一種電解爐的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及一種生產(chǎn)稀土金屬及其合金用電解爐以及由該電解爐組成的電解爐組和使用方法。屬于稀土冶金設備及應用技術(shù)領域。
【背景技術(shù)】
[0002]在稀土金屬及其合金生產(chǎn)中，電解是常用生產(chǎn)方法。稀土金屬及其合金生產(chǎn)的電解溫度通常在約900°C以上。
[0003]公布日為2013年02月13日，公布號為CN102925931A名稱為側(cè)插潛沒式下陰極稀土熔鹽電解槽的中國專利申請中公開了“包括:槽殼(10)、側(cè)插陰極(1)、陰極導電排(2)、絕緣側(cè)壁(3)、側(cè)壁爐襯(4)、絕緣環(huán)(5)、金屬導流板(6)、坩禍(7)、爐底(8)、陽極(9)，所述的陰極(1) 一端與陰極導電排(2)連接并埋入側(cè)壁爐襯、絕緣側(cè)壁(3)中，且從側(cè)壁爐襯
[4]下部位置插入到電解槽爐膛中，側(cè)插陰極⑴位于陽極(9)下方，相對于陽極(9)水平平行位置帶一定夾角”技術(shù)方案。該技術(shù)方案所述電解槽長期使用時，由于陽極工作面為陽極底面，存在電解反應產(chǎn)生的氣體不易逸出，容易出現(xiàn)陽極效應導致電解效率下降、有效電解面積下降；電解生成的產(chǎn)品沿水平或有一定坡度的側(cè)插陰極緩慢流入坩禍中，使產(chǎn)品在反應區(qū)停留時間長增加二次反應；陰極上表面易沉積未被電解的物料導致有效電解面積下降和電流效率下降、電耗增加等缺陷。
[0004]名稱為一種稀土熔鹽電解的節(jié)電方法，公開日為2005年11月02日，公開號為CN1690252A的中國專利申請公開了 “將多個電解槽以串聯(lián)供電的方式組合在一起，然后用一套整流電源設備對多個電解槽同時供電……采用帶有風冷裝置的電解槽，在某一電解槽溫度過高時將該電解槽的冷卻裝置開啟”的技術(shù)方案以解決電解槽串聯(lián)以后以相同電解電流生產(chǎn)時某一電解槽溫度過高的技術(shù)問題。該技術(shù)方案存在將部分能源轉(zhuǎn)移至與產(chǎn)品關聯(lián)性不強的環(huán)境，既浪費了能源又污染了環(huán)境、難以及時和準確地控制電解槽溫度等缺陷。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)電解槽存在的上述缺陷，本實用新型提供一種電解爐，采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種電解爐，包括進料管1、調(diào)整部件3、密封罩4、爐膛5、爐壁6、外殼7、陰極8、陽極9、坩禍10、保溫層16和防滲絕緣部件20，自外向內(nèi)依次為外殼7、保溫層16、爐壁6、爐膛5，爐壁6內(nèi)的空腔形成頂部開口的爐膛5，爐膛5上部設有密封罩4罩在爐膛5開口之上。所述爐膛5內(nèi)設有陰極8、陽極9和坩禍10。所述陰極8穿過外殼7、保溫層16及爐壁6豎直布置，位于爐壁6中至外殼7之外的部分為接線端81 ;接線端81與爐壁6、保溫層16及外殼7之間有防滲絕緣部件20。所述陽極9懸掛于陰極8的側(cè)面。所述調(diào)整部件3位于密封罩4之上，控制陽極9運動；所述陽極9運動為前后移動、上下移動、左右移動和/或轉(zhuǎn)動，所述轉(zhuǎn)動包括繞水平線和/或鉛垂線偏轉(zhuǎn)及來回擺動。即陽極9可以以至少一維作往復運動。所述坩禍10置于爐膛5底部位于陰極8下方，所述進料管1穿過密封罩4與爐膛5連通。其中以調(diào)整部件3固定于密封罩4之上為佳。優(yōu)選防滲絕緣部件20在爐壁
5、保溫層16內(nèi)分別設置。
[0007]本實用新型優(yōu)選技術(shù)方案之一是陰極8在爐內(nèi)的一端嵌入接線端81對側(cè)的爐壁6中，陰極8與爐壁6之間有防滲絕緣部件20。
[0008]本實用新型再一優(yōu)選技術(shù)方案是所述陰極8的兩側(cè)均有陽極9。
[0009]本實用新型再一優(yōu)選技術(shù)方案是陰極8與陽極9交叉布置。
[0010]本實用新型再一優(yōu)選技術(shù)方案是所述陰極8自爐壁6的兩側(cè)分別伸入爐膛5內(nèi)。即陰極8的兩接線端81自爐膛5內(nèi)從相對兩側(cè)分別穿過爐壁6、保溫層16和外殼7伸出。
[0011]本實用新型再一優(yōu)選技術(shù)方案是所述兩兩相對的2片陰極8在爐膛內(nèi)連接。
