一种组装式耐高温电解炉的制作方法
【专利摘要】一种组装式耐高温电解炉，包括炉体，所述炉体外壁从内向外依次设置有内衬层、耐火材料层、保温层和保护层；所述耐火材料层厚度为20-40厘米；所述炉体底部设置有碗形收集凹槽，所述碗形收集凹槽的深度为炉体深度的1/10至1/4；碗形收集凹槽的开口处直径为炉底直径的1/4至1/2。采用本实用新型所述的组装式耐高温电解炉，延长了稀土电解炉外壳的使用寿命，同时显著提高了电解炉的保温性能，大大降低稀土金属产品直接能耗，冶炼每公斤稀土的能耗降低到7.5kwh以下，相对同类产品降低能耗25%以上。
【专利说明】
一种组装式耐高温电解炉
技术领域
[0001]本实用新型属于机械领域，涉及一种稀土电解设备，具体涉及一种组装式耐高温电解炉。
【背景技术】
[0002]稀土(rare earth)有“工业维生素”的美称。现如今已成为极其重要的战略资源。稀土元素氧化物是指元素周期表中原子序数为57到71的15种镧系元素氧化物，以及与镧系元素化学性质相似的钪(Sc)和钇(Y)共17种元素的氧化物。稀土元素在石油、化工、冶金、纺织、陶瓷、玻璃、永磁材料等领域都得到了广泛的应用，随着科技的进步和应用技术的不断突破，稀土氧化物的价值将越来越大。
[0003]工业上大批量生产稀土金属采用氟盐体系氧化稀土熔盐电解工艺生产稀土金属及合金。该工艺是以稀土氟化物熔盐体系为电解质，石墨作电解槽及阳极材料，钨棒作阴极。在熔融的稀土氟化物(REF3、LiF)体系中，加入稀土氧化物(RE0)熔解，稀土氟化物离解成稀土离子(RE3+)和(F—)，稀土氧化物(REO)离解成稀土离子(RE3+)和氧离子(O2—)。在电场作用下，带正电的稀土离子向阴极移动并在阴极得到电子，析出得到稀土金属(RE);带负电的F—和02—氧尚子向阳极移动并在阳极失去电子生成F2和02，02在100CTC左右与石墨阳极(C)作用，生成co2。该工艺是以稀土氟化物熔盐体系为电解质，石墨作电解槽及阳极材料，钨棒作阴极。在熔融的稀土氟化物(REF3、LiF)体系中，加入稀土氧化物(RE0)熔解，稀土氟化物离解成稀土离子(RE3+)和(F—)，稀土氧化物(REO)离解成稀土离子(RE3+)和氧离子(O2—)。在电场作用下，带正电的稀土离子向阴极移动并在阴极得到电子，析出得到稀土金属(RE);带负电的F—和02—氧尚子向阳极移动并在阳极失去电子生成F2和02，02在100CTC左右与石墨阳极(C)作用，生成C02。
[0004]稀土冶炼中传统的组装电解炉，是直接在石墨槽周围直接用保温泥做粘结剂，保温砖和保温棉做保温材料，保温过度，直接导致电解炉散热不好，产量低下，能耗高。
【实用新型内容】
[0005]为克服现有组装电解炉直接在石墨槽周围用保温泥做粘结剂，保温砖和保温棉做保温材料，保温过度导致电解炉散热不好的技术缺陷，本实用新型公开了一种组装式耐高温电解炉。
[0006]本实用新型所述组装式耐高温电解炉，包括炉体，所述炉体外壁从内向外依次设置有内衬层、耐火材料层、保温层和保护层;所述耐火材料层厚度为20-40厘米;所述炉体底部设置有碗形收集凹槽，所述碗形收集凹槽的深度为炉体深度的1/10至1/4;碗形收集凹槽的开口处直径为炉底直径的1/4至1/2。
[0007]优选的，所述保护层为碳钢钢套。
[0008]优选的，所述耐火材料层为耐火砖或耐火粘结材料。
[0009]优选的，所述内衬层为石墨。
[0010]优选的，所述保温层为保温砖或保温粘结材料。
