[實用新型]鎢陰極裝置及電解槽

有效

• 申請號: 201720271706.0
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN206666655U
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 王昊;王東;侯長春;楊勝嶺;李佩璋
• 申請（專利權）人: 包頭市三隆稀有金屬材料有限責任公司
• 主分類號: C25C7/02
• 分類號: C25C7/02;C25C3/34;C25C7/00
• 代理公司: 北京悅成知識產權代理事務所(普通合伙)11527
• 代理人: 樊耀峰,安平

技術領域

本實用新型涉及一種鎢陰極裝置及電解槽，尤其是一種適用于萬安級稀土金屬熔鹽電解槽的鎢陰極裝置及電解槽。

背景技術

稀土金屬熔鹽電解槽是熔鹽電解法生產稀土金屬及其合金的設備。該電解槽的陰極采用非自耗陰極，通常為鎢陰極。由于鎢陰極需要較高的導電率，目前使用的鎢陰極皆為實心鎢陰極。

目前的稀土金屬熔鹽電解槽以電解電流低于6000A的圓形槽為主。稀土金屬熔鹽電解槽大型化(例如萬安級的電解槽)是提高生產效率，節能減排的必然發展方向。然而，現有的萬安級稀土金屬熔鹽電解槽中，均采用增加鎢陰極根數的設置方式來增大電解電流強度，因而電解槽均采用包含多個陰極的長方形槽型結構，失去了圓形電解槽電場、流場的均勻性和能量的集中性等優勢。此外，長方形多陰極槽型中對陰極的頻繁調整也給操作帶來一定難度。例如，申請號為201310691602.1的中國專利文獻公開了一種大型組合式稀土金屬熔鹽電解槽系統，包括大型組合式石墨槽、石墨陽極、鎢陰極、鋼保護殼、金屬接收器、水冷爐蓋板、電解電源，大型組合式石墨槽為分塊榫卯連接組合在一起的兩端為圓弧面的大型組合式石墨槽，在大型組合式石墨槽底部設有金屬接收器，金屬接收器與水平方向有5～10度的傾斜；每個鎢陰極與一個獨立的電解電源的負極連接，各電解電源的正極均與水冷爐蓋板連接，各個石墨陽極均與水冷爐蓋板連接。該電解槽采用多陰極長方形電解槽。再如，申請號為201220094120.9的中國專利文獻公開了一種25kA氟鹽體系稀土金屬熔鹽電解槽，包括外鋼殼，外鋼殼內依次安裝保溫層、鋼質殼體、防滲層、方形石墨槽、盛裝金屬的容器、陽極片、陽極連接片、陽極導電架，還包括陰極升降架，陰極升降架上懸掛若干個鎢陰極，陰極升降架可整體上下、前后移動。該電解槽也是采用多陰極長方形電解槽。

對于圓形電解槽而言，當電解電流擴大至萬安級及以上時，必然會導致鎢陰極的外徑增大，從而導致鎢陰極重量大幅增加，同時制造成本和生產成本大幅增加。

因此，需要一種具有更低的制造成本，且適用于萬安級以上的稀土金屬熔鹽電解槽，特別是稀土金屬熔鹽圓形電解槽的鎢陰極裝置。

實用新型內容

本實用新型目的在于提供一種鎢陰極裝置，該鎢陰極適用于萬安級以上的稀土金屬熔鹽電解槽，且制造成本低，使用壽命長，生產效率高。

本實用新型的另一目的在于提供一種萬安級圓形電解槽，該電解槽適合萬安級以上電流強度，且保持了電場、流場的均勻性和能量的集中性。

本實用新型的目的是通過如下技術方案實現的。

本實用新型提供一種鎢陰極裝置，包括鎢陰極和導電銅排；所述導電銅排的下部與所述鎢陰極的上部連接；所述導電銅排內部設有冷卻腔；所述導電銅排上設有用于向所述冷卻腔注入冷卻介質的注入口和用于將所述冷卻腔的冷卻介質導出的導出口；所述鎢陰極內部設有鎢陰極空腔，所述鎢陰極空腔的開口設置在所述鎢陰極的下端，所述鎢陰極空腔的上部與所述鎢陰極的外部連通。

本實用新型中，所述導電銅排優選為長方體狀，所述的冷卻腔的形狀不限。本實用新型中，由于所述導電銅排內設有冷卻腔，降低了電解時鎢陰極的溫度，有效緩解甚至避免了常規電解槽電解過程中鎢陰極被氟化物氣體腐蝕而導致的縮頸現象，大大提高了鎢陰極的使用壽命，節約了成本，提高了生產效率。

在本實用新型中，所述注入口位于所述導電銅排的頂部，所述導出口位于所述導電銅排的側壁。根據本實用新型的裝置，優選地，所述注入口位于所述導電銅排的頂部，所述導出口位于所述導電銅排的側壁的上部。采用這樣的設置方式，冷卻介質能夠基本充滿冷卻腔的內部，從而起到更好的冷卻效果。本實用新型中，所述的冷卻介質種類不限，只要能夠起到冷卻效果即可，例如水。

根據本實用新型的裝置，優選地，所述的裝置還包括注入管和導出管；所述導出口與所述導出管連接；且所述注入管穿過所述注入口并伸入所述冷卻腔的下部。這樣，冷卻介質能夠得到充分利用。

根據本實用新型的裝置，優選地，所述鎢陰極的上部設有使鎢陰極空腔與鎢陰極的外部氣體連通的孔洞。更優選地，所述的孔洞設置在鎢陰極的頂部，或者所述孔洞設置在所述鎢陰極的側壁的上部。根據本實用新型的一個實施方式，所述的孔洞設置在鎢陰極的頂部。本實用新型中，當鎢陰極的下部浸入高溫的液態電解質中，液態電解質進入鎢陰極空腔內，同時鎢陰極空腔內的空氣從鎢陰極空腔的上部導出至鎢陰極外部，從而使電解質能夠順利浸入鎢陰極空腔內。