[發明專利]吹氣保護裝置、方法及稀土氟鹽電解裝置

有效

• 申請號: 201611187675.7
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN108203835B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 楊宏博;宋振華;陳德宏;王志強;高勇;吳道高;楊秉政;張小偉;苗睿瑛;李雅翀
• 申請（專利權）人: 有研稀土新材料股份有限公司
• 主分類號: C25C3/34
• 分類號: C25C3/34;C25C7/06
• 代理公司: 11560 北京智橋聯合知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 張曉煜

本發明公開了一種吹氣保護裝置、方法及稀土氟鹽電解裝置，該吹氣保護裝置包括第一氣瓶、第二氣瓶、以及存儲機構，第一氣瓶用于存儲第一惰性氣體；第一吹氣管道與第一氣瓶連通以輸送第一惰性氣體；第二氣瓶用于存儲第二惰性氣體；存儲機構用于存儲氟化稀土；第二吹氣管道同時與第二氣瓶和存儲機構連通以輸送第二惰性氣體和氟化稀土的混合物；第一吹氣管道的吹氣方向和第二吹氣管道的吹氣方向呈預設夾角。本發明提供的用于稀土氟鹽電解中石墨陽極的吹氣保護裝置、方法及稀土氟鹽電解裝置，電解過程中向石墨陽極吹送電解液和氟化稀土以形成持續穩定的保護層，實現使用周期內全程保護，以延長石墨陽極使用壽命。因無需對石墨陽極預處理，成本增加小。

技術領域

本發明涉及稀土制備技術，具體涉及一種吹氣保護裝置、方法及稀土氟鹽電解裝置。

背景技術

目前95％以上的稀土金屬及合金采用熔鹽電解的方法制備，而氟鹽電解是主流的熔鹽電解制備方法。在稀土氟鹽電解中，石墨因其優異的耐高溫性、耐腐蝕性、高導電性以及良好的加工性能，成為氟鹽電解陽極和電解槽的必選材料。但是石墨存在易氧化消耗的特點，尤其是在高溫條件下，氧化消耗速率快，使用壽命短，只有2～3天，導致電解加工成本顯著增加。因電解稀土種類和電解規模不同，石墨陽極消耗占加工成本的5％～15％，是制約稀土電解成本的關鍵因素。

為了有效降低稀土電解成本，現有技術中采用了各種延長陽極石墨使用壽命的辦法，其一，如公告號為[CN1037015C]、[CN1045998A]、[CN101985764A]、[CN102560531B]、[CN1020765C]以及[CN1077758A]等中國專利，這些專利均通過對石墨陽極進行浸漬處理方法來延長石墨陽極的使用壽命，所使用浸漬溶液為可以轉化為MnO₂、Co₃O₄的硝酸錳和硝酸鈷溶液，或者聚磷酸鹽、硼酸鈉、硅酸鈉、碳酸鈉、偏磷酸鈉及上述混合液，或者金屬氧化物和聚氨酯或者乙烯基共聚物；所使用浸漬方法為常壓浸漬、加壓浸漬、常溫浸漬或者加熱浸漬，最終在石墨陽極表面形成一種保護層。該方法主要是針對氯鹽體系電解石墨陽極，而氟鹽稀土具有強腐蝕性，在氟鹽體系中，金屬氧化物、磷酸鹽、硼酸鹽、硅酸鹽、聚氨酯以及乙烯基共聚物均能夠與氟鹽發生反應，所形成的保護層會快速消失，起不到保護石墨陽極的作用。

其二，如公告號為[CN102677100B]的中國專利，其提出了適用于氟鹽體系的石墨陽極浸漬方法，所使用浸漬液為稀土與堿金屬及堿土金屬混合溶液，浸漬后將石墨陽極放入氫氟酸進行沉淀反應，將石墨中的鹽轉化為氟化物，起到減少陽極氧化消耗的目的。中國專利[CN103132104B]用鋁電解的廢電解質作為浸漬原料制成0.1～50mm的涂層，涂在石墨陽極表面，達到減少陽極消耗的目的。中國專利[CN102230195A]針對石墨陽極熔體上部和熔體下部分別采用不同的浸漬溶液，熔體上部浸漬液為多聚偏磷酸鈉液體，熔體下部浸漬液為多羥基氟化物飽和溶液。上述各方法雖能夠在一定程度上延長石墨陽極使用壽命，但是增加了浸漬處理工序，并且不同的電解產品需要配置不同的浸漬液，使得石墨陽極制備成本增加，削弱了因延長石墨陽極使用壽命降低電解加工成本的效果。此外，隨著電解不斷進行，石墨陽極的浸漬層不斷被消耗掉，浸漬層的保護作用逐漸失效。考慮到成本和工藝穩定性，不能對石墨陽極進行二次浸漬，實現不了在整個使用周期內進行全程保護。

其三，如公告號為[CN205347595U]的中國專利，在石墨陽極外側設計了鋁制冷卻水槽，通過降低石墨陽極溫度，減緩氧化速率，增加其壽命。該方法不適用于氟鹽體系，因為由于氟鹽體系的強腐蝕性，冷卻水槽外殼很快就會被侵蝕掉，易引起安全事故。

其四，如公告號為[CN202808964U]的中國專利，在石墨陽極上端設置凹槽，凹槽內澆注巴氏合金液，改善陽極板夾與石墨陽極的接觸，通過減少接觸電壓來降低石墨陽極發熱量。但是在氟鹽體系中，由于電解溫度高達1000℃以上，對于石墨陽極來說，陽極板夾和石墨陽極之間接觸電壓發熱量所占比重很小，并不能有效減緩石墨陽極氧化消耗。