本实用新型涉及一种电化学还原固态氧化物的电极物料分离装置。
背景技术：
电化学还原固态氧化物或者含固态氧化物的混合物是一种制备金属或准金属及其相应化合物粉末的新方法。这种方法首先将固态氧化物或者含固态氧化物的混合物压制成一定形状及强度的多孔极片，然后将该多孔极片与集流体组装为阴极置于熔盐中，以消耗型阳极或者惰性阳极为对电极，通过恒流、恒压或者恒电位方式进行电解。电解所使用的熔盐通常是氯化物，如氯化钙、氯化钠及氯化镁等。电解过程中，固态氧化物或者含固态氧化物中的氧化物脱氧还原，最终形成相应的金属或准金属及其相应化合物。生成的产物以固体状态并以类似于初始多孔电极的结构形式存在于阴极。自熔盐中提出阴极置于气氛保护中冷却至室温，然后通过处理得到粉末状产物。阴极产物提出熔盐时具有初始多孔电极的结构不为粉末状，如何将其粉化是获得最终产物的关键之一。同时，提出熔盐的阴极还带有凝固的熔盐、集流体等杂质，如何分离杂质也是亟待解决的问题。另一个问题是，还原后的阴极片也存在未还原充分的部分，如何分离这一部分也同样需要解决。
图1是现有电化学还原固态氧化物或者含固态氧化物的混合物的电化学还原工艺流程示意图(G.Z.Chen，E.Gordo and D.J Fray，Metall.Mater.Trans.B，2004，35，223.)。该工艺中，片状阴极通过球磨过程粉化，但对该粉化设备及分级装置并无具体设计。另外，如果采用球磨的方式将会使大块的集流体结构件及未还原充分的极片部分同时破碎，难以分离。除此之外，由于阴极产物带出的熔盐多是氯化物，容易吸潮，对球磨装置的环境控制及耐腐蚀性要求较高，不利于实际操作。因此，需要开发出一款能够同时粉化极片并分离熔盐及大片集流体的装置。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种含固态氧化物的电解产物用粉化及分离装置。使用该装置用于处理电化学还原固态氧化物后获得的阴极片，可将阴极片上的产物金属快速粉化，并与未还原金属氧化物、熔盐和集流体实现有效分离。
为实现上述目的，本实用新型包括如下技术方案：
一种含固态氧化物的电解产物用粉化及分离装置，包括支架1、控制箱2、气缸3、载物框4、筛料篮5和浆料桶6；
支架1上固定控制箱2和气缸3；气缸3置于浆料桶6上方，气缸3的活塞运动方向垂直于水平方向；载物框4上部与活塞固定连接，能够随活塞的运动进行上下垂直运动；载物框4垂直置于浆料桶6上方，且载物框4下半部置于浆料桶6内；载物框4底部设置底板41，底板41上具有多个通孔411，每个通孔411的孔道内具有磁铁412；筛料篮5固定于底板41上，且位于浆料桶6内部。
如上所述的含固态氧化物的电解产物用粉化及分离装置，优选地，所述浆料桶6具有供气孔，连接供气装置。
如上所述的含固态氧化物的电解产物用粉化及分离装置，优选地，所述筛料篮5外周覆盖筛网，该筛网的孔径为10～50目。
如上所述的含固态氧化物的电解产物用粉化及分离装置，优选地，所述通孔411的孔径为10～100mm。
本实用新型的工作原理如下：
固态氧化物或者含固态氧化物的混合物电化学还原所使用的熔盐多为氯化物，如氯化钙、氯化钠及氯化镁等。这些盐均能溶解于水。因此，可以使用水溶解氯化物盐，从而在产物阴极片中分离出凝固的熔盐。脱氧过程中，固态氧化物会产生体积收缩，初始多孔电极中颗粒之间产生缝隙，熔盐的流动性使缝隙加大并填充缝隙。未脱氧还原的固态氧化物颗粒之间仍保持原始的接触界面，熔盐不易填充于颗粒间的缝隙，颗粒间仍直接保持物理或者化学连接。当填充于颗粒缝隙间的熔盐溶解于水，水进入颗粒间的缝隙使颗粒分开，极片将在水中自然粉化。未还原部分则由于颗粒间仍保持较强的物理或化学作用不能充分粉化，保持片状。使用水的溶解作用及冲击作用即可使阴极极片粉化并分离未还原部分。对于大规模的阴极片处理，如何加快熔盐的溶解速率是加速粉化的关键因素，目前还未见大规模处理设备的报道。对于片状的未还原阴极片及集流体，可以采用筛网进行分级与产物进行分离，通过筛网的磁性杂质可以被底部的磁铁吸附并提出去除。
