一种电解炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生产稀土金属及其合金用电解炉以及由该电解炉组成的电解炉组和使用方法。属于稀土冶金设备及应用技术领域。
【背景技术】
[0002]在稀土金属及其合金生产中，电解是常用生产方法。稀土金属及其合金生产的电解温度通常在约900°C以上。
[0003]公布日为2013年02月13日，公布号为CN102925931A名称为侧插潜没式下阴极稀土熔盐电解槽的中国专利申请中公开了“包括:槽壳(10)、侧插阴极(I)、阴极导电排(2)、绝缘侧壁(3)、侧壁炉衬(4)、绝缘环(5)、金属导流板(6)、坩祸(7)、炉底(8)、阳极(9)，所述的阴极(I) 一端与阴极导电排(2)连接并埋入侧壁炉衬、绝缘侧壁(3)中，且从侧壁炉衬
[4]下部位置插入到电解槽炉膛中，侧插阴极⑴位于阳极(9)下方，相对于阳极(9)水平平行位置带一定夹角”技术方案。该技术方案所述电解槽长期使用时，由于阳极工作面为阳极底面，存在电解反应产生的气体不易逸出，容易出现阳极效应导致电解效率下降、有效电解面积下降；电解生成的产品沿水平或有一定坡度的侧插阴极缓慢流入坩祸中，使产品在反应区停留时间长增加二次反应；阴极上表面易沉积未被电解的物料导致有效电解面积下降和电流效率下降、电耗增加等缺陷。
[0004]名称为一种稀土熔盐电解的节电方法，公开日为2005年11月02日，公开号为CN1690252A的中国专利申请公开了 “将多个电解槽以串联供电的方式组合在一起，然后用一套整流电源设备对多个电解槽同时供电……采用带有风冷装置的电解槽，在某一电解槽温度过高时将该电解槽的冷却装置开启”的技术方案以解决电解槽串联以后以相同电解电流生产时某一电解槽温度过高的技术问题。该技术方案存在将部分能源转移至与产品关联性不强的环境，既浪费了能源又污染了环境、难以及时和准确地控制电解槽温度等缺陷。
【发明内容】
[0005]针对现有技术电解槽存在的上述缺陷，本发明提供一种电解炉，采用如下技术方案:
[0006]—种电解炉，包括进料管1、调整部件3、密封罩4、炉膛5、炉壁6、外壳7、阴极8、阳极9、坩祸10、保温层16和防渗绝缘部件20，自外向内依次为外壳7、保温层16、炉壁6、炉膛5，炉壁6内的空腔形成顶部开口的炉膛5，炉膛5上部设有密封罩4罩在炉膛5开口之上。所述炉膛5内设有阴极8、阳极9和坩祸10。所述阴极8穿过外壳7、保温层16及炉壁6竖直布置，位于炉壁6中至外壳7之外的部分为接线端81 ;接线端81与炉壁6、保温层16及外壳7之间有防渗绝缘部件20。所述阳极9悬挂于阴极8的侧面。所述调整部件3位于密封罩4之上，控制阳极9运动；所述阳极9运动为前后移动、上下移动、左右移动和/或转动，所述转动包括绕水平线和/或铅垂线偏转及来回摆动。即阳极9可以以至少一维作往复运动。所述坩祸10置于炉膛5底部位于阴极8下方，所述进料管I穿过密封罩4与炉膛5连通。其中以调整部件3固定于密封罩4之上为佳。优选防渗绝缘部件20在炉壁
5、保温层16内分别设置。
[0007]本发明优选技术方案之一是阴极8在炉内的一端嵌入接线端81对侧的炉壁6中，阴极8与炉壁6之间有防渗绝缘部件20。
[0008]本发明再一优选技术方案是所述阴极8的两侧均有阳极9。
[0009]本发明再一优选技术方案是阴极8与阳极9交叉布置。
[0010]本发明再一优选技术方案是所述阴极8自炉壁6的两侧分别伸入炉膛5内。即阴极8的两接线端81自炉膛5内从相对两侧分别穿过炉壁6、保温层16和外壳7伸出。
[0011]本发明再一优选技术方案是所述两两相对的2片阴极8在炉膛内连接。
