一种电解炉组的制作方法_4

文档序号:9009645阅读:来源:国知局
1、图5、图8。
[0121]电解炉,包括进料管1、调整部件3、密封罩4、炉膛5、炉壁6、外壳7、阴极8、阳极9、坩祸10、冷却器12b、保温层16和防渗绝缘部件20。所述外壳7内自外向内有保温层16和由石墨材料筑成的炉壁6,炉壁6内的空腔形成顶部开口的炉膛5,炉膛5顶部设有密封罩4盖合在保温层16上。所述炉膛5内设有I块阴极8和2块阳极9。所述阴极8为板状,两端分别穿过外壳7及保温层16、炉壁6在外壳7之外成为两个接线端81 ;二接线端81分别密封固定于两侧的外壳7及保温层16、炉壁6中,阴极8与外壳7及保温层16、炉壁6之间有防渗绝缘部件20。所述阳极9呈矩形,与阴极8在炉膛5内的大小相匹配,与位于位于密封罩4之上的调整部件3的穿过密封罩4的连杆33用螺栓连接,与阴极8平行地悬挂于阴极8的两侧。所述调整部件3可以通过连杆33控制阳极9升降和/或前后、左右移动、转动。所述转动包括绕水平线和/或垂直线转动。所述坩祸10置于炉膛5底部位于阴极8下方。在阴极8的接线端81内有内孔12a,用以通水冷却阴极8的接线端81及位于外壳7及防渗绝缘部件20。
[0122]整块阴极8穿过并固定在外壳7及保温层16、炉壁6中,阴极8的强度好,承受自身重力能力优良。
[0123]在阴极8的接线端81 —端开设内孔12a可以提高对位于炉壁6内的接线端81及其附近的部分阴极8等的冷却效果,降低电阻。同时由于炉壁6内的接线端81的温度降低,有利于可能沿阴极8渗出的电解质等液体凝固,阻止熔盐等液体渗至外壳之外。
[0124]冷却器12b包裹在防渗绝缘部件20的外侧贴紧炉壁6可以有效冷却防渗绝缘部件20及炉壁6,进一步强化阻止电解质等液体渗出的效果。
[0125]电解金属钕时采用HISFB-10000A高频开关电源,阳极9与电源正极连接。二接线端81可以分别与电源的负极连接,也可以只有一个接线端81与电源的负极连接。二接线端81分别与电源的负极连接时可以降低接线端81及导线的电流。主要工艺技术指标:电解温度1030-1100°C,电解电流约10000A,电源输出电压6.4V,金属钕电单耗5.1kW.h/(kgPrNd)ο
[0126]对比例I
[0127]参见图15
[0128]现有5KA稀土熔盐电解炉,包括炉盖板30、阴极31、阳极导电板32、刚玉垫圈33、保温层34、炉壁35、阳极36、炉外壳37和钼坩祸38。所述炉外壳37由钢板焊接制成,由保温棉和保温砖等材料砌筑成保温层34,石墨坩祸及填充材料筑成石墨槽炉壁35。所述炉壁35内的空腔形成炉膛39。所述石墨槽炉膛39内设有I个钼坩祸38、4块阳极36和I根阴极31,阴极31垂直悬挂于炉膛39内、钼坩祸38上方,阳极36围绕阴极31悬挂于炉膛39内。阴极31与电源负极连接。所述钼坩祸38位于炉膛39底部。所述阳极导电板32的下端与阳极36螺栓连接,上端与电源正极连接。
[0129]采用本对比例5KA电解炉采用KG6000A电源,电解生产金属钕的主要工艺技术指标:电解温度1030-1150°C,电解电流约5000A,槽电压9.5V,电单耗为8.8kff.h/ (kgNd)。
[0130]现有稀土电解炉炉型具有以下缺陷:炉口敞开的阴极上挂式结构,废气收集困难,工作环境恶劣,劳动强度大;规模小、槽电压高、炉温高、能耗高、炉口上部空间小结构复杂,难于实现自动化和大型化。为保证电解炉正常运行,为方便调整工艺参数,通常采用比实际需要更大的电源。即电源留有余地,正常电解时利用率及效率较低。
[0131]实施例9
[0132]参见图1、图7、图12。