[0011]采用本实用新型所述的组装式耐高温电解炉，延长了稀土电解炉外壳的使用寿命，同时显著提高了电解炉的吸热和放热平衡，提高稀土金属的电解产率，有效降低稀土金属产品直接能耗，冶炼每公斤稀土的能耗从原来的9.5kwk左右降低到7.5kwh以下，相对同类产品降低能耗25%以上。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型所述组装式耐高温电解炉的一种【具体实施方式】结构示意图，图中附图标记名称为1-内衬层、2-耐火材料层、3-保温层、4-保护层、5-碗形收集凹槽。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0014]本实用新型所述一种组装式耐高温电解炉，其特征在于，包括炉体，所述炉体外壁从内向外依次设置有内衬层1、耐火材料层2、保温层3和保护层4;所述耐火材料层厚度为20-40厘米;所述炉体底部设置有碗形收集凹槽，所述碗形收集凹槽5的深度为炉体深度的1/10至1/4;碗形收集凹槽5的开口处直径为炉底直径的1/4至1/2。
[0015]其中内衬层通常为较厚的石墨层，首先用一定厚度的耐火层保住内衬层，耐火层能耐受稀土冶炼时的高温，并将热量屏蔽，厚度设置为20-40厘米可以有效保证耐火层与保温层交界处温度降低至保温层的适宜工作温度。耐火层可以选择耐火砖等与石墨贴合性较好，同时高温下不易变形的氧化物和硅酸盐，耐火层也可以是其他耐火粘结材料，例如铝酸钙水泥(CA50、CA70、CA80等)和酚醛树脂(固体及液体)、硅溶胶、水玻璃(硅酸钠)、磷酸及磷酸盐(三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、磷酸二氢铝等。由于耐火层的隔离，使保温层的工作区域相对温度下降，保温层的工作状态更加稳定，长期使用下不会膨胀变形，保温效果提高，保温层材料优选为保温砖或保温粘结材料，例如岩棉、玻璃棉毡等，高温下保温性能高，与内部的耐火层贴合效果好，二者高温下不会发生反应和渗透导致位移变形。保温层外侧为保护层，通常以碳钢制成，碳钢材料具备相当的机械强度，能够有效固定保温层和耐火层，而且金属材料具有一定的延展性，受热后仍能较好地夹持保温层和耐火层。
[0016]碗形收集凹槽用于收集电解得到的稀土类金属，由于增加了耐火层、保温层和保护层等，隔热效果提高，同时使外壁加厚，碗形收集凹槽的体积可以适当增加至深度为炉体深度的1/10至1/4，开口处直径为炉底直径的1/4至1/2，从而可以收集更多的稀土金属。
[0017]采用本实用新型所述的组装式耐高温电解炉，延长了稀土电解炉外壳的使用寿命，同时显著提高了电解炉的保温性能，大大降低稀土金属产品直接能耗，冶炼每公斤稀土金属从原来的9.5kwh能耗降低到7.5kwh以下，相对同类产品降低能耗25%以上。
[0018]前文所述的为本实用新型的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述实用新型人的实用新型验证过程，并非用以限制本实用新型的专利保护范围，本实用新型的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种组装式耐高温电解炉，其特征在于，包括炉体，所述炉体外壁从内向外依次设置有内衬层、耐火材料层、保温层和保护层;所述耐火材料层厚度为20-40厘米;所述炉体底部设置有碗形收集凹槽，所述碗形收集凹槽的深度为炉体深度的1/10至1/4;碗形收集凹槽的开口处直径为炉底直径的1/4至1/2。2.如权利要求1所述的组装式耐高温电解炉，其特征在于，所述保护层为碳钢钢套。3.如权利要求1所述的组装式耐高温电解炉，其特征在于，所述耐火材料层为耐火砖或耐火粘结材料。4.如权利要求1所述的组装式耐高温电解炉，其特征在于，所述内衬层为石墨。5.如权利要求1所述的组装式耐高温电解炉，其特征在于，所述保温层为保温砖或保温粘结材料。
【文档编号】C25C3/34GK205443475SQ201521111738
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月29日
【发明人】王金镛, 王晓晖
【申请人】四川省乐山市科百瑞新材料有限公司