氣液流動管道，并通過間歇性地向管道上端通入氣流造成管道內部與槽體內的電解質產生壓力差，實現管道內電解質循環出入，使電解槽底部區域電解質都能夠循環流動，同時增強電解槽內部的傳熱與傳質，使其內部的溫度和成分均勻化，更好的減緩了電解槽底部的結瘤，進而解決了現有技術中電解槽的底部存在流動死區的問題。

技術領域

本發明涉及電解領域，具體而言，涉及一種電解裝置及電解方法。

背景技術

現有稀土金屬電解槽的陰陽極一般都是采用垂直平行懸掛式排布，電解反應主要發生在陰陽兩極之間，陽極產生的CO、CO₂氣體向上逸出，并推動電解質在陰陽極之間形成渦流，從而維持正常電解的傳熱傳質過程。但陰陽極的底端距槽底還有一段距離，且由于陰陽極的底端水平方向基本是渦流運動邊緣，在其以下區域的電解質流動性非常差，因而未溶解和未來得及參加電化學反應的稀土氧化物因重力作用沉積于電解槽底部形成渣泥。目前，一般采用人工攪拌或用工具撈出渣泥，若清理不及時，經長時間積累后渣泥會在電解槽底部邊緣形成結瘤，并不斷長大，從而對電解過程造成以下不利行為：1）陽極安裝不能到位；2）人工攪拌或清理過程易引入雜質，導致產品質量下降；3）清理過程往往需要提高電解溫度造成爐況和產品品質量波動較大；4)人工處理過程易對電解槽和坩堝造成損害；5）底部抬高造成槽體容積減小，電解產量下降；6）清理過程操作環境惡劣，勞動強度大。因而，改善電解槽底部電解質的循環狀態，防止底部渣泥的形成是當前稀土電解行業迫切需要解決的問題。

目前，為了解決上述問題國內外的技術人員進行了大量實驗和研究。例如，公布號為CN1338524、CN86105342和CN1710366的中國專利涉及到鋼鐵冶金行業，通過透氣塞（透氣磚）向鋼包內底通惰性氣體，該方法一方面加快了鋼包內鋼液的流動性，加快了鋼液內部的反應速率；另一方面，采用壓縮氣體的方法可以是鋼液內部的夾雜物上浮，達到凈化鋼水的目的。但對于當前的稀土電解行業，絕大部分為氧化物-氟化物熔鹽電解的體系，該電解質體系具有很強的腐蝕性。若采用透氣塞（透氣磚）向電解槽底部通入惰性氣體，這對材料的要求比較苛刻，而且不容易更換，實現起來比較困難。

中國專利CN103952727設計了一種應用于稀土電解槽的機械攪拌裝置，在陰陽極之間設計了一根能夠沿著預設軌道繞著中心旋轉的石墨棒，從而通過機械攪拌的方式對電解槽內部陰陽極之間電解質進行攪拌。該方法能夠一定程度上增強電解槽內部陰陽極之間的運動，但是，從稀土電解的本身特點出發，也存在以下兩點缺陷：（1）由于稀土電解過程中槽體上端是敞開的，而且電解液表面附近的溫度比較高，這樣就會使得石墨攪拌棒液面以上部分氧化比較嚴重，這樣就需要經常更換攪拌棒；（2）稀土電解過程電解質的運動主要受電解過程中陽極表面產生的氣體的推動作用，而陽極氣體主要集中在陰陽極之間區域，在電解槽底部基本無陽極氣體存在，這樣就使得在電解槽底部電解質的循環狀態比較差，存在一定的流動死區，而直接在陰陽極之間采用石墨棒進行機械攪拌，其攪拌作用對陰陽極之間區域作用比較明顯，不一定對電解槽底部電解質的流動性有所改善；（3）若采用石墨棒體攪拌，可能引起電解沉積的稀土金屬碳含量增高，產品質量下降。

中國專利CN204008241公開了一種具有通氣攪拌功能的夾雜物大樣電解裝置，主要對大塊鋼試樣進行電解分離，獲取鋼中比較大的非金屬夾雜，該電解的特點是，電解過程中電解液基本沒有流動，所以隨著電解的不斷進行，電解液的濃度和溫度局部不均勻，通過通氣攪拌來增強電解液的流動。而稀土電解的特點是，電解質在電解槽底部的流動性差，所以需要增加電解槽底部的流場。