[发明专利]底部阴极导流式稀土电解槽

说明书

技术领域

本发明涉及冶金领域的电解槽，特别是一种底部阴极导流式稀土电解槽，适用于稀土电 解槽的改造和开发。

背景技术

稀土金属是稀土功能材料的主要原料之一，作为我国的战略资源，其需求量越来越大。 随着生产规模的扩大，槽型结构的改正越来越受到业内的关注。

目前，以氧化物为原料，以氟化物为熔盐体系的稀土金属电解是制取稀土金属的重要方 法，由于高温氟化物熔盐的腐蚀性极强，给氟化物熔盐体系氧化物电解的研究带来较大的困 难，电解槽槽型在大型化过程主要有两个发展方向，一在电极配置方式上仍然沿用20世纪80 年代设计的敞开式上插阴阳极模式，如中国专利CN2372329Y、CN2632099Y、CN2464744Y、 CN02240881.9及CN200820138112.3，目前电流效率在80％左右，电流强度在20KA左右，这种 结构放大过程中由于其布线结构复杂的问题上部敞口较大，槽体无保温措施，热量损失严重， 生产过程明显受环境温度和换热条件变化的影响，严重制约了其进一步放大可能。二是底部 阴极采用电解过程的液态金属作为阴极结构，如中国专利CN101368282A和CN200952043Y， 他们采用底部阴极的布线方式，解决了上插式结构的布线问题，但是由于该结构的电解金属 一直处于电解区域内，这样电解后稀土金属极易被二次氧化，另外该槽型结构对于稀土金属 电解过程中阴极电流密度远大于阳极电流密度的现象及其大型化后磁场对金属液的流动是否 象铝电解槽一样影响很大甚至造成电解是否能进行下去，还有待实践检验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，能量消耗少，电流效率高，产量大，维护容易并 适用于我国国内目前投入生产使用的稀土电解槽外围槽体的形状改造，该电解槽槽型结构改 变后，电场流场分布更加合理，电流效率明显提高；同时该发明还可采用全封闭的结构，可 以有效的解决电解过程尾气排放的收集和有效的解决敞口电解槽热量损失严重的问题，达到 了节能，高产，环保的底部阴极导流式稀土电解槽。

技术解决方案：本发明阳极的正下方放置阴极，阳极底部为圆弧形凹面，阴极顶部为圆 弧形凸面，阳极的圆弧形凹面与阴极的圆弧形凸面相对应，阳极底部及阴极顶部与水平面成 8-25度，向收集器方向倾斜，阴极并列设置，相连接处形成导流槽，阴极与石墨坩埚之间设 有高温绝缘层，阴极下面放置有阴极导电排。

石墨坩埚为方形槽。

石墨坩埚为上大下小的梯形槽。

石墨坩埚外围添加碳粉层。

在碳粉层和保温层之间添加一层绝缘层。

为了使本发明能够有效的解决电解过程尾气排放、收集并有效的解决敞口电解槽热量损 失严重的问题，在石墨坩埚2上设有防护盖的全封闭结构，可以达到了节能，高产，环保的 目的。

本发明设计了新型的阴阳极结构，满足了由于稀土金属都比较活泼需要电解过程阴极高 电流密度，阳极低电流密度的要求；采用导流式阴极结构降低了电解金属液滴在电解区域停 留时间，能有效的减少金属二次氧化，提高金属收得率；采用底部阴极布置方式能有效的利 用现在铝电解槽成熟的布线方式和技术，有利于本发明槽型的推广和大型化。

附图说明：

图1为本发明电解槽结构及电极布置俯视图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为图1的B-B剖面图。

具体实施方式