熔盐电解装置的制作方法

本实用新型涉及有色金属材料制备技术领域，尤其是涉及一种熔盐电解装置。

背景技术：

在稀有金属及其合金的熔盐电解方法中，上插阴极法存在电解装置存在上部空间紧张、生产效率低、自动化程度低、工人劳动强度大等弊端。因此常采用液态阴极熔盐电解法生产稀有金属，该方法具有产品成分均匀、金属回收率高、能耗少、成本低等优点。

在液态阴极法电解工艺中，需要严格控制电解析出的稀有金属及合金在液向阴极内的扩散速度，若析出的稀有金属及合金扩散不及时，会在液态阴极形成包覆层，对电解过程产生不利影响，导致电解效率下降。在液态阴极法电解工艺中，对液态金属内部以及熔盐与液态金属界面同时进行搅拌操作，可有效提高稀有金属及合金在液态阴极中的传质效率，进而提高电解效率。

目前工业生产中熔盐电解装置的坩埚与电极位置固定，多采用工人搅拌或在电解槽上部外加机械装置来实现熔盐电解过程中的搅拌操作，人工劳动强度大、操作环境危险、外加装置复杂、电解槽上部空间紧张、搅拌过程中加速熔盐挥发损失，增加生产成本及能耗，对电极正常工作产生影响，不利于规模生产。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种熔盐电解装置，能够实现自动机械搅拌功能，大大地降低了人工劳动强度，避免作业人员在危险环境中操作，不但结构简单便于操作，而且电解效率高，金属回收率高。

根据本实用新型实施例的熔盐电解装置，包括：

加热炉，加热炉包括底壁和自底壁的周边部向上延伸的侧壁，底壁和侧壁限定出炉腔，底壁设有通孔；

连接轴，连接轴竖向穿过通孔且可水平转动，连接轴的上端位于炉腔内，连接轴的下端位于底壁的下方；

坩埚，坩埚设置在炉腔中，坩埚与加热炉之间不接触，坩埚可拆卸地固定在连接轴的上端，坩埚具有上敞口；

搅拌挡板，搅拌挡板穿过坩埚的上敞口，搅拌挡板的下端位于坩埚内，搅拌挡板的上端固定在加热炉的侧壁的顶端；

电极，电极悬设于坩埚中，电极与坩埚之间以及电极与搅拌挡板之间均不接触；

驱动组件，驱动组件与连接轴的下端相连，以驱动连接轴及坩埚同步水平转动。

根据本实用新型实施例的熔盐电解装置，工作过程为：在坩埚中倒入需要进行电解的熔盐电解质，打开加热炉，使得熔盐电解质始终保持液态，启动驱动组件，使得坩埚与连接轴同步水平旋转，由于坩埚水平转动，带动坩埚内的熔盐电解质做旋转运动，熔盐电解质与固定在加热炉上的搅拌挡板相对运动从而变得均匀，通电电极将坩埚中的熔盐电解质电解，由此，在电解过程中利用坩埚水平旋转及搅拌挡板共同作用可以对析出的稀有金属或合金进行搅拌操作；由于坩埚可拆卸地固定在连接轴上，因此在坩埚内的熔盐电解质电解完成后，可以将加热炉、电极和驱动组件关闭，取出坩埚，更换熔盐电解质，之后进行下一轮电解。

根据本实用新型实施例的熔盐电解装置，加热炉将熔盐电解质加热，使之一直处于液态，方便电解过程的进行；驱动组件带动连接轴及坩埚水平旋转，放置在坩埚中的搅拌挡板位置固定，坩埚与搅拌挡板相对运动，由此，在搅拌挡板与坩埚共同作用下能够将熔盐电解质搅拌均匀，有效地提高了稀有金属及合金在液态阴极中的传质效率，进而提高了电解效率，避免了析出的稀有金属及合金扩散不及时，在液态阴极形成包覆层，对电解产生不利影响；坩埚可拆卸地固定在连接轴上，加料和出料操作方便。综上，本实用新型实施例的熔盐电解装置能够实现自动机械搅拌功能，大大地降低了人工劳动强度，避免作业人员在危险环境中操作，不但结构简单便于操作，而且电解效率高，金属回收率高。

根据本实用新型的一个实施例，连接轴的外周面与通孔的内周壁之间不接触。

根据本实用新型的一个实施例，还包括转盘，转盘水平设置在炉腔内，转盘与加热炉之间不接触，转盘的下表面与连接轴的上端固定，坩埚的底部与转盘的上表面可拆卸地固定。

根据本实用新型进一步的实施例，转盘的上表面上形成有定位凹槽或定位凹腔，坩埚的底部设有与定位凹槽或定位凹腔适配的定位块，坩埚的底部与转盘可拆卸地固定方式为定位块配合在定位凹槽或定位凹腔中。

