[發(fā)明專利]稀土電解槽中陽極動作執(zhí)行方法和陽極自動控制電解槽

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210919715.1
• 申請日: 2022-08-02
• 公開（公告）號: CN115287708A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳建設(shè);傅大學;李斌川;韓慶;孫樹臣;劉奎仁;涂贛峰
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學
• 主分類號: C25C3/34
• 分類號: C25C3/34;C25C7/00;C25C7/02
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

一種稀土電解槽中陽極動作執(zhí)行方法和陽極自動控制電解槽，屬于稀土電解領(lǐng)域。稀土電解槽中陽極動作執(zhí)行方法，在稀土電解過程中，根據(jù)陽極消耗，通過全自由度調(diào)節(jié)陽極的運動方向，形成熔鹽液面極距大、熔鹽內(nèi)部極距小的梯度極距進行電解；其中，陽極的動作包括將陽極沿X軸向陰極靠近、陽極沿Z軸向熔鹽內(nèi)部方向移動、陽極沿Y軸向兩側(cè)往復移動、以陽極頂面的中心點為固定點以Z軸為軸心轉(zhuǎn)動、以陽極頂面的中心點為固定點在YZ平面內(nèi)擺動、以陽極頂面的中心點為固定點在XZ形成的平面內(nèi)擺動中的一種動作方式或幾種動作方式的結(jié)合。該方法能夠提高陽極壽命、減少殘極率、提高電流效率、降低能耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于稀土電解領(lǐng)域，具體涉及一種稀土電解槽中陽極動作執(zhí)行方法和陽極自動控制電解槽。

背景技術(shù)

稀土金屬在自然資源中異常珍貴，其屬于不可再生資源，儲量稀少，加工難度高，可以在多個領(lǐng)域應用，也被成為“萬能之土”。熔鹽電解法是生產(chǎn)稀土金屬的重要方法。目前，稀土熔鹽電解主要采用上插式電解結(jié)構(gòu)，采用圓柱形陰極和長方體陽極或圓弧形陽極，陰極插入電解槽中心，陽極插入周圍。陰極、陽極位置固定，無法實現(xiàn)自動化調(diào)節(jié)。隨著電解過程的進行，陽極被不斷消耗，但陽極消耗的不均勻，中心消耗塊，兩邊消耗慢。另外，目前電解過程為等極距電解，電流效率較低，一般介于60％-75％之間，而且殘極率高，這是由于在處于三相界面處的陽極部分，受到空氣氧化、電化學反應、以及機械沖刷的綜合作用，會優(yōu)先消耗，甚至折斷，導致陽極無法繼續(xù)使用。

專利CN203923410U、CN105088284B發(fā)明了通過調(diào)節(jié)陽極運動改變極距，但是只能使陽極向靠近或遠離陰極方向運動，且極距仍然是均勻相等的，雖然可以避免由于陽極消耗導致的極距增加的問題，但無法解決陽極消耗不均勻的問題，無法提高電流效率，也無法提高陽極利用率；專利CN105543899A、CN209039603U發(fā)明了調(diào)節(jié)陰極插入深度的自動升降系統(tǒng)，但無法對陽極的消耗產(chǎn)生影響。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述不足之處，本發(fā)明提供了一種稀土電解槽中陽極動作執(zhí)行方法和陽極自動控制電解槽，通過對稀土電解槽中陽極的運動進行控制，全自由度調(diào)節(jié)陽極的運動方向，改變陽極與陰極之間的極距，使得特定區(qū)域的陽極(消耗較慢的區(qū)域)靠近陰極，加快其消耗，達到均勻消耗的目的。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種稀土電解槽中陽極動作執(zhí)行方法，在稀土電解過程中，根據(jù)陽極消耗，通過全自由度調(diào)節(jié)陽極的運動方向，形成熔鹽液面極距大、熔鹽內(nèi)部極距小的梯度極距進行電解；其中，全自由度調(diào)節(jié)陽極的運動方向，以陽極頂面垂直的對稱軸作為Z軸，以水平面上陽極和陰極連線為X軸，在水平面上以垂直X軸的方向為Y軸；

陽極的動作包括將陽極沿X軸向陰極靠近、陽極沿Z軸向熔鹽內(nèi)部方向移動、陽極沿Y軸向兩側(cè)往復移動、以陽極頂面的中心點為固定點以Z軸為軸心轉(zhuǎn)動、以陽極頂面的中心點為固定點在YZ平面內(nèi)擺動、以陽極頂面的中心點為固定點在XZ形成的平面內(nèi)擺動中的一種動作方式或幾種動作方式的結(jié)合。

所述的陽極沿X軸向陰極靠近，是陽極整體向電解槽中心靠近，移動速度和電解過程陽極消耗速度相同，保證極距不變，且不隨陽極的消耗而改變。

所述的陽極沿Z軸向熔鹽內(nèi)部方向移動，為將陽極向熔鹽內(nèi)部方向移動，移動速度和陽極消耗速度匹配。

所述的陽極沿Y軸向兩側(cè)往復移動，是在與陽極和陰極連線的垂直方向上移動，移動幅度＜陽極頂面在Y軸方向的長度的30％。

所述的以陽極頂面的中心點為固定點以Z軸為軸心轉(zhuǎn)動，是指周期性勻速轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)角度為-30°～30°；其中，0°為陽極和初始未旋轉(zhuǎn)位置重合。

所述的以陽極頂面的中心點為固定點在YZ平面內(nèi)擺動，是指周期性勻速在YZ形成的平面上擺動，擺動的軸心為X軸，擺動角度為-30°～30°；其中，0°為陽極初始未擺動位置重合。