下阴极电解与原位铸锭同步制备稀土金属的方法和装置

　　本发明涉及下阴极电解与原位铸锭同步制备稀土金属的方法和装置，装置包括安于机架上的电解炉和铸锭炉，在电解炉的炉膛口通过阳极导电杆悬挂有炭阳极并与电源正极连通，阳极导电杆固于机架上的自动升降进给装置上；电解炉炉膛的下部设置有漏斗状绝缘内衬；在电解炉的炉壁外布置有上冷却水套，上冷却水套外侧的下部布置有电磁搅拌装置；铸锭炉上设有铸锭腔，铸锭腔与漏斗状绝缘内衬的出口对中，铸锭腔的下部配有滑动的引锭杆，引锭杆的底部连接抽锭杆并与电源阴极导线连通；在铸锭炉的炉壁外布置有下冷却水套。在温度900～1200℃，电压5～30V、电流1000～10000A条件下进行恒电压或恒电流电解。它能够连续、自动制备稀土金属。

　　利用下阴极电解与原位铸锭同步装置制备稀土金属的方法，其特征是：按以下步骤进行：一、在电解开始时打开电解炉和铸锭炉上的冷却水阀，冷却水流量20～40L/h，将引锭杆置于铸锭炉铸锭腔中并固定于抽锭杆上，所述引锭杆为耐稀土金属腐蚀的钨棒或钼棒；二、将预先熔化好的熔盐电解质加入到电解炉的炉膛中，在冷却水的作用下，电解质在电解炉炉膛口和内壁凝固形成一定厚度和形状的保护层炉帮，将炭阳极浸入到熔盐电解质中，在温度为900～1200℃下，接通电源，在电压5V～30V、电流1000A～10000A条件下进行恒电压或恒电流电解；电解过程中在电解炉的炉膛口阳极区直接加入稀土氧化物，加料速度按每小时3～5.5Kg进行；三、当通过电解析出的液态稀土金属在电解炉的炉膛中熔盐电解质下方逐渐汇聚形成5±1㎝高度的稀土金属熔池时，开启电磁搅拌装置，电磁搅拌的磁场为3～10Hz，搅拌过程中搅拌电流控制在100～300A；同时开始抽锭，抽锭速度调节范围为1mm/s～10mm/s，稀土金属熔池中的液态稀土金属不断地流入铸锭炉的铸锭腔中，在冷却水的作用下逐渐凝固结晶，生成的铸锭从铸锭腔下方出口连续同步拉出炉外，并被不断切割成铸坯运走；所述的熔盐电解质为氟化稀土和氟化锂混合熔盐，其质量比为氟化稀土：氟化锂为9.5?5：0.5?5；熔盐电解质在电解炉炉膛中的高度为30～50cm；所述的下阴极电解与原位铸锭同步装置包括安装于机架上的电解炉和铸锭炉，电解炉和铸锭炉按上下位置通过紧固件连接在一起，在电解炉的炉膛口通过阳极导电杆悬挂有炭阳极并与电源正极连通，阳极导电杆固定于自动升降进给装置上，自动升降进给装置安装于机架上；电解炉炉膛的下部设置有漏斗状绝缘内衬；在电解炉的炉壁外布置有上冷却水套，上冷却水套外侧的下部布置有电磁搅拌装置，电磁搅拌装置布置高度与绝缘内衬高度相同；铸锭炉上设有铸锭腔，铸锭腔与漏斗状绝缘内衬的出口对中，铸锭腔的下部配有滑动的引锭杆，引锭杆的底部连接抽锭杆并与电源阴极导线连通；在铸锭炉的炉壁外布置有下冷却水套。

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