一種高產(chǎn)節(jié)能稀土金屬電解爐的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高產(chǎn)節(jié)能稀土金屬電解爐，由陰極、石墨陽極、電解質(zhì)、石墨槽、坩堝、內(nèi)鋼套、外鋼套、填料層、白鋼玉和爐面板等構(gòu)成。本實用新型具有筑爐成本低、使用壽命長、熱平衡好、產(chǎn)品雜質(zhì)含量少、產(chǎn)量高、節(jié)能、便于操作等特點。
【專利說明】一種高產(chǎn)節(jié)能稀土金屬電解爐

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種高產(chǎn)節(jié)能稀土金屬電解爐。

【背景技術(shù)】
[0002]土電解爐是稀土金屬電解法采用的主要設(shè)備。目前用氧化物電解質(zhì)電解法生產(chǎn)稀土金屬及其合金的電解爐，從規(guī)模上說有4000A、6000A、10000A、25000A、30000A電流的電解爐。無論哪種規(guī)模的電解爐，其爐體結(jié)構(gòu)不外乎有兩種做法。一是由石墨電極加工制成石墨坩禍，外部用石墨粉層、鋼套、保溫層層層包裹構(gòu)成，4000A、6000A爐型大多采用這種做法。二是用石墨板砌筑，爐體下部用碳質(zhì)或碳質(zhì)混合料進(jìn)行整體打結(jié)，防止?jié)B漏。爐體上部用稀土氧化物、氟化物等混合物打結(jié)防止石墨氧化，外加保溫層，萬安培爐型大多采用這種做法。
[0003]第一種筑爐法比較簡單且成本較低，但爐齡壽命太短，一般只有三四個月，導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下。更重要的缺點是爐溫偏高，產(chǎn)品質(zhì)量隨工人生產(chǎn)操作水平高低而波動，碳含量較高。另一方面，由于爐溫偏高，導(dǎo)致電解電流開不上去，6000A的電解爐電流只能達(dá)到4200A左右，因此產(chǎn)量偏低。第二種筑爐法較第一種筑爐相比，爐齡有很大提高，但方法復(fù)雜且使用的筑爐材料昂貴造價高，同時也存在爐體熱平衡不好，爐溫偏高，碳及其它非稀土雜質(zhì)含量偏高，影響產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)一步提高，為了使電解溫度能維持在最佳范圍，電解電流往往也達(dá)不到電解爐本身的額定電流。用這兩種筑爐方法所制造的電解爐都有一個共同的不足之處，就是爐體熱平衡不好，生產(chǎn)時爐溫很難控制到洽到好處，所以產(chǎn)品碳含量很難控制。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提出了一種高產(chǎn)節(jié)能稀土金屬電解爐。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案:一種高產(chǎn)節(jié)能稀土金屬電解爐，包括圓桶狀的外鋼套和內(nèi)鋼套，所述內(nèi)鋼套置入所述外鋼套內(nèi)，且內(nèi)鋼套外壁和外鋼套內(nèi)壁之間的間隙充盈著填料層；所述內(nèi)鋼套的內(nèi)部設(shè)有一石墨槽，該石墨槽的內(nèi)部具有一個收容電解質(zhì)的容置空間，該容置空間的底部收口處設(shè)有用于收集電解生成的稀土金屬的坩禍；所述外鋼套的上端端口處設(shè)有一爐蓋板，所述爐蓋板的中部設(shè)有對應(yīng)于所述石墨槽槽口的圓形爐口，所述圓形爐口內(nèi)固定著向石墨槽內(nèi)伸入的四塊石墨陽極，所述的四塊石墨陽極圍成中空柱結(jié)構(gòu)，且該石墨陽極的中間設(shè)有電解陰極。
[0006]進(jìn)一步地，所述填料層包括采用粘土磚松散放置疊成的下層、和采用混凝土澆筑形成的上層，所述上層的表面粘附著爐蓋板。
[0007]進(jìn)一步地，所述爐蓋板與所述石墨槽的上端端面之間設(shè)有用于絕緣隔熱的白剛玉層O
[0008]進(jìn)一步地，所述爐蓋板的上端端面上還固定著環(huán)形的冷卻水管，該冷卻水管上設(shè)有進(jìn)水口和出水口。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的填料層采用粘土磚和混凝土，成本低、易拆卸，爐齡到期后，只需更換石墨槽和混凝土，其余材料均可重復(fù)使用。內(nèi)、外鋼套、混凝土、爐面板共同對石墨槽外周進(jìn)行密封，避免了石墨槽與熱空氣接觸，延長了石墨槽的使用壽命，同時采用粘土磚等導(dǎo)熱性能更好的材料及環(huán)形冷卻水管，有利于散熱，爐內(nèi)溫度不會升得過高導(dǎo)致產(chǎn)品報廢，而且設(shè)計結(jié)構(gòu)大大的提高了產(chǎn)品量和產(chǎn)品品質(zhì)，節(jié)能環(huán)保，方便操作人員生產(chǎn)作業(yè)，實用性強(qiáng)，值得推廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0011]圖2為本實用新型的爐面板俯視安裝圖。