根据本实用新型的一个实施例，搅拌挡板包括上横板和竖板，上横板的一端固定在加热炉的侧壁的顶部，上横板的另一端与竖板的上端固定，竖板穿过坩埚的上敞口，竖板的下端接近于坩埚的底部。

根据本实用新型进一步的实施例，竖板靠近于坩埚的内侧壁。

根据本实用新型再进一步的实施例，搅拌挡板还包括下横板，下横板位于竖板的内侧且接近于坩埚的底部，下横板的一端与竖板的下端固定，下横板的另一端为自由端。

根据本实用新型再进一步的实施例，搅拌挡板有一个或多个。

根据本实用新型的一个实施例，驱动组件包括减速箱和电机，减速箱具有输入端和输出端，减速箱的输入端与电机相连，减速箱的输出端与连接轴的下端相连。

根据本实用新型的一些实施例，还包括导电环，导电环套设在连接轴的外周面上且位于加热炉的底壁的下方，连接轴和坩埚均为导电体，连接轴与导电环之间以及连接轴与坩埚之间均电性连接，导电环与电极的上端分别通过导线与第一电源的正极和负极电性连接。

根据本实用新型的一些实施例，电极包括正电极和负电极，正电极和负电极间隔开地设置，正电极的下端和负电极的下端接近于坩埚的底部，正电极的上端和负电极的上端分别通过导线与第二电源的正极和负极电性连接。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型一个实施例的熔盐电解装置的结构示意图。

图2为本实用新型另一个实施例的熔盐电解装置的结构示意图。

图3为图1和图2的转盘的俯视示意图。

图4为图1和图2的转盘的侧视示意图。

图5为图1和图2的坩埚的侧视示意图。

附图标记：

熔盐电解装置1000

加热炉1

底壁101侧壁102炉腔103通孔104

连接轴2

搅拌挡板3

上横板301竖板302下横板303

转盘4

定位凹槽401

坩埚5

定位块501

驱动组件6

减速箱601电机602

第一电源7第二电源8导电环9

电极10

正电极1001负电极1002

导线11熔盐电解质12

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合图1至图5来描述根据本实用新型实施例的熔盐电解装置1000。

如图1至5所示，根据本实用新型实施例的熔盐电解装置1000，包括加热炉1、连接轴2、坩埚5、搅拌挡板3、电极10和驱动组件6，加热炉1包括底壁101和自底壁101的周边部向上延伸的侧壁102，底壁101和侧壁102限定出炉腔103，底壁101设有通孔104；连接轴2竖向穿过通孔104且可水平转动，连接轴2的上端位于炉腔103内，连接轴2的下端位于底壁101的下方；坩埚5设置在炉腔103中，坩埚5与加热炉1之间不接触，坩埚5可拆卸地固定在连接轴2的上端，坩埚5具有上敞口；搅拌挡板3穿过坩埚5的上敞口，搅拌挡板3的下端位于坩埚5内，搅拌挡板3的上端固定在加热炉1的侧壁102的顶端；电极10悬设于坩埚5中，电极10与坩埚5之间以及电极10与搅拌挡板3之间均不接触；驱动组件6与连接轴2的下端相连，以驱动连接轴2及坩埚5同步水平转动。

具体而言，加热炉1包括底壁101和自底壁101的周边部向上延伸的侧壁102，底壁101和侧壁102限定出炉腔103，底壁101设有通孔104。可以理解的是，加热炉1的炉腔103中可以放置坩埚5，通过加热炉1可以对坩埚5中的熔盐电解质12进行加热，避免温度较低使得熔盐电解质12产生沉积，熔盐电解质12一直处于液体状态，便于电解过程的进行，电解效果好，金属回收率高。

连接轴2竖向穿过通孔104且可水平转动，连接轴2的上端位于炉腔103内，连接轴2的下端位于底壁101的下方。具体地，连接轴2竖向穿过加热炉1的底壁101的通孔104，连接轴2上端与炉腔103内装有熔盐电解质12的坩埚5底部固定连接，使得坩埚5被支撑固定在炉腔103中；连接轴2水平转动，可以带动固定在连接轴2上的坩埚5水平旋转。

