[实用新型]一种熔盐电解法制备单质金属或合金的启炉装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电解技术领域，具体地，本实用新型涉及一种熔盐电解法制备 单质金属或合金的启炉装置。

背景技术

用熔盐电解法制备单质金属或金属合金时，电解之前需要将电解质加热到融化， 然后才能进行正式的电解过程。目前采用的加热启炉方法主要有三种：(1)外加热 法，即在熔盐电解槽外部配置外加热装置和设备，这种方式使得包含外加热装置在 内的整个电解槽体积较大，而外加热效率也不高，能量损失较大；(2)内置电极加 热法，即在电解槽内部配置专门用于加热的电极，加热电极与电解电极一般不能通 用，这导致电解槽的结构比较复杂，给电解槽的设计制备带来了额外的负担；(3) 起弧加热法，这种方法虽然比较灵活，但是传统起弧加热法存在启炉电极需另配升 降装置和导电电缆，移动不便，且在大功率电解槽启炉过程中导电电缆如有绝缘皮 则发热严重，无绝缘皮则存在安全问题。中国专利CN202081177U公开了一种熔盐 电解法制备金属及合金的启炉装置，包括交流稳压电源和电解槽钢外壳。所述电解 槽钢外壳内设有石墨坩埚，该石墨坩埚的外壁与所述电解槽钢外壳的内壁之间设有 绝缘耐火保温层；所述石墨坩埚内填充有电解质，该电解质内插有导电电极；所述 导电电极的上部设有连接件，该连接件分别连有可升降绝缘支架、电缆线I；所述石 墨坩埚的顶部设有电缆线II；所述电缆线I和所述电缆线II均与所述交流稳压电源 相连。中国科学院青海盐湖研究所在电解制备镁稀土合金过程中改进了传统的起弧 启炉方法，将启炉电极直接安装于电解电极位置进行启炉，省去了启炉用电缆，减 少了不安全因素，但是在启炉阶段结束切换至电解时，因石墨电极和熔盐电解质温 度较高，且电解阶段所用棒状金属电极过重，更换起来比较困难，操作不够方便。 因此，节能适用、操作简便、运行平稳的启炉装置已经成为本领域的迫切需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供种熔盐电解法制备单质金属或合金的启炉装置， 该装置在启炉阶段性能稳定，便于启炉与电解过程切换时的操作。

为达到上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种熔盐电解法制备单质金属或合金的启炉装置，所述启炉装置包括可升降绝 缘支架4和电解电极5；所述启炉装置还包括启炉石墨电极3；

所述启炉石墨电极3与电解电极5并排固定在可升降绝缘支架4上，其中，启 炉石墨电极3以可拆卸的方式固定；

所述启炉石墨电极3下部为尖端，上部为带孔扁平结构，中上部穿设预留孔10； 所述启炉石墨电极3的长度大于电解电极5的长度。

进一步地，所述启炉装置还包括石墨坩埚7，所述石墨坩埚7外侧包覆绝缘耐火 保温层9和外壳8形成电解槽。

优选地，所述尖端为锥形或楔形。

优选地，所述电解电极5为棒状金属电极。

本实用新型的启炉装置，还包括交流电源1、电缆线2，交流稳压电源输出低电 压、大电流的交流电。电缆线2为铜、铝等电阻较小的金属线缆、导电排或金属箔。 可升降绝缘支架4保证尖头石墨块3的支撑、升降与固定。电解电极5为耐高温金 属或合金，属电解阶段使用电极，长度需短于启炉石墨电极。

利用启炉装置进行启炉操作时，首先将启炉石墨电极3的尖端与电解槽的石墨 坩埚底部紧密接触，但不与石墨坩埚边缘接触。逐次向石墨坩埚内加入固体电解质6， 开启交流稳压电源对电解质进行加热，使电解质完全变为液态。通过可升降绝缘支 架将启炉石墨电极3抬高，使其尖端与石墨坩埚底部脱离接触，利用熔融电解质导 电来发热。关闭交流电源，拧下固定螺丝的螺帽，使用耐高温硬杆穿过上部的预留 孔10，将启炉石墨电极挑出，避免直接接触处于高温状态的启炉石墨电极，拧紧原 有螺丝，固定可升降绝缘支架与棒状金属电极。开启电解电源，加入其它成分至合 适的熔盐电解质组成，然后进行正式电解操作。

本实用新型启炉过程和电解过程可共用电缆线2。启炉石墨电极3上部留有预留 孔，便于将其固定于导电排上。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的优点：

1.本实用新型中设有可拆除的启炉石墨电极，该电极与固定的石墨坩埚接触后 构成启炉加热回路，与目前采用的外加热、内置电极加热方法相比，启炉装置简单， 启炉过程运行平稳。