[0012]本发明再一优选技术方案是所述阴极8横穿过两侧的炉壁6及外壳7，阴极8的2个接线端81分别位于两侧的外壳7之外。
[0013]本发明再一优选技术方案是所述坩祸10的上沿水平布置，坩祸10的底自一端向另一端倾斜。
[0014]本发明再一优选技术方案是所述坩祸10底较低一端的宽度大于另一端的宽度。
[0015]本发明再一优选技术方案是还包括通道11将两个以上坩祸10连通。
[0016]本发明再一优选技术方案是阴极8的接线端81还设有冷却装置12。
[0017]本发明再一优选技术方案是所述冷却装置12位于阴极接线端81和/或冷却防渗绝缘层20对应位置，用于冷却阴极接线端81和/或冷却防渗绝缘层20。
[0018]本发明再一优选技术方案是所述冷却装置12为外冷却器和/或内冷却器，所述外冷却器设置在接线端81外表面，所述内冷却器设置在接线端81内。
[0019]本发明再一优选技术方案是所述冷却装置12为冷却阴极接线端81和/或冷却防渗绝缘层20。
[0020]本发明再一优选技术方案是阳极9与阴极8平行。
[0021]本发明稀土电解炉的使用方法:通过调整部件3控制阳极9左右运动改变阴阳两极间的距离达到调整相应的电解电压、炉温等工艺参数的目的。
[0022]本发明稀土电解炉的使用方法优选技术方案之一是通过调整部件3控制阳极9升降和/或前后运动、转动改变阳极9的有效导电面积、电流密度等调整相应工艺参数。
[0023]本发明稀土电解炉的另一使用方法:稀土电解炉的使用方法，其特征在于通过调整部件3控制阳极9前后移动、上下移动、左右移动和/或转动帮助电解产生的气体逸出。
[0024]本发明稀土电解炉的再一使用方法:通过调整电源电压和/或电流调整工艺参数。
[0025]—种电解炉组，由I台共用电源和至少2台电解炉串联组成。所述各电解炉包括阴极8和阳极9。所述共用电源12与各电解炉按照共用电源12的正极与第一台电解炉的阳极连接、其后每台电解炉的阳极与前一台电解炉的阴极连接、最末一台电解炉的阴极与共用电源12的负极连接组成。共用电源12向各电解炉供电的电路为主电路41，其中各电解炉还包括调整部件3，所述调整部件3控制阳极9运动。
[0026]本发明电解炉组优选技术方案之一，所述阴极8穿过外壳7、保温层16及炉壁6竖直布置，位于炉壁6中至外壳7之外的部分为接线端81 ;所述阳极9悬挂于阴极8的侧面。
[0027]本发明电解炉组再一优选技术方案，所述阳极9与阴极8平行。
[0028]本发明电解炉组再一优选技术方案，所述阳极9运动为前后移动、上下移动、左右移动和/或转动。
[0029]本发明电解炉组再一优选技术方案，所述调整部件3位于密封罩4之上。
[0030]本发明电解炉组再一优选技术方案，所述各电解炉还包括进料管1、密封罩4、炉膛5、炉壁6、外壳7、坩祸10、保温层16和防渗绝缘部件20，自外向内依次为外壳7、保温层16、炉壁6、炉膛5，炉壁6内的空腔形成顶部开口的炉膛5，炉膛5上部设有密封罩4罩在炉膛5开口之上。所述炉膛5内设有阴极8、阳极9和坩祸10。接线端81与炉壁6、保温层16及外壳7之间有防渗绝缘部件20。所述坩祸10置于炉膛5底部位于阴极8下方，所述进料管I穿过密封罩4与炉膛5连通。
[0031]本发明电解炉组再一优选技术方案，调整部件3固定于密封罩4之上。
[0032]本发明电解炉组再一优选技术方案，防渗绝缘部件20在炉壁5、保温层16内分别设置。
[0033]本发明电解炉组再一优选技术方案，所述阳极9运动包括前后移动、上下移动、左右移动和/或转动。即阳极9可以以至少一维作往复运动。
[0034]本发明电解炉组再一优选技术方案，所述转动包括绕水平线和/或铅垂线转动。所述转动以来回摆动为优。