【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實施例對實用新型進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0013]如圖1、2所示，本實用新型提出的高產(chǎn)節(jié)能稀土金屬電解爐，包括圓桶狀的外鋼套8和內(nèi)鋼套7，內(nèi)鋼套7、外鋼套8均為圓桶狀，底部和四周完全密封，壁厚為5-10mm。內(nèi)鋼套7置入外鋼套8內(nèi)，且內(nèi)鋼套7外壁和外鋼套8內(nèi)壁之間的間隙充盈著填料層；填料層包括采用粘土磚松散放置疊成的下層10和采用混凝土澆筑形成的上層9，上層的表面粘附著爐蓋板12。
[0014]內(nèi)鋼套7的內(nèi)部設(shè)有一石墨槽4，石墨槽4的外徑比內(nèi)鋼套的內(nèi)徑略小，石墨槽4與內(nèi)鋼套7之間填充石墨粉，而填料層起耐高溫、抗氧化、固定內(nèi)鋼套7和石墨槽4的作用。該石墨槽的內(nèi)部具有一個收容電解質(zhì)3的容置空間，該容置空間的底部收口處設(shè)有用于收集電解生成的稀土金屬6的坩禍5 ;外鋼套8的上端端口處設(shè)有一爐蓋板12，爐蓋板12的中部設(shè)有對應(yīng)于所述石墨槽4槽口的圓形爐口 13，圓形爐口 13內(nèi)固定著向石墨槽4內(nèi)伸入的4塊石墨陽極2，石墨陽極2通過固定裝置17固定在爐蓋板12上，且4塊石墨陽極2圍成中空柱結(jié)構(gòu)，中空柱結(jié)構(gòu)的中間懸空設(shè)置有電解陰極1，坩禍5的位置對準(zhǔn)于石墨陽極2的下方，可以收集電解的稀土產(chǎn)品。
[0015]爐蓋板12與石墨槽4的上端端面之間設(shè)有用于絕緣隔熱的白剛玉層11，白剛玉層11起隔熱和絕緣作用。爐蓋板12的上端端面上還固定著環(huán)形的冷卻水管14，該冷卻水管14上設(shè)有進(jìn)水口 15和出水口 16，冷卻水管14沖入循環(huán)冷水冷卻整個爐蓋板12。
[0016]在填料層采用粘土磚和混凝土，成本低、易拆卸。爐齡到期后，只需更換石墨槽和混凝土，其余材料均可重復(fù)使用。內(nèi)、外鋼套、混凝土、爐面板共同對石墨槽外周進(jìn)行密封，避免了石墨槽與熱空氣接觸，延長了石墨槽的使用壽命，平均達(dá)到5個多月，使用壽命提高50%以上。采用更薄的石墨槽和石墨陽極，提高了陽極表面積，可以加大電解電流，同時采用粘土磚等導(dǎo)熱性能更好的材料及方形冷卻水管，有利于散熱，即使將電流加大到6000A，爐內(nèi)溫度也不會升得過高導(dǎo)致產(chǎn)品報廢。電解爐具有良好的熱平衡，電解溫度易控制在最佳范圍內(nèi)，不會出現(xiàn)電解溫度大起大落的問題，因而產(chǎn)品中易受筑爐材料或工裝器具材質(zhì)影響的雜質(zhì)元素，如鐵、碳、銅、鉬、鎢等的含量可大大降低，從而可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，分析表明，稀土總量可以達(dá)到99.5 %以上，碳含量通常在10ppm以下。實際使用表明，產(chǎn)量比原來提高35%以上。由于產(chǎn)量提高的幅度大于熱量的散失幅度，體現(xiàn)了節(jié)能的效果，單位產(chǎn)品能耗下降5%以上。爐體的下半部分位于地面之下，方便操作人員生產(chǎn)作業(yè)。
[0017]上述實施例僅表達(dá)了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此理解為對本實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實用新型的保護(hù)范圍。因此，本實用新型專利和保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種高產(chǎn)節(jié)能稀土金屬電解爐，其特征在于:包括圓桶狀的外鋼套(8)和內(nèi)鋼套(7 )，所述內(nèi)鋼套(7 )置入所述外鋼套(8 )內(nèi)，且內(nèi)鋼套(7 )外壁和外鋼套(8 )內(nèi)壁之間的間隙充盈著填料層；所述內(nèi)鋼套(7)的內(nèi)部設(shè)有一石墨槽(4)，該石墨槽的內(nèi)部具有一個收容電解質(zhì)(3)的容置空間，該容置空間的底部收口處設(shè)有用于收集電解生成的稀土金屬(6)的坩禍(5);所述外鋼套(8)的上端端口處設(shè)有一爐蓋板(12)，所述爐蓋板(12)的中部設(shè)有對應(yīng)于所述石墨槽(4)槽口的圓形爐口(13)，所述圓形爐口(13)內(nèi)固定著向石墨槽(4)內(nèi)伸入的四塊石墨陽極(2)，四塊石墨陽極(2)圍成一個中空柱結(jié)構(gòu)，且該中空柱結(jié)構(gòu)的中間設(shè)有電解陰極(I)。
2.如權(quán)利要求1所述的高產(chǎn)節(jié)能稀土金屬電解爐，其特征在于:所述填料層包括采用粘土磚松散放置疊成的下層(10)、和采用混凝土澆筑形成的上層(9)，所述上層的表面粘附著爐蓋板(12)。
3.如權(quán)利要求1所述的高產(chǎn)節(jié)能稀土金屬電解爐，其特征在于:所述爐蓋板(12)與所述石墨槽(4)的上端端面之間設(shè)有用于絕緣隔熱的白剛玉層(11)。
4.如權(quán)利要求1所述的高產(chǎn)節(jié)能稀土金屬電解爐，其特征在于:所述爐蓋板(12)的上端端面上還固定著環(huán)形的冷卻水管(14)，該冷卻水管(14)上設(shè)有進(jìn)水口(15)和出水口(16)。
【文檔編號】C25C3/34GK204198869SQ201420692878
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】許用華, 鐘小偉 申請人:贛州三友稀土新材料有限公司