一种多电极熔盐电解槽

1.本发明属于熔盐电解技术领域，尤其涉及一种多电极熔盐电解槽。


背景技术：

2.目前镁稀土合金及锂金属的生产主要采用熔盐电解法，使用敞口的熔盐电解槽。图1是现有的电解槽的结构示意图，如图1所示，电解槽的两端使用直挡板100，使得电解槽存在四个90
°
的拐角200，在拐角处由于散热较快，熔盐容易凝结造成熔盐体系成分改变，不利于熔盐在电解槽内的流动，使得阴极和阳极中间电流效率一般介于60％～80％之间，单位质量产品的能耗较大，有待改善。


技术实现要素：

3.鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种多电极熔盐电解槽，以解决现有的电解槽结构设置不合理导致的熔盐容易凝结的问题。
4.为了解决以上问题，本发明提供了一种多电极熔盐电解槽，所述电解槽包括用于盛装熔盐电解质的槽体以及插入槽体中的多个上插式电极组，所述槽体包括两个第一挡板和多个第二挡板，两个所述第一挡板相对设置，两个所述第一挡板之间通过多个所述第二挡板连接以包围形成盛装熔盐电解质的腔体，所述第一挡板为圆弧状挡板或椭圆弧状挡板。
5.优选的，所述圆弧状挡板的圆心角的角度范围为60
°
～180
°
。
6.优选的，所述椭圆弧状挡板对应的椭圆的长轴和短轴的长度之比k为：1＜k≤3。
7.优选的，所述第一挡板为圆弧状挡板时，多个所述上插式电极组中最靠近所述第一挡板的上插式电极组设置在所述圆弧状挡板的圆弧所对应的圆心上；所述第一挡板为椭圆弧状挡板时，多个所述上插式电极组中最靠近所述第一挡板的上插式电极组设置在所述椭圆弧状挡板对应的椭圆的焦点上。
8.优选的，所述上插式电极组包括阳极以及设置在所述阳极内部的阴极，所述槽体的底部设置有绝缘垫，所述阳极的底端抵接在所述绝缘垫上。
9.优选的，所述阳极和所述阴极之间的极距为4cm～60cm。
10.优选的，所述阳极为两端具有开口的圆桶形结构，所述阴极插入所述阳极的中心内部。
11.优选的，所述绝缘垫(3)设置为与圆桶形结构的所述阳极(21)相适配的圆环状绝缘垫，所述绝缘垫(3)的侧壁具有缺口使得熔盐电解质(4)能够流动进入所述阳极(21)内部。
12.本发明提供的一种多电极熔盐电解槽，将电解槽的两端设置为圆弧状挡板或椭圆弧状挡板，避免电解槽形成拐角，相比于现有技术中的电解槽，本发明提供的电解槽具有以下优点：
13.(1)避免了电解槽中存有熔盐凝结和熔盐流动死角，从而避免了熔盐凝结造成的
熔盐体系成分改变，提高了熔体流动速率。
14.(2)提高了电流效率，电流效率介于85％～95％之间，平均电流效率大于85％，进而降低了单位质量产品的能耗。
15.(3)有效改变电场分布，增加熔盐内部的电流分布，增加电解槽两端的上插式电极组到电解槽两端边缘的温度分布，提高电解槽内熔盐的流动效率。
附图说明
16.图1是现有的电解槽的结构示意图；
17.图2是本发明实施例提供的电解槽的结构示意图；
18.图3是图2中电解槽的俯视图。
具体实施方式
19.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。
20.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
21.图2是本发明实施例提供的电解槽的结构示意图，图3是图2中电解槽的俯视图，参阅图2和图3，所述电解槽包括用于盛装熔盐电解质4的槽体1以及插入槽体1中的多个上插式电极组2，所述槽体1包括两个第一挡板11和多个第二挡板12，两个所述第一挡板11相对设置，两个所述第一挡板11之间通过多个所述第二挡板12连接以包围形成盛装熔盐电解质4的腔体，所述第一挡板11为圆弧状挡板或椭圆弧状挡板。
22.具体地，所述第一挡板11为圆弧状挡板时，所述圆弧状挡板的圆心角的角度范围为60
°
～180
°
；所述第一挡板11为椭圆弧状挡板时，所述椭圆弧状挡板对应的椭圆的长轴和短轴的长度之比k为：1＜k≤3。
23.具体地，所述熔盐电解质4为氯化钾与氯化铈和氯化镁的混合熔盐或者是氯化钾与氯化镧和氯化镁的混合熔盐或者是氯化钾与氯化锂和氯化镁的混合熔盐。
