一種電解爐組的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種生產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領域。
【背景技術】
[0002]在稀土金屬及其合金生產中，電解是常用生產方法。稀土金屬及其合金生產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)、側插陰極(I)、陰極導電排(2)、絕緣側壁(3)、側壁爐襯(4)、絕緣環(5)、金屬導流板(6)、坩禍(7)、爐底⑶、陽極(9)，所述的陰極⑴一端與陰極導電排⑵連接并埋入側壁爐襯、絕緣側壁⑶中，且從側壁爐襯
[4]下部位置插入到電解槽爐膛中，側插陰極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”技術方案。該技術方案所述電解槽長期使用時，由于陽極工作面為陽極底面，存在電解反應產生的氣體不易逸出，容易出現陽極效應導致電解效率下降、有效電解面積下降；電解生成的產品沿水平或有一定坡度的側插陰極緩慢流入坩禍中，使產品在反應區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”的技術方案以解決電解槽串聯以后以相同電解電流生產時某一電解槽溫度過高的技術問題。該技術方案存在將部分能源轉移至與產品關聯性不強的環境，既浪費了能源又污染了環境、難以及時和準確地控制電解槽溫度等缺陷。
【發明內容】
[0005]針對現有技術電解槽存在的上述缺陷，本發明提供一種電解爐，采用如下技術方案:
[0006]一種電解爐，包括進料管1、調整部件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，自外向內依次為外殼7、保溫層16、爐壁6、爐膛5，爐壁6內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的側面。所述調整部件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/或轉動，所述轉動包括繞水平線和/或鉛垂線偏轉及來回擺動。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I穿過密封罩4與爐膛5連通。其中以調整部件3固定于密封罩4之上為佳。優選防滲絕緣部件20在爐壁5、保溫層16內分別設置。
[0007]本發明優選技術方案之一是陰極8在爐內的一端嵌入接線端81對側的爐壁6中，陰極8與爐壁6之間有防滲絕緣部件20。
[0008]本發明再一優選技術方案是所述陰極8的兩側均有陽極9。
[0009]本發明再一優選技術方案是陰極8與陽極9交叉布置。
[0010]本發明再一優選技術方案是所述陰極8自爐壁6的兩側分別伸入爐膛5內。即陰極8的兩接線端81自爐膛5內從相對兩側分別穿過爐壁6、保溫層16和外殼7伸出。
[0011]本發明再一優選技術方案是所述兩兩相對的2片陰極8在爐膛內連接。
[0012]本發明再一優選技術方案是所述陰極8橫穿過兩側的爐壁6及外殼7，陰極8的2個接線端81分別位于兩側的外殼7之外。
[0013]本發明再一優選技術方案是所述坩禍10的上沿水平布置，坩禍10的底自一端向另一端傾斜。
[0014]本發明再一優選技術方案是所述坩禍10底較低一端的寬度大于另一端的寬度。
[0015]本發明再一優選技術方案是還包括通道11將兩個以上坩禍10連通。
[0016]本發明再一優選技術方案是陰極8的接線端81還設有冷卻裝置12。
[0017]本發明再一優選技術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]本發明再一優選技術方案是所述冷卻裝置12為外冷卻器和/或內冷卻器，所述外冷卻器設置在接線端81外表面，所述內冷卻器設置在接線端81內。
[0019]本發明再一優選技術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]本發明再一優選技術方案是陽極9與陰極8平行。
[0021]本發明稀土電解爐的使用方法:通過調整部件3控制陽極9左右運動改變陰陽兩極間的距離達到調整相應的電解電壓、爐溫等工藝參數的目的。
[0022]本發明稀土電解爐的使用方法優選技術方案之一是通過調整部件3控制陽極9升降和/或前后運動、轉動改變陽極9的有效導電面積、電流密度等調整相應工藝參數。
[0023]本發明稀土電解爐的另一使用方法:稀土電解爐的使用方法，其特征在于通過調整部件3控制陽極9前后移動、上下移動、左右移動和/或轉動幫助電解產生的氣體逸出。
[0024]本發明稀土電解爐的再一使用方法:通過調整電源電壓和/或電流調整工藝參數。
[0025]一種電解爐組，由I臺共用電源和至少2臺電解爐串聯組成。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整部件3，所述調整部件3控制陽極9運動。