[0012]本實用新型再一優(yōu)選技術(shù)方案是所述陰極8橫穿過兩側(cè)的爐壁6及外殼7，陰極8的2個接線端81分別位于兩側(cè)的外殼7之外。
[0013]本實用新型再一優(yōu)選技術(shù)方案是所述坩禍10的上沿水平布置，坩禍10的底自一端向另一端傾斜。
[0014]本實用新型再一優(yōu)選技術(shù)方案是所述坩禍10底較低一端的寬度大于另一端的寬度。
[0015]本實用新型再一優(yōu)選技術(shù)方案是還包括通道11將兩個以上坩禍10連通。
[0016]本實用新型再一優(yōu)選技術(shù)方案是陰極8的接線端81還設有冷卻裝置12。
[0017]本實用新型再一優(yōu)選技術(shù)方案是所述冷卻裝置12位于陰極接線端81和/或冷卻防滲絕緣層20對應位置，用于冷卻陰極接線端81和/或冷卻防滲絕緣層20。
[0018]本實用新型再一優(yōu)選技術(shù)方案是所述冷卻裝置12為外冷卻器和/或內(nèi)冷卻器，所述外冷卻器設置在接線端81外表面，所述內(nèi)冷卻器設置在接線端81內(nèi)。
[0019]本實用新型再一優(yōu)選技術(shù)方案是所述冷卻裝置12為冷卻陰極接線端81和/或冷卻防滲絕緣層20。
[0020]本實用新型再一優(yōu)選技術(shù)方案是陽極9與陰極8平行。
[0021]本實用新型稀土電解爐的使用方法:通過調(diào)整部件3控制陽極9左右運動改變陰陽兩極間的距離達到調(diào)整相應的電解電壓、爐溫等工藝參數(shù)的目的。
[0022]本實用新型稀土電解爐的使用方法優(yōu)選技術(shù)方案之一是通過調(diào)整部件3控制陽極9升降和/或前后運動、轉(zhuǎn)動改變陽極9的有效導電面積、電流密度等調(diào)整相應工藝參數(shù)。
[0023]本實用新型稀土電解爐的另一使用方法:稀土電解爐的使用方法，其特征在于通過調(diào)整部件3控制陽極9前后移動、上下移動、左右移動和/或轉(zhuǎn)動幫助電解產(chǎn)生的氣體逸出。
[0024]本實用新型稀土電解爐的再一使用方法:通過調(diào)整電源電壓和/或電流調(diào)整工藝參數(shù)。
[0025]—種電解爐組，由1臺共用電源和至少2臺電解爐串聯(lián)組成。所述各電解爐包括陰極8和陽極9。所述共用電源12與各電解爐按照共用電源12的正極與第一臺電解爐的陽極連接、其后每臺電解爐的陽極與前一臺電解爐的陰極連接、最末一臺電解爐的陰極與共用電源12的負極連接組成。共用電源12向各電解爐供電的電路為主電路41，其中各電解爐還包括調(diào)整部件3，所述調(diào)整部件3控制陽極9運動。
[0026]本實用新型電解爐組優(yōu)選技術(shù)方案之一，所述陰極8穿過外殼7、保溫層16及爐壁6豎直布置，位于爐壁6中至外殼7之外的部分為接線端81 ;所述陽極9懸掛于陰極8的側(cè)面。
[0027]本實用新型電解爐組再一優(yōu)選技術(shù)方案，所述陽極9與陰極8平行。
[0028]本實用新型電解爐組再一優(yōu)選技術(shù)方案，所述陽極9運動為前后移動、上下移動、左右移動和/或轉(zhuǎn)動。
[0029]本實用新型電解爐組再一優(yōu)選技術(shù)方案，所述調(diào)整部件3位于密封罩4之上。
[0030]本實用新型電解爐組再一優(yōu)選技術(shù)方案，所述各電解爐還包括進料管1、密封罩4、爐膛5、爐壁6、外殼7、坩禍10、保溫層16和防滲絕緣部件20，自外向內(nèi)依次為外殼7、保溫層16、爐壁6、爐膛5，爐壁6內(nèi)的空腔形成頂部開口的爐膛5，爐膛5上部設有密封罩4罩在爐膛5開口之上。所述爐膛5內(nèi)設有陰極8、陽極9和坩禍10。接線端81與爐壁6、保溫層16及外殼7之間有防滲絕緣部件20。所述坩禍10置于爐膛5底部位于陰極8下方，所述進料管1穿過密封罩4與爐膛5連通。
[0031]本實用新型電解爐組再一優(yōu)選技術(shù)方案，調(diào)整部件3固定于密封罩4之上。
[0032]本實用新型電解爐組再一優(yōu)選技術(shù)方案，防滲絕緣部件20在爐壁5、保溫層16內(nèi)分別設置。
[0033]本實用新型電解爐組再一優(yōu)選技術(shù)方案，所述陽極9運動包括前后移動、上下移動、左右移動和/或轉(zhuǎn)動。即陽極9可以以至少一維作往復運動。
