一种稀土电解槽修补糊及不停炉修补方法与流程

本发明属于稀土电解技术领域，具体地说，涉及一种稀土电解槽修补糊及不停炉修补方法。

背景技术：

在稀土电解过程中，稀土电解槽往往会被消耗，例如申请号为201910558107.0的中国发明专利申请一种稀土电解坩埚的破损修补方法，其提供了一种坩埚损耗的发现方法和修补方法，然而稀土电解槽的消耗不仅仅是坩埚发生损耗，其石墨槽上沿也极易发生损耗，目前，90％以上的稀土金属及合金是由氧化物-氟盐体系电解法制备而成，由于氟盐体系具有熔点高、腐蚀性强等特点，工业上采用耐高温、耐腐蚀的石墨材料作为电解过程盛装氟盐熔体的槽体。实际电解过程中，石墨槽体上端2～5cm槽沿并未被氟盐熔体覆盖，而是裸露在空气中。在高温(石墨槽上沿温度高达700℃～1000℃)环境下，石墨槽上沿快速与空气中氧气反应不断被消耗。随着石墨槽上沿不断被消耗，为防止氟盐熔体溢出，需要不断降低氟盐熔体液面，随着液面的降低，电解效率也大幅降低，进而导致电解加工成本增加，当氟盐熔体液面降低至初始液面的60％以后，考虑成本等综合因素后，只能更换新的石墨槽体。因各个企业所使用石墨槽体大小不同，单价为2～8万元/个，使用寿命为3～8个月，在稀土金属及合金制备过程中，石墨槽体约占加工成本的8～15％。

技术实现要素：

本发明的第一个目的在于提供一种稀土电解槽修补糊，采用石墨粉、无烟煤粉、稀土氟化物相互配合，有效的延长了稀土电解槽的石墨槽的使用寿命。

本发明的第二个目的在于提供一种稀土电解槽修补糊的制备方法，其能安全稳定的生产上述修补糊待用。

本发明的第三个目的在于提供一种稀土电解槽不停炉修补方法，其采用上述修补糊对石墨槽进行修补，可行性强，操作简单，可推广应用。

为了达到上述目的，本发明采用的解决方案是：

一种稀土电解槽修补糊，以重量份计，包括比例为1:3的粘接剂和干料；

其中所述干料包括按重量份数计的如下成分：石墨粉20～27份、无烟煤粉51～55份和稀土氟化物粉18～26份。

本发明的提供一种稀土电解槽修补糊，采用石墨粉、无烟煤粉、稀土氟化物相互配合，在自然焙烧后，形成结构致密的保护层，自身氧化消耗速度慢，对稀土电解槽内的氟盐熔体具备较强的抗腐蚀能力，由于修补糊的存在，使得石墨槽上沿与空气隔离，达到了避免或者延缓石墨槽体上沿的进一步氧化损耗，有效的延长了稀土电解槽的石墨槽的使用寿命。

