一种高产节能稀土金属电解炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种高产节能稀土金属电解炉，由阴极、石墨阳极、电解质、石墨槽、坩埚、内钢套、外钢套、填料层、白钢玉和炉面板等构成。本实用新型具有筑炉成本低、使用寿命长、热平衡好、产品杂质含量少、产量高、节能、便于操作等特点。
【专利说明】一种高产节能稀土金属电解炉
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种高产节能稀土金属电解炉。
【背景技术】
[0002]土电解炉是稀土金属电解法采用的主要设备。目前用氧化物电解质电解法生产稀土金属及其合金的电解炉，从规模上说有4000A、6000A、10000A、25000A、30000A电流的电解炉。无论哪种规模的电解炉，其炉体结构不外乎有两种做法。一是由石墨电极加工制成石墨坩祸，外部用石墨粉层、钢套、保温层层层包裹构成，4000A、6000A炉型大多采用这种做法。二是用石墨板砌筑，炉体下部用碳质或碳质混合料进行整体打结，防止渗漏。炉体上部用稀土氧化物、氟化物等混合物打结防止石墨氧化，外加保温层，万安培炉型大多采用这种做法。
[0003]第一种筑炉法比较简单且成本较低，但炉龄寿命太短，一般只有三四个月，导致生产成本居高不下。更重要的缺点是炉温偏高，产品质量随工人生产操作水平高低而波动，碳含量较高。另一方面，由于炉温偏高，导致电解电流开不上去，6000A的电解炉电流只能达到4200A左右，因此产量偏低。第二种筑炉法较第一种筑炉相比，炉龄有很大提高，但方法复杂且使用的筑炉材料昂贵造价高，同时也存在炉体热平衡不好，炉温偏高，碳及其它非稀土杂质含量偏高，影响产品质量进一步提高，为了使电解温度能维持在最佳范围，电解电流往往也达不到电解炉本身的额定电流。用这两种筑炉方法所制造的电解炉都有一个共同的不足之处，就是炉体热平衡不好，生产时炉温很难控制到洽到好处，所以产品碳含量很难控制。
实用新型内容
[0004]本实用新型为了解决现有技术的上述不足，提出了一种高产节能稀土金属电解炉。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案:一种高产节能稀土金属电解炉，包括圆桶状的外钢套和内钢套，所述内钢套置入所述外钢套内，且内钢套外壁和外钢套内壁之间的间隙充盈着填料层；所述内钢套的内部设有一石墨槽，该石墨槽的内部具有一个收容电解质的容置空间，该容置空间的底部收口处设有用于收集电解生成的稀土金属的坩祸；所述外钢套的上端端口处设有一炉盖板，所述炉盖板的中部设有对应于所述石墨槽槽口的圆形炉口，所述圆形炉口内固定着向石墨槽内伸入的四块石墨阳极，所述的四块石墨阳极围成中空柱结构，且该石墨阳极的中间设有电解阴极。
[0006]进一步地，所述填料层包括采用粘土砖松散放置叠成的下层、和采用混凝土浇筑形成的上层，所述上层的表面粘附着炉盖板。
[0007]进一步地，所述炉盖板与所述石墨槽的上端端面之间设有用于绝缘隔热的白刚玉层O
[0008]进一步地，所述炉盖板的上端端面上还固定着环形的冷却水管，该冷却水管上设有进水口和出水口。
[0009]与现有技术相比，本实用新型的填料层采用粘土砖和混凝土，成本低、易拆卸，炉龄到期后，只需更换石墨槽和混凝土，其余材料均可重复使用。内、外钢套、混凝土、炉面板共同对石墨槽外周进行密封，避免了石墨槽与热空气接触，延长了石墨槽的使用寿命，同时采用粘土砖等导热性能更好的材料及环形冷却水管，有利于散热，炉内温度不会升得过高导致产品报废，而且设计结构大大的提高了产品量和产品品质，节能环保，方便操作人员生产作业，实用性强，值得推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型的结构剖视图；
[0011]图2为本实用新型的炉面板俯视安装图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和实施例对实用新型进行详细的说明。