坩埚5设置在炉腔103中，坩埚5与加热炉1之间不接触，避免了坩埚5与加热炉1之间产生摩擦，影响坩埚5旋转，降低电解效率；坩埚5可拆卸地固定在连接轴2的上端，使得坩埚5可以从加热炉1的炉腔103中取出或放入；坩埚5具有上敞口，由此，坩埚5中的熔盐电解质12在电解完成后可以及时更换。

搅拌挡板3穿过坩埚5的上敞口，搅拌挡板3的下端位于坩埚5内，搅拌挡板3的上端固定在加热炉1的侧壁102的顶端。具体地，搅拌挡板3位置固定并且下端位于坩埚5内，因此，当坩埚5沿水平方向旋转时，搅拌挡板3与坩埚5相对运动，实现电解过程中对析出的稀有金属与合金的搅拌操作，有效地提高了稀有金属及合金在液态阴极中的传质效率，进而提高了电解效率，避免了析出的稀有金属及合金扩散不及时，在液态阴极形成包覆层，对电解产生不利影响，导致电解效率下降，金属回收率低，同时，坩埚5上敞口外加搅拌挡板3结构简单，坩埚5上部空间布局合理。

电极10悬设于坩埚5中，电极10伸入坩埚5中的熔融电解质中，从而可以电解熔盐电解质12，析出稀有金属；电极10与坩埚5之间以及电极10与搅拌挡板3之间均不接触，避免电极10与坩埚5之间发生摩擦，影响坩埚5旋转，降低电解效率，同时避免电极10与搅拌挡板3接触影响电极10的电解效率。

驱动组件6与连接轴2的下端相连，以驱动连接轴2及坩埚5同步水平转动。可以理解的是，驱动组件6为坩埚5的旋转提供动力，使得坩埚5能相对于固定电极10和搅拌挡板3旋转，实现自动搅拌操作，大大地降低了人工劳动强度，避免作业人员在危险环境中操作。

根据本实用新型实施例的熔盐电解装置1000，工作过程为：在坩埚5中倒入需要进行电解的熔盐电解质12，打开加热炉1，使得熔盐电解质12始终保持液态，启动驱动组件6，使得坩埚5与连接轴2同步水平旋转，由于坩埚5水平转动，带动坩埚5内的熔盐电解质12做旋转运动，熔盐电解质12与固定在加热炉1上的搅拌挡板3相对运动从而变得均匀，通电电极10将坩埚5中的熔盐电解质12电解，由此，在电解过程中利用坩埚5水平旋转及搅拌挡板3共同作用可以对析出的稀有金属或合金进行搅拌操作；由于坩埚5可拆卸地固定在连接轴2上，因此在坩埚5内的熔盐电解质12电解完成后，可以将加热炉1、电极10和驱动组件6关闭，取出坩埚5，更换熔盐电解质12，之后进行下一轮电解。

根据本实用新型实施例的熔盐电解装置1000，加热炉1将熔盐电解质12加热，使之一直处于液态，方便电解过程的进行；驱动组件6带动连接轴2及坩埚5水平旋转，放置在坩埚5中的搅拌挡板3位置固定，坩埚5与搅拌挡板3相对运动，由此，在搅拌挡板3与坩埚5共同作用下能够将熔盐电解质12搅拌均匀，有效地提高了稀有金属及合金在液态阴极中的传质效率，进而提高了电解效率，避免了析出的稀有金属及合金扩散不及时，在液态阴极形成包覆层，对电解产生不利影响；坩埚5可拆卸地固定在连接轴2上，加料和出料操作方便。综上，本实用新型实施例的熔盐电解装置1000能够实现自动机械搅拌功能，大大地降低了人工劳动强度，避免作业人员在危险环境中操作，不但结构简单便于操作，而且电解效率高，金属回收率高。

根据本实用新型的一个实施例，连接轴2的外周面与通孔104的内周壁之间不接触，由此，避免连接轴2与通孔104的内周壁之间产生摩擦，影响连接轴2与坩埚5的水平旋转。

根据本实用新型的一个实施例，还包括转盘4，转盘4水平设置在炉腔103内，转盘4与加热炉1之间不接触，转盘4的下表面与连接轴2的上端固定，坩埚5的底部与转盘4的上表面可拆卸地固定。可以理解的是，转盘4的上表面和下表面分别与坩埚5底部和连接轴2上端固定，由此，坩埚5与转盘4的接触面大，坩埚5放置稳定方便且转动平稳。

