一种高温连续电解炉系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种高温连续电解炉配套系统，包括电解室、电解电源、变压器、加料器、出料装置、电极升降装置、电极动密封装置、尾气处理装置，电解室为密封保温，进、出料有阀门自动控制，电极升降装置有液压缸控制可带动电极自由升降，动密封装置采用波纹管可保证电极升降过程中的动态密封。本实用新型的技术方案实现了电解炉在高温下的连续电解和自动加料、出料；通过石墨阳极的动态密封，保证了高温电解炉的密封性能，保证了电解过程的连续运行。
【专利说明】—种高温连续电解炉系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电解炉，特别是关于一种高温连续电解炉系统。
【背景技术】
[0002]目前，用电解技术生产致密金属钛，比用传统工艺生产海绵钛大约能节约成本30%左右，而且环保无污染。高温连续电解炉就是用于钛与钛合金及某些有色金属及其合金熔炼的设备，对这种电解炉，除具备一般高温炉的特点以外，还需要在电解系统，密封系统，力口料、出料系统等方面满足设计要求，使其可在不破坏气氛条件下进行加料、测温、电解、铸锭冷却及出锭，实现合金连续生产。
[0003]但现有的一些小型实验电解炉，主要为铝电解炉，可控温度低于1000°C，且炉膛为开放式结构，没有考虑结构密封、保温与传热等相关问题。
实用新型内容
[0004]针对上述问题，本实用新型着重在于解决大于1800°C高温密闭条件下连续熔盐电解制备难熔金属钛的问题，提出一种高温连续电解炉系统。
[0005]为实现上述目的本实用新型的技术方案是:一种高温连续电解炉系统，包括一电解室，主要由炉壳、熔池和炉盖组成，熔池的外围设置发热体给熔池加热，隔热套隔设在炉壳与发热体之间，其特征在于:
[0006]还包括一电解电源，正极与石墨电极相连，负极与熔池相连，输出电压为0-10V、电流为0_30kA的直流电，为电解提供所需的电源。
[0007]还包括一变压器，变压器的引出端与高温电解炉的水冷铜电极的一端连接，而铜电极的另一端与所述发热体连接，通过调整电压从而控制高温电解炉的温度。
[0008]还包括一加料器，所述加料器包括加料仓和加料管，在加料仓和加料管之间设置加料阀，加料管穿过炉盖上的进料口进入熔池。
[0009]还包括一出料装置，所述出料装置包括出料仓、接料坩埚、坩埚导轨和冷却系统，出料仓密封连接在电解室的下方，两侧有入仓门和出仓门，熔池底部有出料口，出料口处有阀门，接料坩埚接足料后沿导轨滑行退出出料仓。
[0010]还包括一电极升降装置，由液压站、立柱、电极夹持横臂、电极抱卡组成，所述立柱连接在液压缸连杆上，电极夹持横臂一端固定连接在立柱上，另一端与电极抱卡相连，电极抱卡夹持石墨电极。
[0011 ] 还包括一电极动密封装置，包括一波纹管，波纹管的下端密封固定在电解室的炉盖上，上端连接一上法兰；所述上法兰通过一连接板连接到电极抱卡上，所述石墨阳极穿过波纹管与上法兰，所述石墨阳极与上法兰之间设置有轴向密封圈。
[0012]还包括一尾气处理装置，包括一出气管，连接在炉盖上的出气口上，出气管上带有抽气泵，出气管末端连接到尾气处理吸收塔。
[0013]所述加料仓上设置有抽真空系统，加料后抽真空，充入氩气，进料最大速度控制为500kg/h。
[0014]所述炉壳和炉盖都带有水冷套；所述炉壳和炉盖之间有密封垫密封。
[0015]所述变压器为磁性变压器，调压范围为10V-110V。
[0016]本实用新型的技术方案实现了高温电解炉在高温下的连续电解和自动加料、出料；通过石墨阳极的动态密封，保证了高温电解炉的密封性能，保证了电解过程的连续运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的结构剖视示意图。