一种稀土电解槽修补糊的制备方法，按如上所述的稀土电解槽修补糊配制粘接剂和干料，将粘接剂和干料混合后投入容器中加热软化。

本发明的提供一种稀土电解槽修补糊的制备方法，其能安全稳定的生产上述修补糊待用。

一种稀土电解槽不停炉修补方法，修补步骤如下：

s1.按照如上所述的稀土电解槽修补糊的制备方法制备修补糊，待用；

s2.在生产过程中，将距离稀土电解槽的石墨槽体上沿损坏位置最近的阳极块取下，对该损坏位置进行预处理；

s3.将s1步骤软化好的修补糊填充于损坏位置；

s4.将稀土电解槽内的氟盐熔体浇敷于填充的修补糊表面；

s5.将取下的阳极块重新装回稀土电解槽，正常生产，利用氟盐熔体的热辐射将修补糊自然焙烧固化。

本发明的提供一种稀土电解槽不停炉修补方法，其采用上述修补糊对石墨槽进行修补，本发明所使用的修补糊材料价格低廉，修补所使用工具为常规工具，在使用过程中几乎不增加稀土金属或者合金的加工成本，因此，新增成本较小；由于石墨槽上沿损耗速度减慢，槽体内氟化熔体液面高，进而反应的阴阳极表面积大，生产效率高，产量大，可降低均摊成本；此外，因石墨槽体寿命延长，停炉次数大幅减少，不仅降低因停炉带来的经济损失和稀土资源浪费，同时也降低了工人的劳动强度；修补后的石墨槽，能够达到使用强度要求，且使用常规工具，单人便能完成修补工作，方法简便；能够实现不停炉修复，产品质量波动小，产品质量具有较好的稳定性；当电解生产一段时间后，如果发现因修补糊氧化损耗，使得部分石墨槽体上沿暴露在空气中时，可在修补糊损耗位置填补新配置的修补糊材料。如此多次填充修补糊材料，阻碍石墨槽体氧化损耗，可将石墨槽体寿命延长至原先的1.5倍以上；综上所述，本方法可行性强，操作简单，可推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例提供的稀土电解槽的结构示意图；

图标：1-阳极块，2-阴极，3-氟盐熔体，4-炉台板，5-绝缘垫，6-电解槽壳，7-填充物，8-石墨槽体，9-稀土金属/合金收集坩埚，10-损耗位置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例提供的一种稀土电解槽修补糊和一种稀土电解槽不停炉修补方法进行具体说明。

一种稀土电解槽修补糊，以重量份计，包括比例为1:3的粘接剂和干料；其中所述干料包括按重量份数计的如下成分：石墨粉20～27份、无烟煤粉51～55份和稀土氟化物粉18～26份；考虑到要使修补糊具有较好的致密性和硬度，本实施例中，石墨粉至少包括2种以上粒径的石墨粉颗粒，其粒径大小、粒径种类数量以及各种粒径石墨粉质量占比的确定以达到最大密实度为最优。最大密实度的确定依据为weymouth提出的粒子干涉理论，根据该理论确定不同粒径石墨粉的最佳搭配比例，通常石墨粉包括2种或者3种粒径的石墨粉颗粒，石墨粉的粒径范围为0.2mm～4mm，稀土氟化物为实际生产中所采用的氟盐体系组成中的稀土氟化物粉，粒径范围0.05mm～0.5mm；粘接剂为含煤焦油的调质煤沥青或者沥青或者煤焦油。

上述稀土电解槽修补糊的制备方法，按上述稀土电解槽修补糊配制粘接剂和干料，将粘接剂和干料混合后投入容器中加热软化；容器为设有减压阀的封闭容器，以防止加热过程压力过大损坏容器或者存在其它安全隐患，所述加热的温度为100℃～300℃，加热的时长大于等于10min。

一种稀土电解槽不停炉修补方法，修补步骤如下：

s1.按照上述稀土电解槽修补糊的制备方法制备修补糊，待用；

s2.在生产过程中，将距离稀土电解槽的石墨槽体8上沿损坏位置10最近的阳极块1取下，对该损坏位置10进行预处理，预处理操作为：使用常规工具，例如钩子、铲子等，将损坏位置10的不紧固的残留物清除，然后平整凹凸不平处；

s3.使用常规工具，例如勺子、铲子等，将s1步骤软化好的修补糊填充于损坏位置10；此步骤视损坏位置10的大小进行单次或者多次填充，填充过程中，使用常规工具，例如杵棒，将修补糊填充紧实。

s4.使用常规工具，例如勺子等，将稀土电解槽内的氟盐熔体浇敷于填充的修补糊表面；采用氟盐熔体浇敷后，是修补糊快速达到一种平衡，并且高温的氟盐熔体遇温度较低的修补糊后，快速再修补糊表面凝结形成一层薄膜，起到对修补糊的保护作用，避免修补糊在短时间内被氧化成孔隙结构，从而导致掉渣，使石墨粉和无烟煤粉落入熔盐体系，污染熔盐；

s5.将取下的阳极块1重新装回稀土电解槽，正常生产，利用氟盐熔体的热辐射将修补糊自然焙烧固化。

实施例1

一种稀土电解槽修补糊，以重量份计，包括按重量份数计的如下成分：含煤焦油的调质煤沥青33份，石墨粉27份、无烟煤粉54份、稀土氟化物粉19份，其中石墨粉选取粒径为0.2mm和4mm的石墨粉混合物，0.2mm的石墨粉的搭配占比为28％，4mm的石墨粉的搭配占比72％。