[0133]电解炉组,包括共用电源12和电解炉1、II。将2台电解炉1、II串联,使2台电解炉与共用I台电源12组成电路41 (图12中粗线)。即电解炉I的阳极9与共用电源12的正极连接,电解炉II的阴极8与共用电源12的负极连接,电解炉I的阴极8与电解炉II的阳极9连接组成电解炉组。
[0134]所述电解炉1、II相同,为实施例1所述电解炉。所述共用电源12采用KG6000A电源。
[0135]电解时,由共用电源12提供电解炉1、II所需总电压及电解电流。需要调整各电解炉的电解电流、电流密度、温度等工艺参数时,可以通过各电解炉的调整部件3控制相应阳极9升降或前后运动改变阳极9的有效导电面积、电流密度等调整相应工艺参数,也可以通过调整部件3控制阳极9左右运动改变阴阳两极间的距离达到调整相应工艺参数的目的。
[0136]电解时,电解炉I生产金属钕,电解炉II生产金属镨。主要工艺技术指标如下:
[0137]电解炉1:电解温度1030-1100°C,电解电流约6000A,金属钕电单耗4.8kW*h/(kgNd)ο
[0138]电解炉I1:电解温度1000-1050°C,电解电流约6000A,金属镨电单耗4.7kW.h/(kgPr)。
[0139]共用电源12输出电压12.7V,输出电流6000A。
[0140]共用电源12输出电压升高后有利于减少电能的损耗。
[0141]更换生产品种或型号/规格后也可以仅调整阴阳两极距离即可调整电解炉组中各电解炉相关工艺参数。
[0142]实施例10
[0143]参见图3、图9、图10、图13。
[0144]电解炉组,包括I台共用电源12、4台电解炉(A、N、P、Z)、2台辅助电源(13N、13P)及8个开关(17A、18A、17N、18N、17P、18P、17Z&18Z)。4台电解炉均为实施例6所述电解炉。所述共用电源12为HISFB-15000A高频开关电源。
[0145]所述电解炉A的阳极9A与共用电源12的正极连接、阳极9A与共用电源12之间有开关18A,电解炉A的阴极8A与电解炉N的阳极9N连接,阴极8A与阳极9N之间有开关18N,电解炉N的阴极8N与电解炉P的阳极9P连接、阴极8N与阳极9P之间有开关18P,电解炉P的阴极8P与电解炉Z的阳极9Z连接、阴极8P与阳极9Z之间有开关18Z,电解炉Z的阴极8Z与共用电源12的负极连接组成电解炉组的主回路41。
[0146]所述电解炉N还配有辅助电源13N,电解炉P还配有辅助电源13P。
[0147]所述辅助电源13N的正极与阳极9N连接,负极与阴极SN连接。所述辅助电源13P的正极与阳极9P连接,负极与阴极8P连接。
[0148]所述开关17A与导线组成控制电路42A并联在主回路41中电解炉A的两端,控制电路42A与开关18A联合可以切停电解炉A。所述开关17N与导线组成控制电路42N并联在主回路41中电解炉N的两端,控制电路42N与开关18N联合可以切停电解炉N。所述开关17P与导线组成控制电路42P并联在主回路41中电解炉P的两端,控制电路42P与开关18P联合可以切停电解炉P。所述开关17Z与导线组成控制电路42Z并联在电解炉Z的电路中,控制电路42Z与开关18Z联合可以切停电解炉Z。
[0149]上述各开关18及对应的各控制电路42组合作用,可以将电解炉A、N、P、Z自电解炉组中任意切停而不影响其余电解炉的使用。
[0150]电解时,由共用电源12提供电解炉A、N、P、Z所需总电压及按电解炉组中电解电流最低的电解炉A、Z所需电流供电。需要调整其余各电解炉的电解电流、电流密度、温度等工艺参数时,可以通过调整部件3控制阳极9升降或前后运动改变阳极9的有效导电面积、电流密度等调整相应工艺参数,也可以通过调整部件3控制阳极9左右运动改变阴阳两极间的距离达到调整相应工艺参数的目的。必要时,还可以控制各辅助电源13调整相应电解炉的电解炉温度、电流、电流密度等工艺参数。