[0018]图中，1-电解室、2-电解电源、3-变压器、4-加料器、5-出料装置、6_电极升降装置、7-电极动密封装置、8-尾气处理装置、9-加料仓、10-加料管、11-加料阀、12-液压站、13-立柱、14-电极夹持横臂、15-电极抱卡、16-石墨电极、17-波纹管、18-上法兰、19-连接板、20-出气管、21-抽气泵、22-尾气处理吸收塔。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对实用新型进行详细的描述。
[0020]如图1所示，本实用新型设置的电解炉配套系统主要包括电解室1、电解电源2、变压器3、加料器4、出料装置5、电极升降装置6、电极动密封装置7、尾气处理装置8等。
[0021]在本实用新型中，电解室I主要由炉壳、炉盖、隔热套、发热体、熔池组成。发热体设置在熔池的外围，用于给熔池加热；隔热套隔设在炉壳与发热体之间，减少热量损失。进一步讲，炉壳和炉盖都可以带有水冷套；炉壳和炉盖之间有密封垫密封。
[0022]熔池用做高温熔盐电解用的电解池，在电解的过程中兼做熔盐电解用的阴极。
[0023]在炉盖上设置有进料口、出料连杆口、电极口、出气口等，与相应的连接件都为密封连接。
[0024]电解电源2是高温炉到达高温条件下，为熔盐电解提供所需的电源，电解电源是将交流电变为直流电，通过变压，输出电压为0-10V，输出电流为0-30kA。电解电源2的正极与石墨阳极相连，负极与熔池相连。
[0025]而变压器3是高温炉用来升温用的，也就是控制变压器的励磁电压来改变变压器的输出电压，为磁性变压器，调压范围为10V-110V。变压器的引出端与高温电解炉的水冷铜电极一端相连，而铜电极另一端与高温炉内部的发热体相连接，通过调整电压从而控制高温电解炉的温度。由于铜电极与发热体相连接，而发热体产生大量的热量，传递给铜电极，故用水来冷却铜电极。每个加热区有3个发热体组成，三角方式连接，有3个连接点引出到铜电极。
[0026]随着电解的进行，原料在不断地消耗，为保证电解的连续进行以及电解工艺的稳定性，在电解过程中需要不断补充原料。原料是通过加料器加入，加料器4设置在电解室顶部，包括加料仓9和加料管10，在加料仓9和加料管10之间设置加料阀11。加料管10穿过炉盖上的进料口进入熔池，在加料仓9中加入原料，然后关闭加料仓9，抽真空后充入氩气，再打开加料管10的阀门，原料加入到电解炉中。进料最大速度控制为500kg/h。
[0027]在电解室的底部，设置有出料装置5，包括出料仓、接料坩埚、坩埚导轨和冷却系统。出料仓密封连接在电解室的下方，两侧有入仓门和出仓门，供接料坩埚进出。熔池底部有出料口，出料口处有阀门，出料口打开时熔料从熔池中流出，进入接料坩埚，接料坩埚接足料后沿导轨滑行退出出料仓。接料坩埚滑动设置在坩埚导轨上利于接料坩埚移动和停止。制冷系统置于出仓门的前方，用于给坩埚降温，快速吸收熔料辐射热和坩埚底部传导热，使物料成锭凝固，一般为水冷板方式。
[0028]电极升降装置6，由液压站12、立柱13、电极夹持横臂14、电极抱卡15组成。立柱13连接在液压缸12上，可以升降；电极夹持横臂14 一端固定连接在立柱上，另一端与电极抱卡14相连，电极抱卡14夹持石墨电极16。电极抱卡14把石墨电极16固定住,通过液压站控制电极夹持横臂的上下运动及速度，从而使石墨电极16可以根据电极的消耗情况进行调节。
