熔鹽電解槽

針對我國稀土金屬冶煉技術(shù)、裝備中存在的共性問題，以熔鹽電化學(xué)、高溫熔體理論為基礎(chǔ)，綜合運用計算機(jī)、化學(xué)、材料、電子、機(jī)械、冶金等跨學(xué)科的原理和技術(shù)，總結(jié)多年稀土氟化體系電解槽的研制經(jīng)驗和生產(chǎn)實踐，而研制開發(fā)成功的先進(jìn)衫的熔鹽電解槽工藝技術(shù)和裝備。

電解槽及配套設(shè)備經(jīng)過兩年多的系統(tǒng)研究開發(fā)，獲得多項技術(shù)成果，有5項技術(shù)獲得專利授權(quán)，形成了完整的并具有自主知識產(chǎn)權(quán)的10KA稀土氟化物熔鹽電解槽生產(chǎn)設(shè)備和工藝技術(shù)體系，實現(xiàn)了稀土金屬電解生產(chǎn)設(shè)備的大型化，電解生產(chǎn)過程的連續(xù)化和機(jī)械化，并為實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化奠定了堅實基礎(chǔ)。該研究的成功，極大地促進(jìn)了我國稀土熔鹽電解技術(shù)及其裝備的技術(shù)進(jìn)步，為提升我國稀土氧化物電解產(chǎn)業(yè)化水平和萬安級大型氟鹽工業(yè)電解槽的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)水平發(fā)揮了重要作用，對促進(jìn)我國稀土熔鹽電解技術(shù)和裝備的進(jìn)步做出了重要貢獻(xiàn)。

10KA電解槽研制的核心技術(shù)（多陽極、連續(xù)電解、電解槽防滲漏反修復(fù)等技術(shù)），一經(jīng)開發(fā)，便成功地應(yīng)用于稀土金屬電解生產(chǎn)工藝，并在全國各地迅速得到普及，社會經(jīng)濟(jì)效益顯著。

10KA電解槽主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為：電解電流≥10000A、電解電壓8.0 V～8.5V、電流效率75.62%、產(chǎn)品一次合格率>95%、噸金屬耗電量9070度、稀土收率95.03%。

可分為兩種電解質(zhì)體系，一是稀土氯化物電解質(zhì)（即RECl－KCl），二是稀土氧化物電解質(zhì)（即REO－REF3）。前者為二元電解質(zhì)，后者為三元電解質(zhì)（增加BaF2或LiF）。

常見的鋰電解槽有圓形和矩形兩種結(jié)構(gòu)形式。一般工業(yè)電解槽的槽體都用鋼板焊成，內(nèi)襯耐火磚用石墨作陽極，用低碳鋼作陰極。在陰、陽極之間用隔膜分開。隔膜材料有不銹鋼、鋁剛玉(Alundum)、滑石、耐火材料等。隔膜的作用是阻止反應(yīng)產(chǎn)物氯氣與金屬鋰混合和再化合，以提高電流效率。

國際上采用的鋰電解槽有戴維斯(Dagussa)型電解槽、美國型電解槽和法國密封式電解槽三種類型。戴維斯型電解槽有1000A小型電解槽和30000A大型電解槽兩種。小型鋰電解槽是用耐火磚襯里的圓柱型槽，石墨制成的陽極由槽底伸入，鋼板制成的陰極由槽頂插入。大型鋰電解棺的槽體由鋼板焊成，用耐火磚襯里，由槽底伸入四個圓柱形石墨陽極，槽側(cè)面引入四個圍繞陽極的鋼筒陰極。美國型鋰電解槽是根據(jù)貢茨的專利改進(jìn)的。槽體由鋼板焊成。槽的外壁和底部用氣體火焰加熱，以保持電解質(zhì)熔融。由槽頂插入五根垂直安放的石墨陽極，由低碳鈉制成的陰極固定在槽底。法國密封式鋰電解槽的特點是陰極產(chǎn)出的金屬鋰在特殊的收集器中收集，完全避免與空氣或氯氣接觸，可獲得純度99.9%的金屬鋰，直接供化學(xué)電池及原子能工業(yè)使用。其槽體為雙層壁，由不銹鋼焊成，圓簡型陰極焊接在槽底，石墨陽極由槽頂插入。陰極頂部裝有固定在槽蓋上的金屬鋰收集器。

中國采用的工業(yè)鋰電解槽有雙層不銹鋼結(jié)構(gòu)，耐火磚襯里結(jié)構(gòu)和石墨襯里、耐火磚保溫層的無隔板結(jié)構(gòu)三種槽型。后兩種鋰電解槽都是非密閉的，陽極產(chǎn)物——氯氣不經(jīng)過回收處理。陰極用不銹鋼制成，陽極用石墨制成，陰極和陽極都從槽的上部插入槽內(nèi)電解質(zhì)中，石墨陽極置于槽中心位置，兩個不銹鋼陰極置于陽極的兩側(cè)。這種上插式電極的銼電解槽，雖然電極的拆卸、檢修、安裝比較方便，但石墨電極在電解質(zhì)界面處易被腐蝕，消耗大，使用期短。

石墨襯里、耐火磚保溫層的無隔板鋰電解槽無槽殼，四周用鋼板加固，在槽膛與陽極板平行的兩側(cè)有向槽底傾斜45°的夾角，有效容積為603L。電解槽陽極由兩塊石墨板合拼而成。通過高鋁水泥制成的陽極蓋板懸掛于槽膛中央，兩側(cè)由隔板和陽極蓋板組成陽極室，低碳鋼或不銹鋼陰極懸掛于隔板兩側(cè)，組成陰極室 。2100433B

熔鹽泵是專門用來輸送高溫熔鹽的泵，按照結(jié)構(gòu)形式，可以分為熔鹽液下泵和熔鹽軸流泵，另外還有RXB型熔鹽循環(huán)泵。

熔鹽液下泵是小流量高揚程的華威熔鹽泵，其葉輪為離心式葉輪，這種形式的泵應(yīng)用最廣泛。熔鹽軸流泵的大流量小揚程的熔鹽泵，其葉輪是軸流式葉輪，特別適用于化工行業(yè)大流量熔鹽換熱場合。

RXB熔鹽循環(huán)泵為根據(jù)熔鹽系統(tǒng)特殊設(shè)計的熔鹽泵，其作用是熔鹽循環(huán)。