[0013]如图1、2所示，本实用新型提出的高产节能稀土金属电解炉，包括圆桶状的外钢套8和内钢套7，内钢套7、外钢套8均为圆桶状，底部和四周完全密封，壁厚为5-10mm。内钢套7置入外钢套8内，且内钢套7外壁和外钢套8内壁之间的间隙充盈着填料层；填料层包括采用粘土砖松散放置叠成的下层10和采用混凝土浇筑形成的上层9，上层的表面粘附着炉盖板12。
[0014]内钢套7的内部设有一石墨槽4，石墨槽4的外径比内钢套的内径略小，石墨槽4与内钢套7之间填充石墨粉，而填料层起耐高温、抗氧化、固定内钢套7和石墨槽4的作用。该石墨槽的内部具有一个收容电解质3的容置空间，该容置空间的底部收口处设有用于收集电解生成的稀土金属6的坩祸5 ;外钢套8的上端端口处设有一炉盖板12，炉盖板12的中部设有对应于所述石墨槽4槽口的圆形炉口 13，圆形炉口 13内固定着向石墨槽4内伸入的4块石墨阳极2，石墨阳极2通过固定装置17固定在炉盖板12上，且4块石墨阳极2围成中空柱结构，中空柱结构的中间悬空设置有电解阴极1，坩祸5的位置对准于石墨阳极2的下方，可以收集电解的稀土产品。
[0015]炉盖板12与石墨槽4的上端端面之间设有用于绝缘隔热的白刚玉层11，白刚玉层11起隔热和绝缘作用。炉盖板12的上端端面上还固定着环形的冷却水管14，该冷却水管14上设有进水口 15和出水口 16，冷却水管14冲入循环冷水冷却整个炉盖板12。
[0016]在填料层采用粘土砖和混凝土，成本低、易拆卸。炉龄到期后，只需更换石墨槽和混凝土，其余材料均可重复使用。内、外钢套、混凝土、炉面板共同对石墨槽外周进行密封，避免了石墨槽与热空气接触，延长了石墨槽的使用寿命，平均达到5个多月，使用寿命提高50%以上。采用更薄的石墨槽和石墨阳极，提高了阳极表面积，可以加大电解电流，同时采用粘土砖等导热性能更好的材料及方形冷却水管，有利于散热，即使将电流加大到6000A，炉内温度也不会升得过高导致产品报废。电解炉具有良好的热平衡，电解温度易控制在最佳范围内，不会出现电解温度大起大落的问题，因而产品中易受筑炉材料或工装器具材质影响的杂质元素，如铁、碳、铜、钼、钨等的含量可大大降低，从而可以提高产品质量，分析表明，稀土总量可以达到99.5 %以上，碳含量通常在10ppm以下。实际使用表明，产量比原来提高35%以上。由于产量提高的幅度大于热量的散失幅度，体现了节能的效果，单位产品能耗下降5%以上。炉体的下半部分位于地面之下，方便操作人员生产作业。
[0017]上述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利和保护范围应以所附权利要求书为准。
【权利要求】
1.一种高产节能稀土金属电解炉，其特征在于:包括圆桶状的外钢套(8)和内钢套(7 )，所述内钢套(7 )置入所述外钢套(8 )内，且内钢套(7 )外壁和外钢套(8 )内壁之间的间隙充盈着填料层；所述内钢套(7)的内部设有一石墨槽(4)，该石墨槽的内部具有一个收容电解质(3)的容置空间，该容置空间的底部收口处设有用于收集电解生成的稀土金属(6)的坩祸(5);所述外钢套(8)的上端端口处设有一炉盖板(12)，所述炉盖板(12)的中部设有对应于所述石墨槽(4)槽口的圆形炉口(13)，所述圆形炉口(13)内固定着向石墨槽(4)内伸入的四块石墨阳极(2)，四块石墨阳极(2)围成一个中空柱结构，且该中空柱结构的中间设有电解阴极(I)。
2.如权利要求1所述的高产节能稀土金属电解炉，其特征在于:所述填料层包括采用粘土砖松散放置叠成的下层(10)、和采用混凝土浇筑形成的上层(9)，所述上层的表面粘附着炉盖板(12)。
3.如权利要求1所述的高产节能稀土金属电解炉，其特征在于:所述炉盖板(12)与所述石墨槽(4)的上端端面之间设有用于绝缘隔热的白刚玉层(11)。
4.如权利要求1所述的高产节能稀土金属电解炉，其特征在于:所述炉盖板(12)的上端端面上还固定着环形的冷却水管(14)，该冷却水管(14)上设有进水口(15)和出水口(16)。
【文档编号】C25C3/34GK204198869SQ201420692878
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】许用华, 钟小伟 申请人:赣州三友稀土新材料有限公司