采用上述稀土电解槽不停炉修补方法及本实施例提供的稀土电解槽修补糊对稀土镝铁合金的电解槽进行修补，修补后石墨槽体损耗速度明显减缓。

所填补的修补糊材料在第21天左右出现较为明显损耗，且少量石墨槽体上沿裸露于空气中，裸露位置当量直径约1～2cm。然后使用该种修补糊料对石墨槽体进行了再次修补，经多次修补后，该石墨槽体寿命由原先4个月左右延长至6个月8天，寿命延长至原先的1.5倍左右。

实施例2

一种稀土电解槽修补糊，以重量份计，包括按重量份数计的如下成分：含煤焦油的调质煤沥青33份，石墨粉26份、无烟煤粉54份、稀土氟化物粉20份，其中石墨粉选取粒径为0.2mm和4mm的石墨粉混合物，0.2mm的石墨粉的搭配占比为28％，4mm的石墨粉的搭配占比72％。

采用上述稀土电解槽不停炉修补方法及本实施例提供的稀土电解槽修补糊对稀土镝铁合金的电解槽进行修补，修补后石墨槽体损耗速度明显减缓。

所填补的修补糊材料在第25天左右出现较为明显损耗，且少量石墨槽体上沿裸露于空气中，裸露位置当量直径约1～2cm。然后使用该种修补糊料对石墨槽体进行了再次修补，经多次修补后，该石墨槽体寿命由原先4个月左右延长至6个月25天，寿命延长至原先的1.7倍左右。

实施例3

一种稀土电解槽修补糊，以重量份计，包括按重量份数计的如下成分：含煤焦油的调质煤沥青33份，石墨粉24份、无烟煤粉54份、稀土氟化物粉22份，其中石墨粉选取粒径为0.2mm和3.5mm的石墨粉混合物，0.2mm的石墨粉的搭配占比为30％，4mm的石墨粉的搭配占比70％。

采用上述稀土电解槽不停炉修补方法及本实施例提供的稀土电解槽修补糊对稀土金属镧的电解槽进行修补，修补后石墨槽体损耗速度明显减缓。

所填补的修补糊材料在第33天左右出现较为明显损耗，且少量石墨槽体上沿裸露于空气中，裸露位置当量直径约1～2cm。然后使用该种修补糊料对石墨槽体进行了再次修补，经多次修补后，该石墨槽体寿命由原先7个月左右延长至11个月24天，寿命延长至原先的1.7左右。

实施例4

一种稀土电解槽修补糊，以重量份计，包括按重量份数计的如下成分：含煤焦油的调质煤沥青33份，石墨粉23份、无烟煤粉54份、稀土氟化物粉23份，其中石墨粉选取粒径为0.2mm和3.5mm的石墨粉混合物，0.2mm的石墨粉的搭配占比为30％，4mm的石墨粉的搭配占比70％。

采用上述稀土电解槽不停炉修补方法及本实施例提供的稀土电解槽修补糊对稀土金属镧的电解槽进行修补，修补后石墨槽体损耗速度明显减缓。

所填补的修补糊材料在第36天左右出现较为明显损耗，且少量石墨槽体上沿裸露于空气中，裸露位置当量直径约1～2cm。然后使用该种修补糊料对石墨槽体进行了再次修补，经多次修补后，该石墨槽体寿命由原先7个月左右延长至12个月20天，寿命延长至原先的1.8倍左右。

实施例5

一种稀土电解槽修补糊，以重量份计，包括按重量份数计的如下成分：含煤焦油的调质煤沥青33份，石墨粉21份、无烟煤粉54份、稀土氟化物粉25份，其中石墨粉选取粒径为0.2mm和4mm的石墨粉混合物，0.2mm的石墨粉的搭配占比为28％，4mm的石墨粉的搭配占比72％。

采用上述稀土电解槽不停炉修补方法及本实施例提供的稀土电解槽修补糊对稀土镨钕合金的电解槽进行修补，修补后石墨槽体损耗速度明显减缓。

所填补的修补糊材料在第42天左右出现较为明显损耗，且少量石墨槽体上沿裸露于空气中，裸露位置当量直径约1～2cm。然后使用该种修补糊料对石墨槽体进行了再次修补，经多次修补后，该石墨槽体寿命由原先8个月左右延长至14个月8天，寿命延长至原先的1.8倍左右。

实施例6

一种稀土电解槽修补糊，以重量份计，包括按重量份数计的如下成分：含煤焦油的调质煤沥青33份，石墨粉20份、无烟煤粉54份、稀土氟化物粉26份，其中石墨粉选取粒径为0.2mm和4mm的石墨粉混合物，0.2mm的石墨粉的搭配占比为28％，4mm的石墨粉的搭配占比72％。