根据本实用新型进一步的实施例，转盘4的上表面上形成有定位凹槽401或定位凹腔(图中未示出)，坩埚5的底部设有与定位凹槽401或定位凹腔适配的定位块501，坩埚5的底部与转盘4可拆卸地固定方式为定位块501配合在定位凹槽401或定位凹腔中。可以理解的是，转盘4的上表面上的定位凹槽401或定位凹腔与坩埚5的底部的定位块501相互配合，装配简单，在放置坩埚5时，能够快速准确地将坩埚5与转盘4卡合，在转盘4与坩埚5水平旋转时，坩埚5能够卡紧在转盘4上，使得坩埚5转动平稳且能够避免坩埚5移位。

根据本实用新型的一个实施例，搅拌挡板3包括上横板301和竖板302，上横板301的一端固定在加热炉1的侧壁102的顶部，上横板301的另一端与竖板302的上端固定，竖板302穿过坩埚5的上敞口，竖板302的下端接近于坩埚5的底部。可以理解的是，搅拌挡板3通过上横板301固定，在坩埚5水平旋转时，搅拌挡板3的竖板302对熔盐电解质12起到搅拌作用，竖板302的下端接近于坩埚5底部，能够对坩埚5底部的熔盐电解质12进行搅拌，使得坩埚5内的熔盐电解质12被搅拌均匀，有效提高稀有金属及合金在液态阴极中的传质效率，进而提高电解效率。

需要说明的是，搅拌挡板3由不导电的材料制成，搅拌挡板3可以为陶瓷。

根据本实用新型进一步的实施例，竖板302靠近于坩埚5的内侧壁102，由此，电极10利用空间较大，能够方便地在坩埚5上部悬设电极10，竖板302不会对电极10的正常运作产生不良影响。

根据本实用新型再进一步的实施例，搅拌挡板3还包括下横板303，下横板303位于竖板302的内侧且接近于坩埚5的底部，下横板303的一端与竖板302的下端固定，下横板303的另一端为自由端，由此，搅拌挡板3的下横板303能够对坩埚5底部中心的熔盐电解质12进行搅拌，使得坩埚5内的熔盐电解质12被搅拌地更加均匀，能够有效提高稀有金属及合金在液态阴极中的传质效率，进而提高电解效率。

根据本实用新型再进一步的实施例，搅拌挡板3有一个或多个。具体地，搅拌挡板3的个数根据实际情况决定。

根据本实用新型的一个实施例，驱动组件6包括减速箱601和电机602，减速箱601具有输入端和输出端，减速箱601的输入端与电机602相连，减速箱601的输出端与连接轴2的下端相连。可以理解的是，电机602、减速箱601和连接轴2依次连接，由此，电机602与减速箱601能够控制连接轴2的转动速度与转动方向，使得坩埚5的转动速度与转动方向能够随之改变。

根据本实用新型的一些实施例，还包括导电环9，导电环9套设在连接轴2的外周面上且位于加热炉1的底壁101的下方，连接轴2和坩埚5均为导电体，连接轴2与导电环9之间以及连接轴2与坩埚5之间均电性连接，导电环9与电极10的上端分别通过导线11与第一电源7的正极和负极电性连接。可以理解的是，导电环9通过导线11与第一电源7的正极或负极连接，导电环9套设在连接轴2外周面上，避免了连接轴2旋转与导电环9产生摩擦，使得导电环9和导线11缠绕，连接轴2与坩埚5固定连接且连接轴2与坩埚5都导电，由此，坩埚5可以作为熔盐电解质12电解的正极或负极；电极10通过导线11与第一电源7的负极或正极连接，由此，电极10可以作为熔盐电解质12电解的负极或正极；驱动组件6驱动连接轴2水平旋转，坩埚5随之旋转，搅拌挡板3对熔盐电解质12进行搅拌，电极10与坩埚5分别作为电解反应的正极和负极，对熔盐电解质12进行电解，从而析出稀有金属。

需要说明的是，电极10可以与第一电源7的正极或负极连接，导电环9可以与第一电源7的负极或正极连接。

根据本实用新型的一些实施例，电极10包括正电极1001和负电极1002，正电极1001和负电极1002间隔开地设置，正电极1001的下端和负电极1002的下端接近于坩埚5的底部，正电极1001的上端和负电极1002的上端分别通过导线11与第二电源8的正极和负极电性连接。可以理解的是，正电极1001与负电极1002都悬设于坩埚5上方且分别通过导线11与第二电源8的正极和负极电性连接，驱动组件6驱动连接轴2水平旋转，坩埚5随之旋转，搅拌挡板3对熔盐电解质12进行搅拌，正电极1001与负电极1002对熔盐电解质12进行电解，从而析出稀有金属，正电极1001的下端和负电极1002的下端接近于坩埚5的底部，使得熔盐电解质12被电解的更完全，金属回收率高。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。