本发明涉及一种稀土冶金技术，具体说，涉及一种大型稀土熔盐电解槽出金属装备。
背景技术：
：轻稀土金属的电解法主要是熔盐电解法，稀土熔盐电解法是在高温下使熔融的稀土化合物通过直流电，使其电解还原来制取稀土金属的方法。稀土电解槽主要由电解质、电极、接收器、电解槽衬以及外部的保温和结构材料组成。阴极和接收器由钨、钼等难熔金属制成。在电解过程中，电流从阳极通过电解质流向阴极。电解质中的金属离子在阴极得到电子变成金属，电解质中的阴离子在阳极失去电子变成非金属单质或化合物。稀土熔盐电解法分为氯化物熔盐体系氯化物电解法和氟化物熔盐体系氧化物电解法。由于氯化物体系电解稀土金属存在原料易吸潮、稀土收率低、电耗高、尾气污染严重等问题，2010年《国家工信部有关淘汰落后产能公告(2010第122号)》部分工业行业淘汰落后生产工艺装备和产品指导目录确定淘汰稀土氯化物电解制备稀土金属工艺。我国利用氟化物体系电解稀土氧化物制备稀土金属及合金始于上世纪70年代，主要以包头稀土研究院、北京有色金属研究总院和长春应用化学研究所、赣州有色冶金研究所、湖南稀土金属材料研究院等科研院所为主。1984年，包头稀土研究院最早解决了电解槽材料以及槽型结构等问题，开发出氟化物体系3000a金属钕工业电解槽和生产技术，实现了镧、铈、钕、混合稀土金属的规模生产，后在全国推广并得到了大力发展。2000年包头稀土研究院完成万安培电解槽的研制，其后又进行了25ka氟盐体系电解金属钕工艺装备的开发，并于2002年完成了万安槽产业化建设。随着稀土熔盐电解产业化技术不断进步，许多技术已经发展到很高程度，但是稀土电解过程出炉技术一直延续以前的技术，包括用铌(钛)勺等人工舀出和用不锈钢坩埚钳夹出；以上二种出炉方式存在出炉时间长、槽体热量损失较多、炉况波动大、工人劳动强度大、辐射热量大、操作环境恶劣等缺点，导致电解不连续、生产成本偏高、产品质量的稳定性差；特别是万安级以上大型稀土电解槽，这些缺点尤为突出。国外，除了前述二种出炉方式外，美国的sheddes和goldsmithjr，分别在20世纪60年代、70年代进行了预埋钼引出管电加热后流出及氮化硼虹吸管虹吸的实验室试验研究。这些研究成果虽然取得了电解连续化的重要突破和长足进步。但是，由于存在其虹吸管的制作工艺复杂、成本较高，易发生金属堵塞管道或吸管的骤冷骤热，甚至出炉时需要在密封体系中、氩气保护状态下、低熔点的稀土金属等苛刻条件。这二种出炉方式在实际生产中难以得到推广和应用，更不适用于我国敞口体系下大型化稀土电解的实际生产。国内对稀土金属出炉技术也有研究，专利号201310352311.x公开了一种高温熔盐电解槽出金属装置及方法，但是这种方法带有真空储液包，需要二次浇铸到锭模中，增加了操作的复杂性，另外，增加了加热装置，结构复杂，不适合工业化应用。专利号01209185.5公开了氟化物体系熔盐电解槽虹吸出炉装置，专利号200520127615.7也公开了一种电解槽虹吸出稀土金属装置，但是公开的装置出炉机动平台过于笨重，操作不方便，另外两个专利都没提及操作工艺或方法。专利号20102063885.1公开了4000-6000a稀土电解槽专用全自动出金属装置，但是依然需要对浇铸室中间包进行电加热，结构复杂，且只适用与4000-6000a，对于万安电解槽不适用。技术实现要素：本发明所解决的技术问题是提供一种大型稀土熔盐电解槽出金属装备，能够保证大型稀土电解槽出金属过程顺利，产品质量均匀稳定、纯度高，适用于大型稀土电解槽工业应用。技术方案如下：一种大型稀土熔盐电解槽出金属装备，包括真空装置、惰性气体罐、铸锭装置和移动升降平台；真空装置用于给铸锭室提供负压环境，其包括真空泵、真空罐，真空泵通过管道与真空罐相连接；铸锭装置包括铸锭室、锭模、吸管，锭模放置在铸锭室内，铸锭室为密闭结构，吸管与铸锭室采用金属密封连接，铸锭装置放置在移动升降平台上；真空罐和惰性气体罐分别通过管道与铸锭室连接。进一步：铸锭室的形状选用中空的长方体、正方体或球形。进一步：铸锭室上部设有观察窗口。进一步：移动升降平台包括移动小车、升降支架、支撑台；升降支架固定在移动小车的上部，支撑台固定在升降支架顶部，移动小车下部设置有滚轮。进一步：锭模的锭型选用长方体、正方体、棱柱、棱台、圆柱、棱锥、球形或者半球形，单锭重量在1kg-100kg之间。与现有技术相比，本发明技术效果包括：1、能够保证出金属过程顺利，产品质量均匀稳定、纯度高，适用于大型稀土电解槽工业应用。