[实用新型]一种具有熔盐内热功能的熔盐电解槽

说明书

一种具有熔盐内热功能的熔盐电解槽，该电解槽包括内热体模块、熔盐电解质、阳极组、阴极组、熔池、槽壳、盖板、散热器，其中，内热体模块插入熔池中进行熔盐内部加热，实现电解槽自身内热；所述内热体模块由发热体、套管、电连接线组成，所述发热体具有单头通电能力，即电流进电和出电均在同一侧，便于内热模块可插入熔盐中。本实用新型提供的熔盐电解槽可用于固态氧化物还原，直接实现熔盐电解槽内部加热，维持熔盐熔化所需的热量，保障电解槽即使在出现渗漏时，渗漏的熔盐可以及时凝固，防止了熔盐进一步渗漏，可实现各种无法通过自身电解电流实现内热的电解技术的工程化放大应用。

技术领域

本实用新型涉及一种具有熔盐内热功能的熔盐电解槽，特别是为固态氧化物熔盐电解技术进行工程化放大的电解槽，属于电解冶金技术领域。

背景技术

熔盐电解是将某些金属的盐类熔融作为电解质，采用电解的方法实现金属的提取或提纯的冶金过程。熔盐电解技术自问世以来，为世界经济腾飞发展做出了超卓贡献。如铝电解通过熔盐电解技术，将氧化铝还原成金属铝单质；如电解镁技术，通过熔盐电解技术，将氧化镁、氯化镁还原成金属镁；如稀土金属电解技术，通过熔盐电解技术，将各种稀土金属氧化物或者氯化物，还原成对应的稀土金属单质。在这些熔盐电解技术共工程化放大中，有的利用电解电流大，电解过程发出的热量巨大，自身可以维持熔盐熔化状态，从而可以制作出超大规模的熔盐电解槽，如电解铝、电解镁技术。而有的由于电解电流密度小，电解用的电流也较小，电解自身发生无法维持熔盐处于熔化状态，需要借助外部加热才能维持稳定的电解状态，如稀土电解等。

目前工程上用外热来辅助加热的电解都有如下两个特征：1.电解温度较低，2.电解产量不需要很大。这主要如果进行大规模生产，需要在工程化过程中，需要将熔盐电解用的熔池做的很大，而目前可用于制作整体的大熔池材料，除了钢铁类金属外，就是石墨、陶瓷类非金属材料。

钢铁类金属由于高温下易变形，同时易被熔池腐蚀，在作为熔池时，会因为腐蚀、变形，给电解槽工程带来各种挤压、渗漏等问题，因此只能用于中、低温、腐蚀较小的电解槽中。陶瓷类材料，由于脆性较大，不适合作为大型坩埚的熔池材料。石墨类材料，耐腐蚀性好、抗高温，抗折耐压性能好，适宜于作为较高温度的各种熔盐体系，但由于目前国内外石墨材料尺寸有限，无法直接制作成超大熔池。另外尝试使用砌筑、拼接等方法，可制作大规模熔池，但这种方式只有在铝电解、镁电解等内热基础上，由于熔池外部比熔池内部低，即使是熔池有渗漏，渗漏的熔盐漏出来时，由于温度降低，很快就凝固，堵住了漏点。而一旦采用外热，由于熔池外部比熔池内部温度高，一旦发生渗漏，熔盐流动越来越快，难以凝固，最终导致漏槽。

近年来有发明CN 107008218A提出一种内热式盐浴反应器，采用内套管装入熔盐，内套管与反应器之间的空隙中来容纳电加热棒，来实现盐浴内热加温。还有发明CN102384646A也提出类似的内热坩埚，在坩埚上开孔放置加热体，坩埚内装入需熔化液体进行熔化。这两个发明采用的方法实际上是将熔盐局限在内套管中，外部再用加热棒进行加热熔化。若直接用在电解槽上，与目前外热电解槽形式基本一样，熔盐局限在一个容器中，外部进行加热熔化，当进行放大生产时，没有一种合适的材料来保证局限熔盐的容器不会泄露，即使采用大型铸造技术来铸造坩埚，也难免在高温熔盐的腐蚀下出现泄漏。

2000年固态二氧化钛直接还原成金属钛(FFC电解工艺)技术问世以来，固态氧化物熔盐电解技术在实验室研究中已经取得了很大成就，目前正处于工业化进程中，如Ti、Ta、Si等。固态氧化物熔盐电解技术最大特点是直接将固体氧化物还原成对应单质，在这个过程中，由于固体氧化物中离子迁移扩散较慢，电解用电流密度很小，所产生的热量根本无法维持熔盐熔化状态，必须有外界热量进行辅助方可维持稳定。在其工业化发展中，必须有一种具备内热的固态氧化物工业熔盐电解槽的存在，才能有效的防止因熔池扩大而导致的漏槽问题。因此，研究具有熔盐内热功能的熔盐电解槽显得尤为重要。

实用新型内容

为此，本实用新型的目的在于提供一种具有熔盐内热功能的熔盐电解槽，实现熔盐电解槽内部加热，维持熔盐熔化所需的热量。