[0034]本實用新型電解爐組再一優(yōu)選技術(shù)方案，所述轉(zhuǎn)動包括繞水平線和/或鉛垂線轉(zhuǎn)動。所述轉(zhuǎn)動以來回擺動為優(yōu)。
[0035]本實用新型電解爐組再一優(yōu)選技術(shù)方案，所述各電解爐為本說明書“【實用新型內(nèi)容】”中同一電解爐或分別為本說明書“【實用新型內(nèi)容】”中任一電解爐。
[0036]本實用新型電解爐組再一優(yōu)選技術(shù)方案，還包括開關17和開關18。所述各開關18位于主電路41中各電解爐的陽極9與前一電解爐的陰極8之間或第一臺電解爐的陽極9與共用電源12的正極之間。所述各開關17的一端連接于主電路41中各開關18之前，另一端連接于主電路41中下一開關18之前組成各控制電路42。所述開關18可以切斷共用電源12向各電解爐的供電，此時接通開關17不影響電解爐組中其它電解爐的使用。
[0037]本實用新型電解爐組再一優(yōu)選技術(shù)方案，還包括開關及將任一臺電解爐自電解爐組中切停的控制電路42。
[0038]本實用新型電解爐組再一優(yōu)選技術(shù)方案，至少有1臺電解爐還配有輔助電源13，所述輔助電源13的正極與各自電解爐的陽極連接，輔助電源13的負極與各自電解爐的陰極連接。
[0039]本實用新型電解爐組的使用方法，以共用電源12為電解爐組中各電解爐提供電源，通過調(diào)整共用電源12輸出的電壓和/或電流調(diào)整各電解爐的電解電壓、電解溫度和電流密度等電解工藝參數(shù)。
[0040]本實用新型電解爐組的再一使用方法，其特征在于以共用電源為各電解爐提供電源，通過各電解爐的調(diào)整部件3控制陽極9運動調(diào)整各電解爐陰陽兩極間的極間距離和/或有效電解面積調(diào)整電解爐組中各電解爐的電解溫度等工藝參數(shù)。
[0041]本實用新型電解爐組的使用方法再一優(yōu)選技術(shù)方案，以共用電源12為各電解爐提供主要電源，通過調(diào)整輔助電源13輸出電壓和/或電流以調(diào)整對應各電解爐的電解溫度和電流密度等工藝參數(shù)。
[0042]本實用新型電解爐組的使用方法再一優(yōu)選技術(shù)方案，在調(diào)整各電解爐工藝參數(shù)時首先調(diào)整陰陽兩極極距。
[0043]本實用新型電解爐組的使用方法再一優(yōu)選技術(shù)方案，所述電解爐組中任一電解爐需暫停時，應控制主電路41中對應的開關17切斷向該電解爐的供電，并接通相應的控制電路42將任一電解爐自電解爐組中切停。
[0044]本實用新型電解爐由于具有密封罩、爐膛內(nèi)陰陽兩極平行豎直布置、陰陽極極距可調(diào)、陽極既可以移動又可以轉(zhuǎn)動、從爐壁側(cè)面引出陰極接線端使陰極接線端位于外殼之夕卜、具有冷卻裝置、坩禍底向一端傾斜等結(jié)構(gòu)，陽極左右移動調(diào)節(jié)極距可以控制電解電壓、前后移動一方面可以攪拌電解質(zhì)，另一方面加速氣體離開陽極、還可以消除陽極效應，不僅不阻礙反應產(chǎn)生的氣體逸出，陽極的運動還有助于氣體的逸出和增強電解質(zhì)流動的效果，具有一方面反應氣體易逸出易收集、產(chǎn)品易收集、反應產(chǎn)生的渣易清理、便于安裝產(chǎn)品取出部件和取出產(chǎn)品，以及降低了密封罩以上的溫度和粉塵，大幅降低了陽極導線的腐蝕和電阻；另一方面便于收集處理電解廢氣，有利于保護環(huán)境和改善作業(yè)條件；再者可以成為調(diào)整部件3的支撐基礎；爐膛內(nèi)的陰極完全浸泡在熔鹽電解質(zhì)中，延長了陰極使用壽命。陰、陽極垂直布置在同一電解爐中可以同時設置多組陰、陽極組；本實用新型的稀土熔鹽電解爐便于實現(xiàn)大型化和自動化，并且更加節(jié)能，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)；冷卻裝置降低陰極溫度，可以增強防止電解質(zhì)液體滲漏效果、減緩陰極氧化損耗和降低陰極電阻等優(yōu)點。
[0045]本實用新型電解爐組克服了現(xiàn)有技術(shù)必需以電解槽組中需要最大電流的電解槽的電流供電，將造成部分電解槽電解溫度過高，浪費電能等缺陷，具有控制靈敏、可以分別將各臺電解爐的電解溫度均及時控制在適宜范圍之內(nèi)，既可以整體關聯(lián)控制也可單一控制等優(yōu)點。共用電源輸出電壓提高，減少了供電設備及線路等，減少了電源設備自身的損耗，電解爐串聯(lián)后電路損耗也降低，能源利用率高，產(chǎn)品電單耗低。改變極