[0029]电极动密封装置7，包括一波纹管17，波纹管17的下端密封固定在电解室的炉盖上，上端连接一上法兰18 ;上法兰18又通过一连接板19连接到电极抱卡14上。上法兰18与石墨阳极16之间设置有轴向密封圈，石墨阳极16穿过波纹管伸入到炉内，通过波纹管的压缩实现电极的上升和下降，从而实现动密封。
[0030]由于钛高温电解会产生少量的有毒尾气，尾气主要包含痕量含氟气体和少量的固体氟化钙粉尘或者是氟化钙与氟化锂的混合粉尘，而炉体采用了全封闭设计，所以必须设置尾气处理装置8。尾气从炉盖上的出气口排放，出气口上连接了出气管20，并有抽气泵21，出气管末端连接到尾气处理吸收塔22。该吸收系统操作简单，利于环保，对尾气中的含氟气体具有很好的吸收效果。
[0031 ] 将二氧化钛直接用造粒机进行造粒，制得粒度为2-8mm的颗粒，将粒度为2_8mm的颗粒在温度150-300°C下干燥处理20-30min后制得二氧化钛球团。将制备好的二氧化钛球团加入到熔池中，将电解质加入熔池中，所述电解质是氟化钙或者是氟化钙与氟化锂的混合熔盐，该混合熔盐中氟化锂的重量百分比含量为5-20%。电解质加入量为熔池容量的2/3。钛高温电解炉抽真空度至1X 10-1-δΧ 10_3Pa，向钛高温电解炉中充入氩气，保持电解压力为lO-lOOPa，在电解时，电解电源的正极与电解阳极连接，电解电源的负极与电解阴极相连。在电源输出电流10-15kA，电解温度1800-1900°C条件下进行电解，电解120_600min后，开始进入出料工序。电解过程中生成的气体进入尾气处理吸收塔。
【权利要求】
1.一种高温连续电解炉系统，包括一电解室，主要由炉壳、熔池和炉盖组成，熔池的外围设置发热体给熔池加热，隔热套隔设在炉壳与发热体之间；其特征在于: 还包括一电解电源，正极与石墨电极相连，负极与熔池相连，输出电压为0-10V、电流为0-30kA的直流电，为电解提供所需的电源； 还包括一变压器，变压器的引出端与高温电解炉的水冷铜电极的一端连接，而铜电极的另一端与所述发热体连接，通过调整电压从而控制高温电解炉的温度； 还包括一加料器，所述加料器包括加料仓和加料管，在加料仓和加料管之间设置加料阀，加料管穿过炉盖上的进料口进入熔池； 还包括一出料装置，所述出料装置包括出料仓、接料坩埚、坩埚导轨和冷却系统，出料仓密封连接在电解室的下方，两侧有入仓门和出仓门，熔池底部有出料口，出料口处有阀门，接料坩埚接足料后沿导轨滑行退出出料仓； 还包括一电极升降装置，由液压站、立柱、电极夹持横臂、电极抱卡组成，所述立柱连接在液压缸连杆上，电极夹持横臂一端固定连接在立柱上，另一端与电极抱卡相连，电极抱卡夹持石墨电极； 还包括一电极动密封装置，包括一波纹管，波纹管的下端密封固定在电解室的炉盖上，上端连接一上法兰；所述上法兰通过一连接板连接到电极抱卡上，所述石墨阳极穿过波纹管与上法兰，所述石墨阳极与上法兰之间设置有轴向密封圈； 还包括一尾气处理装置，包括一出气管，连接在炉盖上的出气口上，出气管上带有抽气泵，出气管末端连接到尾气处理吸收塔。
2.根据权利要求1所述的高温连续电解炉系统，其特征在于:所述加料仓上设置有抽真空系统，加料后抽真空，充入氩气，进料最大速度控制为500kg/h。
3.根据权利要求1所述的高温连续电解炉系统，其特征在于:所述炉壳和炉盖都带有水冷套；所述炉壳和炉盖之间有密封垫密封。
4.根据权利要求1所述的高温连续电解炉系统，其特征在于:所述变压器为磁性变压器，调压范围为10V-110V。
【文档编号】C25C3/28GK203474922SQ201320623464
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年10月10日 优先权日:2013年10月10日
【发明者】贾文成, 刘美凤, 刘光宏 申请人:宝纳资源控股(集团)有限公司