本发明涉及一种提高熔盐电解反应中石墨坩埚使用寿命的方法。
背景技术：
：稀土金属的生产主要采用熔盐电解的方法进行，电解时采用氟化物熔盐电解体系，使用的设备是3000～8000安的中型电解槽和万安以上的大型电解槽。该设备的具体结构，可参阅本申请人之前申报的专利“一种生产稀土金属单质及其合金的自转式电解生产设备”(申请号为201711216252.8)。电解反应的进行，引起石墨坩埚消耗，降低了石墨坩埚的使用寿命。由于稀土电解是在低压大电流、高温环境下进行的，熔盐温度高达1100°左右，存在着各种物理场(包括电场、流场、温度场等)，而且该熔盐具有高腐蚀性，很难通过直观的方式，直接观察和测量相关数据，确定影响石墨坩埚消耗的因素。技术实现要素：针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种处理过程简单安全、成本低的提高熔盐电解反应中石墨坩埚使用寿命的方法。为了实现上述目的，本发明采用的一种提高熔盐电解反应中石墨坩埚使用寿命的方法，包括以下步骤：1)搭建熔盐电解炉时，将无裂缝的石墨坩埚放置在电解炉内，然后在石墨坩埚的上侧由下至上依次放置刚玉垫圈、台板，刚玉垫圈与台板间用耐火土和耐火水泥封闭一圈，其中耐火土的用量占耐火土和耐火水泥总量的30～50％；2)熔盐电解反应开始前，将无裂纹的石墨坩埚加热到450-600℃干燥5-10min；3)石墨坩埚干燥冷却后，然后安装阳极片，控制阳极片的上下端均与石墨坩埚的侧壁间距为5-12mm；4)再在熔盐电解炉内安装阴极片，阴极片垂直放置在阳极片之间，且阴极片的下部与金属收集器距离为3-8cm；5)电解反应过程中，在熔盐电解炉的炉口进行尾气回收。作为改进，所述步骤3)中采用石墨作为阳极片。作为改进，所述步骤4)中的阴极片采用金属w、mo、钛中的任一种。作为改进，所述步骤5)中，采用的电解温度为1000-1100℃。作为改进，当采用6000a的中型电解槽进行熔盐电解反应时，采用的电解槽型号为d715x560、d715x410、d715x590中的任一种，且电解槽的厚度为120-130mm。与现有技术相比，本发明通过优化石墨坩埚结构，降低其中下部的消耗，提高使用寿命，间接提高产品质量，可显著降低生产成本，提高企业经济效益，具有重要意义。附图说明图1为本发明的结构示意图；图中：1、熔盐电解炉，2、石墨坩埚，3、金属收集器，4、阴极片，5、阳极片。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的
技术领域：
的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。如图1所示，一种提高熔盐电解反应中石墨坩埚使用寿命的方法，包括以下步骤：1)搭建熔盐电解炉1时，将无裂缝的石墨坩埚2放置在电解炉内，然后在石墨坩埚2的上侧由下至上依次放置刚玉垫圈、台板，刚玉垫圈与台板间用耐火土和耐火水泥封闭一圈，其中耐火土的用量占耐火土和耐火水泥总量的30～50％，降低上炉口裸露发生的氧化反应消耗；2)熔盐电解反应开始前，将无裂纹的石墨坩埚2加热到450-600℃干燥5-10min；3)石墨坩埚2干燥冷却后，然后安装阳极片5，控制阳极片5的上下端均与石墨坩埚2的侧壁间距为5-12mm，通过阳极片上下与石墨坩埚的距离保持一致，确保阳极片不会与石墨坩埚发生接触，避免石墨坩埚阳极化而参与电解发生消耗，以提高石墨坩埚使用寿命；另外，间距过小时，使金属的溶解损失和二次作用加剧，同时阳极产物和高价离子也易于到阴极区或在印上被还原；间距过大槽电压升高，电能消耗增加，电解质容易过热，使金属的溶解和电解质的挥发增加，对电流效率不利；4)再在熔盐电解炉1内安装阴极片4，阴极片4垂直放置在阳极片5之间，且阴极片的下部与金属收集器的距离为3-8cm；5)电解反应过程中，在熔盐电解炉1的炉口进行尾气回收，增强尾气回收能力，提高原料的回收率和尾气处理能力。作为实施例的改进，所述步骤3)采用石墨作为阳极片。作为实施例的改进，所述步骤4)中的阴极片采用金属w、mo、钛中的任一种。