[发明专利]气冷阴极、熔盐电解装置及电解方法

权利要求书

1.气冷阴极，其特征在于：包括阴极连杆(1)和设置在阴极连杆(1)下端的阴极板(2)；所述阴极连杆(1)的内部设有气体通道(11)，气体通道(11)穿出阴极连杆(1)上端的开口为气体入口(12)；所述阴极板(2)的内部设有冷却通道(21)，冷却通道(21)穿出阴极板(2)上端的开口为气体出口(22)；所述气体通道(11)与冷却通道(21)连通。

2.如权利要求1所述的气冷阴极，其特征在于：所述气体通道(11)与冷却通道(21)的最下端连通。

3.如权利要求1或2所述的气冷阴极，其特征在于：所述冷却通道(21)是以其与气体通道(11)连通处为迷宫入口，并以气体出口(22)为迷宫出口的迷宫式通道。

4.如权利要求3所述的气冷阴极，其特征在于：所述迷宫式通道为“回”字形迷宫通道。

5.如权利要求1或2所述的气冷阴极，其特征在于：所述冷却通道(21)为多个“S”形通道彼此首尾相连组成的蜿蜒通道。

6.如权利要求1、2或4所述的气冷阴极，其特征在于：所述阴极板(2)的各处壁厚均相等。

7.熔盐电解装置，包括反应炉(3)、阳极(4)和电解质(5)；其特征在于：还包括冷气供应装置和如权利要求1至6中任一项所述的气冷阴极；所述气冷阴极通过阴极连杆(1)设置在反应炉(3)上；阴极板(2)部份没入电解质(5)中，且气体出口(22)位于电解质(5)的外侧；所述冷气供应装置与气体入口(12)相连。

8.如权利要求7所述的熔盐电解装置，其特征在于：还包括电解气体导管(6)、尾气导管(7)和加热装置(8)；所述电解气体导管(6)设置在反应炉(3)上，且下端没入设置在电解质(5)中；所述阳极(4)设置在电解气体导管(6)的内部，阳极(4)的下端没入设置在电解质(5)中且未超出电解气体导管(6)的下端；所述电解气体导管(6)上设有电解气体出口(61)，所述电解气体出口(61)位于反应炉(3)的外侧；所述尾气导管(7)设置在反应炉(3)上，并使反应炉(3)的内部与外界空气连通；所述加热装置(8)设置在反应炉(3)上用于加热电解质(5)。

9.电解方法，其特征在于：采用权利要求7或8所述的熔盐电解装置进行电解，包括下列步骤：

步骤一、加热电解质(5)并将其温度控制在X±10℃；

步骤二、在电解质(5)的温度为(X+5)℃～(X+10)℃时，对阳极(4)和气冷阴极通电进行电解；

步骤三、电解0.5小时～1小时后，由冷气供应装置向气冷阴极的气体通道(11)中通入惰性气体，通过惰性气体将电解质(5)的温度控制在(X-10)℃～(X-5)℃；

步骤四、继续电解0.5小时～1小时后断电、停止电解，得到固相金属产物；

其中，X为金属产物的熔点温度；阴极板(2)没入电解质(5)中的深度不超过阴极板(2)高度的四分之三。

10.如权利要求9所述的电解方法，其特征在于：所述阴极板(2)没入电解质(5)中的深度为阴极板(2)高度的三分之二；所述惰性气体为氩气；从冷气供应装置中输出的惰性气体的流量为10m³/h～20m³/h。