[0026]本發明電解爐組優選技術方案之一，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的側面。
[0027]本發明電解爐組再一優選技術方案，所述陽極9與陰極8平行。
[0028]本發明電解爐組再一優選技術方案，所述陽極9運動為前后移動、上下移動、左右移動和/或轉動。
[0029]本發明電解爐組再一優選技術方案，所述調整部件3位于密封罩4之上。
[0030]本發明電解爐組再一優選技術方案，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，自外向內依次為外殼7、保溫層16、爐壁6、爐膛5，爐壁6內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I穿過密封罩4與爐膛5連通。
[0031]本發明電解爐組再一優選技術方案，調整部件3固定于密封罩4之上。
[0032]本發明電解爐組再一優選技術方案，防滲絕緣部件20在爐壁5、保溫層16內分別設置。
[0033]本發明電解爐組再一優選技術方案，所述陽極9運動包括前后移動、上下移動、左右移動和/或轉動。即陽極9可以以至少一維作往復運動。
[0034]本發明電解爐組再一優選技術方案，所述轉動包括繞水平線和/或鉛垂線轉動。所述轉動以來回擺動為優。
[0035]本發明電解爐組再一優選技術方案，所述各電解爐為本說明書“
【發明內容】
”中同一電解爐或分別為本說明書“
【發明內容】
”中任一電解爐。
[0036]本發明電解爐組再一優選技術方案，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]本發明電解爐組再一優選技術方案，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]本發明電解爐組再一優選技術方案，至少有I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]本發明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，通過調整共用電源12輸出的電壓和/或電流調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。
[0040]本發明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，通過各電解爐的調整部件3控制陽極9運動調整各電解爐陰陽兩極間的極間距離和/或有效電解面積調整電解爐組中各電解爐的電解溫度等工藝參數。
[0041]本發明電解爐組的使用方法再一優選技術方案，以共用電源12為各電解爐提供主要電源，通過調整輔助電源13輸出電壓和/或電流以調整對應各電解爐的電解溫度和電流密度等工藝參數。
[0042]本發明電解爐組的使用方法再一優選技術方案，在調整各電解爐工藝參數時首先調整陰陽兩極極距。
[0043]本發明電解爐組的使用方法再一優選技術方案，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]本發明電解爐由于具有密封罩、爐膛內陰陽兩極平行豎直布置、陰陽極極距可調、陽極既可以移動又可以轉動、從爐壁側面引出陰極接線端使陰極接線端位于外殼之外、具有冷卻裝置、坩禍底向一端傾斜等結構，陽極左右移動調節極距可以控制電解電壓、前后移動一方面可以攪拌電解質，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流動的效果，具有一方面反應氣體易逸出易收集、產品易收集、反應產生的渣易清理、便于安裝產品取出部件和取出產品，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，有利于保護環境和改善作業條件；再者可以成為調整部件3的支撐基礎；爐膛內的陰極完全浸泡在熔鹽電解質中，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；本發明的稀土熔鹽電解爐便于實現大型化和自動化，并且更加節能，實現清潔生產；冷卻裝置降低陰極溫度，可以增強防止電解質液體滲漏效果、減緩陰極氧化損耗和降低陰極電阻等優點。
[0045]本發明電解爐組克服了現有技術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，既可以整體關聯控制也可單一控制等優點。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，電解爐串聯后電路損耗也降低，能源利用率高，產品電單耗低。改變極距，可以及時調整任一電解爐的電解電壓、控制爐溫，使得各電解爐電解溫度適宜，能源利用率高。增加輔助電源后，更方便地控制各電解爐工藝參數。在電解爐組中不僅可以生產單一產品，也可以在電解爐組中同時生產多種產品。還可以將電解爐組中任意組合的電解爐切停。共用電源12輸出電壓與各臺電解爐單獨電解稀土金屬的電壓之和的差的絕對