本发明实现了出金属装置小型化、轻量化，出金属过程机械化、工业化，能够快速实现金属出炉；出金属过程不需要外部加热，操作简单，缩短了出炉时间，降低了炉温波动，减轻了工人劳动强度，提高了产品的稳定性，产品夹杂少、纯度高，在10ka规模及以上大型稀土电解槽的生产中应用前景广阔。2、吸管与铸锭室金属密封连接技术。吸管与铸锭室之间需要密封连接以保证铸锭室内真空度，保证吸铸过程顺畅。3、采用单向浇注方式减少了产品夹杂，产品纯度高，产品质量均匀稳定。即吸铸过程只吸铸金属不吸铸电解质。4、经济效益显著。项目自主创新研制了出金属系统并开发了出金属工艺，工业应用表明：出炉时间10-60s，出炉后炉温波动＜30℃，增加产量2％以上，收率提高0.3％以上，产品合格率100％，产品质量均匀稳定，纯度高。以年产2.2万吨稀土(镨钕)金属计算，可增加产量440吨，按照33万元/吨金属价格计算，新增产值14520万元，生产金属利润按照1万元/吨计算，新增利润440万元，新增税收112万元。另外，应用研究成果可以减少电解质的机械损失，金属收率提高0.3％，可节省原料3kg/吨金属，全年累计节省原料66吨，按照26万元/吨氧化物计算，节省原料成本1716万元，经济效益显著。通过该项目的实施，出炉时间较传统出炉缩短50-75％，增加了有效电解时间，缩小出炉温度波动范围，使炉况更加稳定，同时产品质量、一致性可大幅提高。项目推广后，预期增加产量2％，提高收率0.3％，按照生产每1000吨镨钕合金计算，可增加产量20吨，新增产值800万元，通过提高金属收率新增利润120万元，经济效益显著。项目研究成果推广一方面可改变传统人工舀出的出金属方式，使稀土电解出炉实现机械化，降低了劳动强度，缩短了出炉时间，炉况更加稳定，提高了产品质量和一致性；另一方面可以为北方稀土转型升级、节能降耗提供重要技术支撑，对北方稀土熔盐电解制备稀土金属工艺整体优化具有重要的现实意义和经济价值，对我国稀土产业发展影响深远。全国诸多稀土生产企业都在挖潜增效，机械出金属项目的实施能够实现机械化，不仅能够降低劳动强度，而且能够为创造友好的电解环境奠定基础，使稀土行业走入良性、健康发展的轨道，对推动稀土产业在我国的发展具有重要的导向意义，发展前景广阔。附图说明图1是本发明中大型稀土熔盐电解槽出金属装备的结构示意图。具体实施方式下面参考示例实施方式对本发明技术方案作详细说明。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。如图1所示，是本发明中大型稀土熔盐电解槽出金属装备的结构示意图。大型稀土熔盐电解槽出金属装备，包括：真空装置、惰性气体罐4、铸锭装置和移动升降平台。真空装置给铸锭室5提供负压环境，包括：真空泵1、管道2、真空罐3，真空泵1通过管道2与真空罐3相连接。铸锭装置，包括：铸锭室5、锭模6、吸管7，锭模6放置在铸锭室5内，铸锭室5为密闭结构，吸管7与铸锭室5采用金属密封连接。铸锭装置放置在移动升降平台8上。真空罐3和惰性气体罐4分别通过管道2与铸锭室5连接。铸锭室5的形状选用中空的长方体、正方体或球形，其上部设有观察窗口(为了保持负压，便于观察，观察窗口设置有密封玻璃)。移动升降平台可以实现上下、前后、左右移动。移动升降平台8包括：移动小车、升降支架、支撑台；升降支架固定在移动小车的上部，支撑台固定在升降支架顶部；移动小车下部设置有滚轮。吸铸过程中无需对锭模和吸管进行辅助加热。锭模6的锭型可以为长方体、正方体、棱柱、棱台、圆柱、棱锥、球形、半球形等任何形状，单锭重量可以为1kg-100kg之间任意重量。大型稀土熔盐电解槽出金属装备适用于熔盐电解制备镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、饵、铥、镱、镥、钇、钪中单一金属、二元以上合金，及与铁、镍、铜、镁、铝、锌、钴、铌、钛、锆、锰合金。工作过程如下：1、通过真空泵1抽真空，使得铸锭室5保持负压；2、通过惰性气体罐4向铸锭室5充入惰性气体；3、真空泵1继续抽真空，在负压下，吸管7将液态稀土金属或者合金吸入锭模6，液态稀土金属或者合金在锭模6上进行冷却成坯料。实施例1：大型稀土熔盐电解槽出金属装备在9600安培氟化物体系电解槽进行，电解金属为镨钕合金。锭模6采用铸铁锭模，锭型为直径60mm，高度10cm圆柱形，吸管7的材质采用钛。共吸铸金属59.2kg，成分分析见表1所示。同时对同一炉人工舀出金属进行分析，见表2所示。