本实用新型的有益效果在于以下几个方面：
1.该装置通过电动程序及气缸垂直运动可控调节阴极片载物篮的振动频率及振动幅度，控制固态氧化物或者含固态氧化物的混合物电化学还原阴极片在水中的运动，往复运动增强极片表面的溶剂水的对流作用，提高熔盐溶解速率，水流冲击加速粉化。与将极片静置于水中相比，粉化速率提升约4倍。
2.水流的冲击作用不会使集流体结构件及未电解极片粉化，粉化物料随水流的对流作用与未电解极片和集流体机构件分离，尺寸小于筛料篮网孔孔径的颗粒将脱离筛料篮进入浆料中，使用可拆卸筛料篮有效调节分级筛目数，控制粉化物粒径。
3.集流体结构件具有磁性，并且比重较大，尺寸小于筛料篮孔径的颗粒将由框架底部孔洞方向进入浆料。处于孔洞中的磁体将吸附磁性颗粒，减少浆料中的杂质含量。使用磁体后，产物中金属铁及铬的含量下降约60～75％。
附图说明
图1是现有技术中电化学还原固态氧化物或者含固态氧化物的混合物的电化学还原工艺流程示意图。
图2是本实用新型一种优选技术方案的结构示意图。
图3是载物框结构示意图。
图4是载物框底板结构示意图。
图5是筛料篮结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图2所示，含固态氧化物的电解产物用粉化及分离装置包括支架1、控制箱2、气缸3、载物框4、筛料篮5和浆料桶6。
支架1上固定控制箱2和气缸3。气缸3置于浆料桶6上方，气缸3的活塞运动方向垂直于水平方向。载物框4上部与活塞固定连接，能够随活塞的运动进行上下垂直运动。载物框4垂直置于浆料桶6上方，且载物框4下半部置于浆料桶6内。
如图3和图4所示，载物框4底部设置底板41，底板41上具有多个通孔411，通孔411的孔径为10～100mm，每个通孔411的孔道内具有磁铁412。
如图5所示，筛料篮5用于盛装固态氧化物的电解产物极片，筛料篮5外周覆盖筛网，筛网的孔径为10～50目。筛料篮固定于底板41上，且位于浆料桶6内部。
浆料桶6上具有供气孔，连接供气装置。
该装置操作过程如下：1、将磁铁安置在载物框圆形通道中；2、将电解产物极片放置于筛料篮中，然后将其放置于载物框中；3、向浆料桶中加入设定量的纯水，并开启气体阀门，鼓入气体；4、开启控制箱启动按钮，载物框将进行上下往复运动，使得其中的极片不断在水中做上下往复运动，不断的水流冲击将提高氯化钙的溶解速率及极片粉化速率。粉化的颗粒通过筛网进入浆料中，片状未电解极片及集流体件不能粉化，留在筛料篮中从而实现分离作用。磁性杂质在通过载物框底部圆形通道的磁铁时被吸附，与产物分离。
气缸可以采用压缩空气为动力实现上下往复运动，往复振幅由气缸振幅控制，往复频率可以采用超声波谐振电源控制。粉化物料的颗粒粒径可以通过筛料篮筛网目数控制。支架及载物框可采用304不锈钢材质，外部喷涂聚四氟或碳化钨材料防腐。筛料篮支撑架亦可采用不锈钢，并同样可采用聚四氟及碳化钨材料防腐。筛网及浆料桶可采用PVC材质。
以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。