采用上述稀土电解槽不停炉修补方法及本实施例提供的稀土电解槽修补糊对稀土镨钕合金的电解槽进行修补，修补后石墨槽体损耗速度明显减缓。

所填补的修补糊材料在第45天左右出现较为明显损耗，且少量石墨槽体上沿裸露于空气中，裸露位置当量直径约1～2cm。然后使用该种修补糊料对石墨槽体进行了再次修补，经多次修补后，该石墨槽体寿命由原先8个月左右延长至14个月23天，寿命延长至原先1.8倍左右。

对比例1

一种稀土电解槽修补糊，以重量份计，包括按重量份数计的如下成分：含煤焦油的调质煤沥青33份，石墨粉27份、无烟煤粉54份，其中石墨粉选取粒径为0.2mm和4mm的石墨粉混合物，0.2mm的石墨粉的搭配占比为28％，4mm的石墨粉的搭配占比72％。

采用上述稀土电解槽不停炉修补方法及本实施例提供的稀土电解槽修补糊对稀土镝铁合金的电解槽进行修补，修补后石墨槽体损耗速度明显减缓。

所填补的修补糊材料在第4天左右出现较为明显损耗，且少量石墨槽体上沿裸露于空气中，裸露位置当量直径约1～2cm。然后使用该种修补糊料对石墨槽体进行了再次修补，经多次修补后，该石墨槽体寿命由原先4个月左右延长至4个月20天。

相比于实施例1，本对比例的修补糊不含有稀土氟化物粉，该修补糊材料出现明显损耗的时间大大的缩短，必将导致修补次数的增加，进而增加人工投入，若不及时进行修补，将导致石墨槽更严重的损耗。

对比例2

一种稀土电解槽修补糊，以重量份计，包括按重量份数计的如下成分：含煤焦油的调质煤沥青33份，石墨粉27份、无烟煤粉54份、冶金焦19份，其中石墨粉选取粒径为0.2mm和4mm的石墨粉混合物，0.2mm的石墨粉的搭配占比为28％，4mm的石墨粉的搭配占比72％。

采用上述稀土电解槽不停炉修补方法及本实施例提供的稀土电解槽修补糊对稀土镝铁合金的电解槽进行修补，修补后石墨槽体损耗速度明显减缓。

所填补的修补糊材料在第18天左右出现较为明显损耗，且少量石墨槽体上沿裸露于空气中，裸露位置当量直径约1～2cm。然后使用该种修补糊料对石墨槽体进行了再次修补，经多次修补后，该石墨槽体寿命由原先4个月左右延长至5个月15天。

相比于实施例1，本对比例的修补糊用冶金焦替代稀土氟化物粉，该修补糊材料出现明显损耗的时间有所缩短，其也会导致修补次数的增加，进而增加人工投入，若不及时进行修补，将导致石墨槽更严重的损耗，但是采用该修补糊最大的缺点为引入了其他的金属，该金属会优先被还原而存在于稀土金属及合金中，造成稀土金属及合金产品污染。

对比例3

一种稀土电解槽修补糊，以重量份计，包括按重量份数计的如下成分：含煤焦油的调质煤沥青33份，石墨粉27份、无烟煤粉54份、稀土氟化物粉19份，其中石墨粉选取粒径为0.2mm和4mm的石墨粉混合物，0.2mm的石墨粉的搭配占比为28％，4mm的石墨粉的搭配占比72％。

采用上述不包括步骤s4的稀土电解槽不停炉修补方法及本实施例提供的稀土电解槽修补糊对稀土镝铁合金的电解槽进行修补，修补后石墨槽体损耗速度明显减缓。

所填补的修补糊材料在第2天左右出现较为明显损耗，且少量石墨槽体上沿裸露于空气中，裸露位置当量直径约1～2cm。然后使用该种修补糊料对石墨槽体进行了再次修补，经多次修补后，该石墨槽体寿命由原先4个月左右延长至5个月。

相比于实施例1，本对比例的在修补时未采用氟盐熔体浇敷修补糊表面，导致该修补糊材料出现明显损耗的时间大大的缩短，导致修补次数的增加，进而增加人工投入，若不及时进行修补，将导致石墨槽更严重的损耗。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。