24.如图2和图3所示，本实施例中，所述第一挡板11是圆心角度为180
°
的圆弧状挡板，使所述第一挡板11为半圆形，两个半圆形的第一挡板11和多个所述第二挡板12围成槽体1，使得槽体1内部无拐角，避免了电解槽中存有熔盐凝结和熔盐流动死角，从而避免了熔盐凝结造成的熔盐体系成分改变，提高了熔体流动速率，同时使电解槽内的电场分布均匀，使得电流效率介于85％～95％之间，进而降低了单位质量产品的能耗。优选的方案中，所述第一挡板11为圆弧状挡板时，多个所述上插式电极组2中最靠近所述第一挡板11的上插式电极组2设置在所述圆弧状挡板的圆弧所对应的圆心上；所述第一挡板11为椭圆弧状挡板时，多个所述上插式电极组2中最靠近所述第一挡板11的上插式电极组2设置在所述椭圆弧状挡板对应的椭圆的焦点上。
25.更优选的方案中，多个所述上插式电极组排布在两个所述圆弧状挡板的圆弧所对应的圆心所在的直线上或者多个所述上插式电极组呈排布在两个所述椭圆弧状挡板的焦
点所在的直线上。
26.如图2和图3所示，本实施例中，多个所述上插式电极组呈排布在两个半圆形的第一挡板11的圆心所在的直线上。
27.如图2和图3所示，所述上插式电极组2插入熔盐4内，所述上插式电极组2包括阳极21以及设置在所述阳极21内部的阴极22，所述槽体1的底部设置有绝缘垫3，所述阳极21的底端抵接在所述绝缘垫3上。
28.更具体的，所述阳极21为两端具有开口的圆桶形结构，所述阴极22插入圆桶形结构阳极的中心内部。
29.本实施例中，如图2和图3所示，设置两端为半圆形的电解槽，能够增加电解槽两端的阴极到电解槽两端边缘的温度分布，提高电解槽内熔盐的流动效率。
30.具体地，所述阳极21可为石墨坩埚。
31.具体地，所述上插式电极组设置为阳极21和所述阴极22之间的距离可调，可以增加阳极的利用率。
32.优选的方案中，所述阳极21和所述阴极22之间的极距为4cm～60cm。
33.优选的方案中，如图2和图3所示，所述绝缘垫3配置为能够使得所述电解槽中的所述熔盐电解质4在所述阳极21和所述绝缘垫3之间流动。
34.具体地，本实施例中，所述绝缘垫3设置为与圆桶形结构的所述阳极21相适配的圆环状绝缘垫，所述圆环状绝缘垫上具有空隙，所述电解槽中的所述熔盐电解质4能够在所述阳极21和所述绝缘垫3之间流动。
35.在其他的一些实施例中，所述绝缘垫3可设置为半圆形状绝缘垫，半圆形状绝缘垫具有缺口，使得所述熔盐电解质4能够在所述阳极21和所述绝缘垫3之间流动，即，熔盐电解质4能够流动进入所述阳极21内部。
36.实施例1
37.参照上述所述，本实施例提供一种电解槽，具体如下：电解槽两端的挡板为半圆形，电解槽中盛装电解质熔盐为氯化钾与氯化铈和氯化镁的混合熔盐，阳极为石墨坩埚，阴极为钨棒。
38.实施例2
39.参照上述所述，本实施例提供一种电解槽，具体如下：电解槽两端的挡板为圆心角为60
°
的圆弧状挡板，电解槽中盛装电解质熔盐为氯化钾与氯化镧和氯化镁的混合熔盐，阳极为石墨坩埚，阴极为钼棒。
40.实施例3
41.参照上述所述，本实施例提供一种电解槽，具体如下：电解槽两端的挡板为半椭圆，电解槽中盛装电解质熔盐为氯化钾与氯化锂和氯化镁混合熔盐，阳极为石墨坩埚，阴极为钼棒。
42.分别对实施例1-3的提供的电解槽进行测试，得出以下测试结果：实施例1中电流效率为90％～95％；实施例2中电流效率为85％～90％；实施例3中电流效率为85％～90％。通过对比实施例1-3的电流效率和现有的电解槽的电流效率，可知本发明实施例提供的电解槽能够改善电流效率。
43.综上所述，本发明实施例提供电解槽，将电解槽的两端设置为圆弧状挡板或椭圆
弧状挡板，避免电解槽形成拐角，能够适用于多个电极组，够解决现有的稀土金属电解过程中电解槽结构设置不合理导致的拐角熔盐容易凝结、熔盐流动死角和电场分布不均的问题。
44.以上所述仅是本技术的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。