[0151]生产中电解炉A、Z分别主要以阳极9A、9Z左右运动调整极距控制电解炉A、Z电解温度等工艺参数。电解炉N在以阳极9N左右运动调整极距的同时,辅以辅助电源13N输出电流100A - 600A控制电解炉温度等工艺参数。电解炉P在以阳极9P左右运动调整极距的同时,辅以辅助电源13P输出电流200A - 500A控制电解炉温度等工艺参数。
[0152]在共用电源12稳定供电的基础上,上述调节方式中以调整阴阳两极极距最灵敏,因此在调整工艺参数时应首先调整阴阳两极极距。当以调整极距的方式还不能达到最佳工艺参数时,还可以控制各辅助电源13调整相应电解炉的电解炉温度、电流、电流密度等工艺参数。
[0153]自电解炉组中任意切停电解炉A和/或N、P、Z后,应调整共用电源12输出的总电压和/或电流调整相应工艺参数。还可以各控制辅助电源13调整对应电解炉的电解炉温度、电流、电流密度等工艺参数。
[0154]主要电解工艺技术指标:
[0155]电解炉A、N、P、Z均生产镨钕合金,共用电源12输出电压24.6V,电流约15000A,电解温度1000-1080°C,镨钕合金电单耗4.5kff.h/ (kgPrNd)。
[0156]共用电源12输出电压低于4台电解炉A单独电解镨钕合金时的电源输出电压之和。
[0157]实施例11
[0158]参见图1、图11、图14。
[0159]电解炉组,包括共用电源12、辅助电源13和电解炉A、Z。
[0160]所述电解炉A、Z相同,为实施例7所述电解炉。
[0161]所述共用电源12为HISFB-15000A高频开关电源。
[0162]共用电源12与电解炉A、电解炉Z串联,形成的电解电路为主回路41。即电解炉A的阳极A9与共用电源12的正极连接,电解炉Z的阴极8Z与共用电源12的负极连接,电解炉A的阴极8A与电解炉Z的阳极9Z连接组成电解主回路41 (图14中粗实线)。辅助电源13连接在电解主回路41中电解炉Z的两端。即辅助电源12的正极连接于电解炉Z的阳极Z9,负极连接于电解炉Z的阳极Z8。也就是说,辅助电源13工作时与共用电源12共同对电解炉Z并联供电。
[0163]电解镨钕合金时,由共用电源12输出电压控制电解炉组的总电压,并按电解炉A所需电流输出电流提供电解炉A、Z所需电能。生产中电解炉A、Z分别以阳极9A、9Z左右运动调整极距控制电解炉A、Z的电解温度等工艺参数,也可以通过调整部件3A、3Z分别控制阳极9A、9Z升降或前后运动改变阳极的有效导电面积、电流密度等调整相应工艺参数。电解炉Z还可以在以阳极9Z左右运动调整极距的同时辅以辅助电源Z13输出电流100A -600A控制电解炉Z的电解电流、温度等工艺参数。也可以单独调节辅助电源13Z输出电流100A - 600A控制电解炉Z的电解电流、温度等工艺参数。各阴极8的工作面基本垂直电解质液体的液面,液态金属钕沿阴极8工作面直接落入坩祸10内。随着各阳极9的消耗,各调整部件3控制相应阳极9逐渐向对应阴极8靠拢,以保持合适的阴阳极距离。由于各阳极9在消耗时可能出现非均匀消耗,因此,各调整部件3还可以控制各阳极9前后和/或上下移动以调整有效电解面积;必要时,各阳极9在相应调整部件3的控制下还可以绕水平线和/或铅垂线转动以尽可能保持阳极9电解工作面与阴极8工作面平行。通常阳极9转动的角度在15°以内,以3-5°最常用。上述阳极9的所有运动,均有助于电解时产生的气体逸出O
[0164]电解时,电解炉A、Z均生产镨钕合金:共用电源12输出电压12.4V,输出电流约15000A ;辅助电源Z13输出电流100A — 600A,电解温度
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