CN101696509A

CN101696509A - 氧化物熔盐电解生产用的4000a电解炉

Info

Publication number: CN101696509A
Application number: CN200910186319A
Authority: CN
Inventors: 史小良
Original assignee: GANZHOU CHENGUANG TOMBARTHITE NEW MATERIALS CO Ltd
Current assignee: Ganzhou Chenguang Rare Earths New Material Co Ltd
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2009-10-26
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2029-10-26
Also published as: CN101696509B

Abstract

一种氧化物熔盐电解生产用的4000A电解炉，由阴极、阳极、熔盐、坩埚、石墨槽、钢套等构成。石墨槽与钢套之间填充有填料层，炉面板上的炉口为正方形，炉面板上方安装有散热器，起热平衡稳定炉温作用。本发明筑炉工序简便方法简单，筑炉材料品种少，部分材料价格便宜实用。炉龄到期后只需更换石墨槽内衬即可，炉体其余部分可长期使用。电解温度容易控制产品质量高，电解电流可达4000A产品产量高并易于生产操作。产品含碳量非常易于控制，生产的稀土金属产品因品种不同而电解温度不同，所以含碳量会有所不同，但相同的一点是含碳量都能达到0.03以下，多数品种产品的碳含量可达到0.01左右。

Description

氧化物熔盐电解生产用的4000A电解炉

所属技术领域

本发明涉及一种生产稀土金属及其合金用的电解炉，尤其是氧化物熔盐电解生产用的4000A电解炉。

背景技术

目前用氧化物熔盐电解法生产稀土金属及其合金的电解炉，从规模上说有4000A、6000A、10000A、25000A、30000A电流的电解炉。无论哪种规模的电解炉，其炉体结构不外乎有两种做法。一是由石墨电极加工制成石墨坩埚，外部用石墨粉层、钢套、保温层层层包裹构成，4000A炉型大多采用这种做法。二是用石墨板砌筑，炉体下部用碳质或碳质混合料进行整体打结，防止渗漏。炉体上部用稀土氧化物、氟化物等混合物打结防止石墨氧化，外加保温层，万安培炉型大多采用这种做法。

第一种筑炉法比较简单且成本较低，但炉龄寿命太短一般只有三四个月，导致生产成本居高不下。更重要的缺点是炉温偏高，产品质量随工人生产操作水平高低而波动，碳含量较高。另一面由于炉温偏高，导致电解电流开不上去，4000A的电解炉电流只能达到3000A左右，因此产量偏低。第二种筑炉法较第一种筑炉相比，炉龄有很大提高，但方法复杂且使用的筑炉材料昂贵造价高，同時也存在炉体热平衡不好炉温偏高，碳及其它非稀土杂质含量偏高，影响产品质量进一步提高，为了使电解温度能维持在最佳范围，电解电流往往也达不到电解炉本身的额定电流。用这两种筑炉方法所制造的电解炉都有一个共同的不足之处，就是炉体热平衡不好，生产时炉温很难控制到洽到好处，所以产品碳含量很难有大的提高。

发明内容

为克服上述不足，本发明提供一种筑炉方法简便，材料便宜，炉体热平衡好，产品质量有很大提高的敞口型的氧化物熔盐电解生产用的4000A电解炉。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述电解炉由由阴极1、阳极2、熔盐3、坩埚4、石墨槽6、钢套8等构成。石墨槽6与钢套8之间填充有填料层7，起耐高温、抗氧化、保温、紧固石墨槽作用，炉面板9上的炉口12为正方形，炉面板9上方安装有散热器10，起热平衡稳定炉温作用。填料按质量百分比由如下材料构成：水泥20％-80％；粗砂20％-80％；锯未0％-60％；珍珠岩0％-50％。散热器10均匀安装在炉面板9上的炉口12四周。电解炉可以是4000A，也可以是任意一种规模电流的氧化物熔盐电解炉，电流可以从2000A至30000A均可以。

本发明的有益效果是：1、筑炉工序简便方法简单，筑炉材料品种少，部分材料价格便宜实用。炉龄到期后只需更换石墨槽内衬即可，炉体其余部分可长期使用，因此电解炉造价低廉。2、炉体热平衡好，电解温度易控制在最佳范围，不出现电解温度大起大落问题。因而产品中易受筑炉材料或工装器具材质影响的杂质元素，如铁、碳、铜、钼、钨等的含量可大大降低，从而可以提高产品质量。3、由于电解生产过程中电解温度较低，电解过程中的各种消耗也低，所以生产操作时可使用铁勺、铁搅棒，而铁、镍等杂质不会增加，可使直接生产成本有所降低。4、和传统4000A电解炉相比，电解电流即使超过4000A电流，甚止电流高达4800A炉温也不会升的过高而产生废品。由于电流大因此可提高电解炉单产。5、和传统4000A电解炉相比，电解炉槽体容积小于10％-15％，因而熔盐用量可减少同等数量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明炉面示意图。

图中1.阴极，2.阳极，3.熔盐，4.坩埚器，5.金属，6.石墨槽，7.填料层，8.钢套，9.炉面板，10.散热器，11.阳极固定器，12.炉口。

具体实施方式

电解用石墨槽6由石墨制作，用来盛放熔盐3；石墨槽6外围用钢套8固套，中间填充填料层7，填料层7由水泥20％-80％；粗砂20％-80％；锯未0％-60％；珍珠岩0％-50％按质量百分比配置而成；阴阳极置于电解炉熔融熔盐中；炉体上方盖有炉面板9，炉面板9上方安装有散热器10；炉口12为正方形。