技术特征：
1.一种多电极熔盐电解槽，其特征在于，所述电解槽包括用于盛装熔盐电解质(4)的槽体(1)以及插入槽体(1)中的多个上插式电极组(2)，所述槽体(1)包括两个第一挡板(11)和多个第二挡板(12)，两个所述第一挡板(11)相对设置，两个所述第一挡板(11)之间通过多个所述第二挡板(12)连接以包围形成盛装熔盐电解质(4)的腔体，所述第一挡板(11)为圆弧状挡板或椭圆弧状挡板。2.根据权利要求1所述的多电极熔盐电解槽，其特征在于，所述圆弧状挡板的圆心角的角度范围为60
°
～180
°
。3.根据权利要求1所述的多电极熔盐电解槽，其特征在于，所述椭圆弧状挡板对应的椭圆的长轴和短轴的长度之比k为：1＜k≤3。4.根据权利要求1所述的多电极熔盐电解槽，其特征在于，所述第一挡板(11)为圆弧状挡板时，多个所述上插式电极组(2)中最靠近所述第一挡板(11)的上插式电极组(2)设置在所述圆弧状挡板的圆弧所对应的圆心上；所述第一挡板(11)为椭圆弧状挡板时，多个所述上插式电极组(2)中最靠近所述第一挡板(11)的上插式电极组(2)设置在所述椭圆弧状挡板对应的椭圆的焦点上。5.根据权利要求1-4任一所述的多电极熔盐电解槽，其特征在于，所述上插式电极组(2)包括阳极(21)以及设置在所述阳极(21)内部的阴极(22)，所述槽体(1)的底部设置有绝缘垫(3)，所述阳极(21)的底端抵接在所述绝缘垫(3)上。6.根据权利要求5所述的多电极熔盐电解槽，其特征在于，所述阳极(21)和所述阴极(22)之间的极距为4cm～60cm。7.根据权利要求5所述的多电极熔盐电解槽，其特征在于，所述阳极(21)为两端具有开口的圆桶形结构，所述阴极(22)插入所述阳极(21)的中心内部。8.根据权利要求7所述的多电极熔盐电解槽，其特征在于，所述绝缘垫(3)设置为与圆桶形结构的所述阳极(21)相适配的圆环状绝缘垫，所述绝缘垫(3)的侧壁具有缺口使得熔盐电解质(4)能够流动进入所述阳极(21)内部。

技术总结
本发明公开了一种多电极熔盐电解槽，所述电解槽包括用于盛装熔盐电解质的槽体以及插入槽体中的多个上插式电极组，所述槽体包括两个第一挡板和多个第二挡板，两个所述第一挡板相对设置，两个所述第一挡板之间通过多个所述第二挡板连接以包围形成盛装熔盐电解质的腔体，所述第一挡板为圆弧状挡板或椭圆弧状挡板。本发明提供的电解槽，将电解槽的两端设置为圆弧状挡板或椭圆弧状挡板，避免电解槽形成拐角，解决现有的稀土金属电解过程中电解槽结构设置不合理导致的拐角熔盐容易凝结、熔盐流动死角和电场分布不均的问题。动死角和电场分布不均的问题。动死角和电场分布不均的问题。


技术研发人员：叶秀深 董明哲 王世栋 钱志强 张思远 吴志坚
受保护的技术使用者：中国科学院青海盐湖研究所
技术研发日：2023.05.18
技术公布日：2023/8/21