[0035]本发明电解炉组再一优选技术方案，所述各电解炉为本说明书“
【发明内容】
”中同一电解炉或分别为本说明书“
【发明内容】
”中任一电解炉。
[0036]本发明电解炉组再一优选技术方案，还包括开关17和开关18。所述各开关18位于主电路41中各电解炉的阳极9与前一电解炉的阴极8之间或第一台电解炉的阳极9与共用电源12的正极之间。所述各开关17的一端连接于主电路41中各开关18之前，另一端连接于主电路41中下一开关18之前组成各控制电路42。所述开关18可以切断共用电源12向各电解炉的供电，此时接通开关17不影响电解炉组中其它电解炉的使用。
[0037]本发明电解炉组再一优选技术方案，还包括开关及将任一台电解炉自电解炉组中切停的控制电路42。
[0038]本发明电解炉组再一优选技术方案，至少有I台电解炉还配有辅助电源13，所述辅助电源13的正极与各自电解炉的阳极连接，辅助电源13的负极与各自电解炉的阴极连接。
[0039]本发明电解炉组的使用方法，以共用电源12为电解炉组中各电解炉提供电源，通过调整共用电源12输出的电压和/或电流调整各电解炉的电解电压、电解温度和电流密度等电解工艺参数。
[0040]本发明电解炉组的再一使用方法，其特征在于以共用电源为各电解炉提供电源，通过各电解炉的调整部件3控制阳极9运动调整各电解炉阴阳两极间的极间距离和/或有效电解面积调整电解炉组中各电解炉的电解温度等工艺参数。
[0041]本发明电解炉组的使用方法再一优选技术方案，以共用电源12为各电解炉提供主要电源，通过调整辅助电源13输出电压和/或电流以调整对应各电解炉的电解温度和电流密度等工艺参数。
[0042]本发明电解炉组的使用方法再一优选技术方案，在调整各电解炉工艺参数时首先调整阴阳两极极距。
[0043]本发明电解炉组的使用方法再一优选技术方案，所述电解炉组中任一电解炉需暂停时，应控制主电路41中对应的开关17切断向该电解炉的供电，并接通相应的控制电路42将任一电解炉自电解炉组中切停。
[0044]本发明电解炉由于具有密封罩、炉膛内阴阳两极平行竖直布置、阴阳极极距可调、阳极既可以移动又可以转动、从炉壁侧面引出阴极接线端使阴极接线端位于外壳之外、具有冷却装置、坩祸底向一端倾斜等结构，阳极左右移动调节极距可以控制电解电压、前后移动一方面可以搅拌电解质，另一方面加速气体离开阳极、还可以消除阳极效应，不仅不阻碍反应产生的气体逸出，阳极的运动还有助于气体的逸出和增强电解质流动的效果，具有一方面反应气体易逸出易收集、产品易收集、反应产生的渣易清理、便于安装产品取出部件和取出产品，以及降低了密封罩以上的温度和粉尘，大幅降低了阳极导线的腐蚀和电阻；另一方面便于收集处理电解废气，有利于保护环境和改善作业条件；再者可以成为调整部件3的支撑基础；炉膛内的阴极完全浸泡在熔盐电解质中，延长了阴极使用寿命。阴、阳极垂直布置在同一电解炉中可以同时设置多组阴、阳极组；本发明的稀土熔盐电解炉便于实现大型化和自动化，并且更加节能，实现清洁生产；冷却装置降低阴极温度，可以增强防止电解质液体渗漏效果、减缓阴极氧化损耗和降低阴极电阻等优点。
[0045]本发明电解炉组克服了现有技术必需以电解槽组中需要最大电流的电解槽的电流供电，将造成部分电解槽电解温度过高，浪费电能等缺陷，具有控制灵敏、可以分别将各台电解炉的电解温度均及时控制在适宜范围之内，既可以整体关联控制也可单一控制等优点。共用电源输出电压提高，减少了供电设备及线路等，减少了电源设备自身的损耗，电解炉串联后电路损耗也降低，能源利用率高，产品电单耗低。改变极距，可以及时调整任一电解炉的电解电压、控制炉温，使得各电解炉电解温度适宜，