实施例1：

电解原料为混合稀土氧化物，其原料按质量百分比为：

TRE 97％ Fe₂O₃ 0.05％

La₂O₃ 33％-37％ SiO₂ 0.02％

CeO₂ 44％-48％ CaO 0.05％

Pr₁₁O₆ 4％-5％ MgO 0.01％

Nd₂O₃ 14％-15％ Cl^- 0.1％

灼减1％

将上述原料置于坩埚器4内，电解电流3800A-4200A、槽电压9V-11V、8台4000A电解炉，20日共生产混合稀土金属17280公斤，平均每台电解炉每小时生产4.5公斤金属。

下面表一、表二为生产的混合金属分析结果。表中分析数据由日本国中央电气工业株式会社完成。

分析资料表明本发明4000A氧化物熔盐电解炉生产的混合稀土金属产品其稀土总量平均值可以达到99.82，碳含量平均值可以达到0.004。目前在氧化物熔盐电解法生产中，其产品质量水平属国内外领先，本发明实用价值比较高，可适用于3000A至30000A任何规模炉型，其炉龄长，生产操作简便安全可靠产品质量产量高。

实施例2(单一稀土金属钕生产实例)：

电解槽按照本发明4000A氧化物熔盐电解炉制作方法制造，由石墨槽、填料层、钢套、炉面板、散热器、阴极、阳极等构成。阴阳极置于电解炉熔融熔盐中，原料为单一稀土氧化钕，电解熔盐为单一稀土氟化钕。

原料中：99％＜TREO＜100％ 0＜La₂O₃＜0.05 0＜CeO₂＜0.05 0＜Pr₆O₁₁＜0.05

0＜Fe₂O₃＜0.03 0＜SiO₂＜0.02 0＜CaO＜0.05 0＜MgO＜0.01

生产时电解电流控制在4000A-4600A，槽电压9V-11V，电解温度控制在1020度-1080度。每台电解炉，每5分钟加一次原料，每次加料0.5公斤。每45分钟出一次炉，每炉生产金属钕0.4公斤，每台电解炉每日生产金属钕120公斤。

产品质量分析结果如下：

TREM 99.48％ La＜0.03 Ce＜0.05 Pr＜0.04 Fe0.058 AI 0.010

Si 0.010 Ca＜0.010 Mg＜0.010 Mo 0.013 O0.016 C 0.012

实施例3(镨钕稀土合金生产实例)：

电解槽按照本发明4000A氧化物熔盐电解炉制作方法制造，由石墨槽填料层、外钢套、炉面板、散热器、阳极、阴极等构成。阴阳极置于电解炉熔融熔盐中，原料为混合镨钕稀土氧化物，电解熔盐为混合镨钕稀土氟化物。

原料中：98.5％＜TREO＜100％ 0＜La₂O₃＜0.05 0＜CeO₂＜0.05 Pr₆O₁₁ 20％ Nd₂O₃ 80％

Nd₂O₃ 80％ 0＜Fe₂O₃＜0.01 0＜SiO₂＜0.02 0＜CaO＜0.05 0＜MgO＜0.01

生产时电解电流控制在4000A-4200A，槽电压9V-11V，电解温度控制在1000度-1040度。每台电解炉，每5分钟加一次原料，每次加料0.5公斤。每45分钟出一次炉，每炉生产镨钕稀土金属0.4公斤，每台电解炉每日生产镨钕稀土金属120公斤。

产品质量分析结果如下：

TREM 99.50％ La＜0.03 Ce 0.034 Pr 19.87％ Nd 79.93％ Fe 0.086

AI 0.012 Si 0.011 Ca＜0.01 Mg＜0.01 O 0.016 C 0.008

本发明23实施例结果分析表明，本发明氧化物熔盐电解炉适用于能用氧化物熔盐电解法生产的所有稀土金属，其实用价值很高，是目前氧化物熔盐电解炉的升级换代炉型。

Claims

1.一种氧化物熔盐电解生产用的4000A电解炉，由阴极(1)、阳极(2)、熔盐(3)、坩埚(4)、石墨槽(6)、钢套(8)等构成

其特征在于：石墨槽(6)与钢套(8)之间填充有耐高温、抗氧化、保温、紧固石墨槽作用的填料层(7)，炉面板(9)上的炉口(12)为正方形，炉面板(9)上方安装有起热平衡稳定炉温的散热器(10)。

2.根据权利1所述的氧化物熔盐电解生产用的4000A电解炉，其特征在于填料层(7)的填料按质量百分比由如下材料构成：

水泥 20％-80％；

粗砂 20％-80％；

锯未 0％-60％；

珍珠岩 0％-50％。

3.根据权利1所述的氧化物熔盐电解生产用的4000A电解炉，其特征在于：散热器(10)均匀安装在炉面板(9)上的炉口(12)四周。

4.根据权利1所述的氧化物熔盐电解生产用的4000A电解炉，其特征在于电解炉的电流是2000A至46000A任意一种规格。