表1吸铸镨钕产品分析结果表(％)炉号licfalsitifemorew6440.00220.0150.0270.017＜0.010＜0.00500.19＜0.005099.83＜0.0050表2人工舀出镨钕产品分析结果表(％)炉号licfalsitifemorew6440.00720.0280.0690.020＜0.010＜0.00500.22＜0.005099.13＜0.0050实施例2：大型稀土熔盐电解槽出金属装备在12000安培氟化物体系电解槽进行，电解金属为镧。锭模6采用铸铁锭模，锭型为80mm×80mm×80mm立方体形，吸管7的材质采用铌。共吸铸金属70.8kg，成分分析见表3所示。同时对同一炉人工舀出金属进行分析，见表4所示。表3吸铸镧产品分析结果表(％)炉号licfalsinbfemorew6410.00230.0150.0540.016＜0.0100.00540.18＜0.005099.89＜0.0050表4人工舀出镧产品分析结果表(％)炉号licfalsinbfemorew6410.00820.0250.0780.016＜0.010＜0.00500.26＜0.005099.22＜0.0050实施例3：大型稀土熔盐电解槽出金属装备在10500安培氟化物体系电解槽进行，电解金属为铈。锭模6采用铸铁锭模，锭型为85mm×90mm×50mm长方体形，吸管7的材质采用钛。共吸铸金属53.5kg，成分分析见表5所示。同时对同一炉人工舀出金属进行分析，见表6所示。表5吸铸铈产品分析结果表(％)炉号licfalsitifemorew6450.00260.0150.0240.018＜0.010＜0.00500.2＜0.005099.81＜0.0050表6人工舀出铈产品分析结果表(％)炉号licfalsitifemorew6450.00790.0240.0840.018＜0.010＜0.00500.28＜0.005099.19＜0.0050实施例4：大型稀土熔盐电解槽出金属装备在10000安培氟化物体系电解槽进行，电解金属为钕。锭模6采用铸铁锭模，锭型为直径80mm球形，吸管7的材质采用钛。共吸铸金属57.6kg，成分分析见表7所示。同时对同一炉人工舀出金属进行分析，见表8所示。表7吸铸钕产品分析结果表(％)炉号licfalsitifemorew6500.00270.0150.0250.012＜0.010＜0.00500.24＜0.005099.84＜0.0050表8人工舀出钕产品分析结果表(％)炉号licfalsitifemorew6500.00850.0210.0740.020＜0.010＜0.00500.24＜0.005099.24＜0.0050实施例5：大型稀土熔盐电解槽出金属装备在11500安培氟化物体系电解槽进行，电解金属为混合稀土。锭模6采用铸铁锭模，锭型为80mm×95mm×60mm长方体形，吸管7的材质采用铌。共吸铸金属69.5kg，成分分析见表9所示。同时对同一炉人工舀出金属进行分析，见表10所示。表9吸铸混合稀土金属产品分析结果表(％)炉号licfalsinbfemorew6540.00220.0150.0220.013＜0.010＜0.00500.25＜0.005099.82＜0.0050表10人工舀出混合稀土金属产品分析结果表(％)炉号licfalsinbfemorew6540.00630.0250.0560.024＜0.010＜0.00500.27＜0.005099.34＜0.0050实施例6：大型稀土熔盐电解槽出金属装备在9800安培氟化物体系电解槽进行，电解金属为镧铁合金。锭模6采用铸铁锭模，锭型为70mm×80mm×85mm长方体形，吸管7的材质采用钛。共吸铸金属57.8kg，成分分析见表10所示。同时对同一炉人工舀出金属进行分析，见表11所示。表10吸铸镧铁合金产品分析结果表(％)炉号licfalsitifemorew6550.00240.0180.0260.010＜0.010＜0.005085.4＜0.005014.55＜0.0050表11人工舀出镧铁合金产品产品分析结果表(％)炉号licfalsitifemorew6550.00720.0240.0580.013＜0.010＜0.005085.36＜0.005014.50＜0.0050本发明所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。当前第1页12