一种具有大规模连续生产稀有难溶金属的电解槽装置的制作方法

文档序号:11811394阅读:181来源:国知局

本发明属于中、高温电解分离设备领域,特别涉及稀有金属工业化大规模生产的设备领域。



背景技术:

随着现代科学的进步与冶金工艺的发展,稀有金属生产规模的不断的增大,稀有金属的纯度也不断的提高,性能也不断的增多,从而推动了稀有金属的应用领域的扩大,稀有金属中难溶金属难提纯,利用率高,性能强,如在电气、化学、原子能、国防战略上以及火箭技术上。现如今稀有金属中易选的单一矿物资源日趋减少,但越来越多的复杂矿物备发现,由于我国开发技术的滞后,大部门稀有难溶金属都没有达到工业化的利用率,与人们日趋增大的需求形成了巨大的差距,直接影响着国民经济的发展。

一般稀有难溶金属包括钨、钽、钼、铌、铪、铬、钒、锆、钛等。此类金属一般都是采用碳热、铝热、镁热还原等方法制取。比如钛,目前普遍采用镁还原法生产得到纯钛。该工艺流程长、工序复杂、污染严重、能耗过高、不能连续生产使得钛的生产成本偏高。我国的钛资源丰富,且钛及其合金由于密度小(4.51g/cm3)、强度高(有的达到1000MPa)、高低温性能优异,还有钛是无磁性的,对抗磁性探测有很大的帮助,因此首先被广泛应用于航空、航天、潜艇等行业,成为军事工业不可或缺的结构材料。但是根据现有的技术来看,各类冶炼方法繁多,但都未达到大规模的量产,它由于属于军工战略材料,一些发达国家对中国进行了技术封闭与垄断,因此我国这方面技术的自主研发迫在眉睫。

本发明主要是利用熔盐电解法设计的装置,将提纯过的稀有难溶金属氧化物压块装入阴极的电解槽上,通过在升降装置可连续进入电解槽内与冷却室内进行电解得到金属钛,主要的特点是可以连续大规模生产,成本低、污染轻微,阴极产物纯度高,氧含量低。发明主要



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提出了一种设计合理、可大规模连续生产稀有金属的电解装置,其中难溶稀有金属有钨、钽、钼、铌、铪、铬、钒、锆、钛等。

本发明的目的是提出一种具有大规模连续生产稀有难溶金属的电解装置,该装置主要由加热炉、电解槽、冷却室、阳极、阴极、升降装置等;其特征是装置下部设有电解槽体,槽体上方通过一隔热阀门衔接着冷却室,阴极导电连接杆与升降装置相连接,通过升降装置下降至冷却室内,待冷却室与电解槽之间的隔热阀门开启后,升降装置再继续下降,直至阴极下降至电解槽内熔盐液面以下,阳极固定与电解槽盖上,采用的材料是碳素或其它惰性材料。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来进一步实现的,第一步,先将按一定配比的稀有金属氧化物、粘结剂、还原剂等混合后经压机压制成块状,再放入高温炉中经烧结后取出,装入钢制材料焊接的框架内制成阴极,形成阴极的一部门,通过升降装置提升至冷却室内部,再下降进入电解槽液面以下;第二步,将冷却室顶部密封好,保证冷却室的气密性,开始接入直流电源,开始电解;第三步,电解完成后,通过升降装置将阴极提升至冷却室内,关闭隔热阀门,进行降温处理,达到迅速冷却阴极上的产物的目的,待阴极冷却到稀有金属的氧化点温度以下时,提升装置将阴极提出冷却室卸料、装料,开始新一轮的循环,根据要求每12小能生产出一批对应的稀有金属。

本发明与现有技术相比,存在以下优点:

1、直接将氧化物制取单质金属,减少了中间环节,如氯化,氢化、蒸馏等;可生产大多数稀有难熔金属。

2、整个装置结构简单,占地面积小,单槽日产量高,能耗低,周期短,可实现大规模连续化生产。

3、采用石墨、碳化硅或钛制成的电解槽,耐腐蚀,耐高温,寿命长,可根据需要制成任意形状和尺寸。

附图说明

图为本发明的结构简图。

图中1、加热炉 2、阳极 3、隔热阀门 4、冷却室 5、升降装置 6、阴极 7、熔盐电解质8、电解槽

具体实施方式

一种具有大规模连续生产金属钛的电解炉,该装置主要由加热炉1、电解槽8、冷却室4、阳极2、阴极6、升降装置5等;其特征是装置下部设有电解槽体8,槽体8上方通过一隔热阀门3衔接着冷却室4,阴极6导电连接杆与升降装置5相连接,通过升降装置5下降至冷却室4内,待冷却室4与电解槽8之间的隔热阀门3开启后,升降装置5再继续下降,直至阴极下6降至电解槽8内熔盐电解质7液面以下,阳极2固定与电解槽8盖上,采用的材料是碳素或其它惰性材料,阴阳极分别接直流电源的阴阳极。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来进一步实现的(如金属钛):

第一步 是将按一定配比的二氧化钛和还原剂、粘合剂经过混合压机压制成块体,然后在还原性气氛中经1000°烧结数小时后放入的合金材料框架内衔接在阴极上,形成阴极的一部分。

第二步 启动加热炉,打开隔热阀门,将温度设定在800摄氏度,用提升装置将阴极经冷却室放入电解槽熔融电解质液面以下,关闭隔热阀门。

第三步 将冷却室顶部密封,保证电解炉内的气密性,开始接入直流电源,开始电解,得到一定纯度的钛。

第四步 电解完成后,通过升降装置将阴极提升至冷却室内,关闭与电解槽之间的阀门,通入降温处理,迅速冷却,待产品稀有金属冷却到氧化点温度以下时,将阴极移出冷却室,卸料、装料,开始新一轮的循环,每12小时能生产出一批金属钛。

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