作为实施例的改进，所述步骤5)中采用的电解温度为1000-1100℃。稀土金属的反应活性随温度的升高而增强，电解操作温度主要取决于稀土金属的熔点、电解质的性质、金属与溶体分离的程度和电流效率。电解温度过低，熔盐的粘稠度过大，电导下降，表面张力增加，对析出金属不利，而且电解温度低，将稀土氧化物在电解质中的溶解度和溶解速度降低，影响电解正常进行；电解温度过高，金属的二次作用加剧，引起金属在电解质中的溶解度增大，加剧了溶体与槽衬和电极之间的互相作用，增加了电解槽料对产品的污染。掌握操作温度的原则是保证电解正常的前提下，尽量在较低的温度下操作。作为实施例的改进，当采用6000a的中型电解槽进行熔盐电解反应时，采用的电解槽型号为d715x560、d715x410、d715x590中的任一种，且电解槽的厚度为120-130mm。实施例1一种提高熔盐电解反应中石墨坩埚使用寿命的方法，包括以下步骤：1)搭建熔盐电解炉时，将无裂缝的石墨坩埚放置在电解炉内，然后在石墨坩埚的上侧由下至上依次放置刚玉垫圈、台板，刚玉垫圈与台板间用30％的耐火土和70％的耐火水泥封闭一圈；2)熔盐电解反应开始前，选择无裂纹的石墨坩埚2加热到450℃干燥10min，石墨坩埚2的型号为d715x560；3)石墨坩埚干燥冷却后，然后安装石墨阳极片，控制石墨阳极片的上下端均与石墨坩埚2的侧壁间距为8mm；4)再在熔盐电解炉内安装用金属w制成的阴极片4，阴极片4垂直放置在阳极片5之间，且阴极片的下部与金属收集器的距离为3cm；4)电解反应(电解温度为1000℃)过程中，在熔盐电解炉的炉口进行尾气回收，可以安装本申请人之前申报的熔盐电解废气收集装置(申请号为201720931313.8)。实施例2一种提高熔盐电解反应中石墨坩埚使用寿命的方法，包括以下步骤：1)搭建熔盐电解炉1时，将无裂缝的石墨坩埚放置在电解炉内，然后在石墨坩埚的上侧由下至上依次放置刚玉垫圈、台板，刚玉垫圈与台板间用40％的耐火土和60％的耐火水泥封闭一圈；2)熔盐电解反应开始前，选择无裂纹的石墨坩埚2加热到550℃干燥8min，石墨坩埚2的型号为d715x410；3)石墨坩埚2干燥冷却后，然后在熔盐电解炉1内安装石墨阳极片，控制石墨阳极片的上下端均与石墨坩埚2的侧壁间距为10mm；3)再在熔盐电解炉1内安装用金属mo制成的阴极片4，阴极片4垂直放置在阳极片5之间，且阴极片的下部与金属收集器的距离为5cm；4)电解反应(电解温度为1100℃)过程中，在熔盐电解炉的炉口进行尾气回收，可以安装本申请人之前申报的熔盐电解废气收集装置(申请号为201720931313.8)。实施例3一种提高熔盐电解反应中石墨坩埚使用寿命的方法，包括以下步骤：1)搭建熔盐电解炉1时，将无裂缝的石墨坩埚放置在电解炉内，然后在石墨坩埚2的上侧由下至上依次放置刚玉垫圈、台板，刚玉垫圈与台板间用50％的耐火土和50％的耐火水泥封闭一圈；2)熔盐电解反应开始前，选择无裂纹的石墨坩埚2加热到600℃干燥5min，石墨坩埚2的型号为d715x590；3)石墨坩埚2干燥冷却后，然后安装石墨阳极片，控制石墨阳极片的上下端均与石墨坩埚2的侧壁间距为12mm；4)再在熔盐电解炉1内安装用金属钛制成的阴极片4，阴极片4垂直放置在阳极片5之间，且阴极片的下部与金属收集器的距离为8cm；5)电解反应过程中，在熔盐电解炉的炉口进行尾气回收，可以安装本申请人之前申报的熔盐电解废气收集装置(申请号为201720931313.8)。采用实施例1-3中的方法，与现有常规电解反应中石墨坩埚，每组各选用30组进行对比，分析使用寿命的变化。具体如下表1。表1不同电解反应中石墨坩埚的寿命电解方法常规实施例1实施例2实施例3平均石墨坩埚的寿命/天140185170175分析表1的内容可知，采用本发明的方法，能延长石墨坩埚的寿命达20％以上；以d600x630石墨坩埚为例，其单价由之前的6500元/个上升到如今的15000元/个，本发明的方法能明显的降低企业的生产成本。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12