[發(fā)明專利]一種封閉式稀土氯化物體系電解槽

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011101623.X
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112522741A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任永紅;馮蕾;郝建新
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古益飛鋱冶金科技有限公司
• 主分類號: C25C7/00
• 分類號: C25C7/00;C25C3/34;C25C3/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種封閉式稀土氯化物體系電解槽，它適用于生產(chǎn)鑭、鈰、以及不同稀土配分的混合稀土金屬。本發(fā)明電解槽包括槽體、陽極組結(jié)構(gòu)、爐口罩板，煙道等。本發(fā)明電解槽砌筑簡單、經(jīng)濟，單槽規(guī)模在3?10KA。該電解槽的陰極結(jié)構(gòu)從側(cè)部或者底部導入電解槽內(nèi)形成固態(tài)陰極、液態(tài)陰極或者固?液態(tài)陰極。陽極組結(jié)構(gòu)在爐口上部排布并通過升降結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)。爐口罩板使電解槽實現(xiàn)封閉式電解運行，電解粉塵煙氣通過煙道被收集回收利用。在更換陽極時打開局部爐口罩板并同時完成出金屬操作。本發(fā)明可實現(xiàn)稀土氯化物體系電解槽連續(xù)、高效、清潔生產(chǎn)運行，與目前稀土氟化物體系氧化物電解槽相比較有能耗低、成本低、靈活、環(huán)保等優(yōu)勢。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及稀土電解生產(chǎn)的電解槽，一種電解生產(chǎn)稀土金屬及其合金的氯化物體系電解槽，特別適用于生產(chǎn)低熔點的鑭、鈰及混合稀土金屬。

背景技術(shù)

稀土金屬及其合金由于其獨特的物理、化學性質(zhì)被廣泛應(yīng)用于電子、制導、航空、磁材等高新技術(shù)領(lǐng)域。作為我國的重要戰(zhàn)略資源，稀土金屬需求量越來越大。

熔鹽電解法適用于生產(chǎn)混合及單一的輕稀土金屬和中、重稀土的合金，其電解質(zhì)包含氯化物體系和氟化物體系兩種。稀土氯化物體系電解工藝由于其高耗能、高污染的缺陷，在本世紀初逐步被稀土氟化物體系氧化物電解工藝取代。因此，目前我國普遍采用氟鹽體系氧化物電解生產(chǎn)金屬鑭、鈰、鐠、釹及不同配分的混合稀土金屬。

]稀土氟化物體系電解工藝經(jīng)過三十多年的發(fā)展，由原來的單電極的整體小槽型發(fā)展成目前的多電極的分體砌筑大電解槽。目前工業(yè)普遍運行的單槽規(guī)模為6-15KA，電流效率在70-80%范圍。

氟化物體系電解槽仍然存在不足。首先，氟化物電解質(zhì)及其它輔助原料價格與稀土氯化物原料相比較還是相當高，只適于生產(chǎn)鐠釹等高附加值的稀土金屬。對于鑭、鈰及混合稀土金屬，稀土氟化物體系電解工藝的經(jīng)濟競爭力不足。其次，由于槽體砌筑費用高，電解槽一旦運行就必須使用到壽命，否則分攤爐體費用過高。這樣無法適應(yīng)不斷變化的市場需求，不能做到隨開隨停。第三，陰陽極在爐口交錯排布，不但無法實施自動化操作，而且爐口無法有效封閉，電解煙氣粉塵無組織排放嚴重，無法滿足國家對行業(yè)環(huán)保的要求。

關(guān)于稀土電解槽方面的專利很多（CN85100748A、CN2372329Y、CN2464744Y、CN2632099Y、CN110484937A），但是專門針對稀土氯化物體系的電解槽專利尚無報道。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述稀土氟化物電解技術(shù)的缺點，本專利的目的在于提供一種封閉式稀土氯化物體系電解槽，工作電流為3-10KA級的中等規(guī)模電解槽，能做到隨時停爐、啟爐以適應(yīng)市場需求的變化。使用合適的耐火材料滿足稀土氯化物熔鹽的防腐要求，使電解槽槽體砌筑成本和電解運行成本大幅度降低。通過優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)配置，實現(xiàn)電解槽爐口有效密閉，滿足環(huán)保要求。最終實現(xiàn)電解槽的清潔、節(jié)能、高效運行。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

電解質(zhì)為稀土氯化物體系。本專利電解槽只適用于稀土氯化物熔鹽體系，所以在爐膛砌筑材料的選擇上更寬泛。爐膛內(nèi)壁（3）選擇石墨塊、剛玉磚、氮化硼或其它材質(zhì)的耐火材料。

金屬產(chǎn)品為鑭、鈰及不同稀土配分的混合稀土金屬。這些金屬產(chǎn)品的熔點低，使電解反應(yīng)可以控制在1000℃以下。爐口耐火材料受高溫氧化腐蝕程度減弱，同時電解質(zhì)的揮發(fā)損失也減少了。

陰極（12）為側(cè)部陰極或者底部陰極。陰極導電板將陰極電從電解槽側(cè)部或者底部引入到爐膛內(nèi)。爐膛內(nèi)的陰極材料為鎢、鉬及其合金材料，形成固態(tài)陰極、液態(tài)陰極或者固-液態(tài)陰極。

電解槽為爐口封閉式。由于陰極不在爐口，爐口只排布分體的陽極（6），所以電解槽在正常運行過程中可以用爐口罩板（7）實現(xiàn)爐口有效密閉。電解粉塵煙氣通過煙道（9）被高濃度收集處理。不但生產(chǎn)過程能環(huán)保達標，收集的粉塵也能二次利用。使稀土收率大大提高、電解生產(chǎn)成本明顯降低、生產(chǎn)環(huán)境明顯改善。