CN202297809U - 阴极装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种阴极装置，该阴极装置包括沉积杆(10)；套置在所述沉积杆(10)上并与所述沉积杆(10)紧密接触的刮刀(21)；包围在所述沉积杆(10)的周围的过滤筐(30)；用于支承和固定所述过滤筐(30)的支承装置(50)；位于所述刮刀(21)和所述支承装置(50)之间的绝缘环(60)；以及套置在所述沉积杆(10)上的上止件(22)。本实用新型通过所述刮刀(21)在电解结束时剥离所述沉积杆(10)上的阴极沉积物，并通过所述过滤筐(30)收集阴极沉积物块体，从而提供一种阴极沉积物的剥除和收集操作方便的阴极装置。

Description

阴极装置

技术领域

本实用新型涉及一种阴极装置，尤其地涉及一种用于熔盐电解提取高熔点金属的阴极装置。

背景技术

熔盐电解提取高熔点金属是目前国内外研究的热点，尤其是在稀有金属钒、钛的提取方面。

在熔盐电解提取高熔点金属的工艺中，采用传统的单一的阴极棒作为阴极装置，当熔盐电解时，阴极沉积物形成在该阴极棒上。在熔盐电解结束后，对阴极棒上的阴极沉积物剥除和收集的操作不便。

此外，熔盐电解得到阴极沉积物中除结晶析出的金属粉末外，还含有大量的电解质，所述阴极沉积物中电解质的含量根据电解条件的变化的波动范围为40％～85％，可见，在所述阴极沉积物中电解质占了很大的比例。

在熔盐电解提取高熔点金属中的电解质，一般采用碱金属和碱土金属卤化物熔盐，其中还含有少量的低价氯化物，具有较强的吸水性，并且冷却后变得非常坚硬，不仅不便于储存而且给后续的破碎工序造成很大的困难。

为了获得合格的产品，必须使所述阴极沉积物中的金属粉与电解质分离，因此，需要对阴极沉积物进行湿法冶金处理，包括下述工序：破碎、浸出、磨碎、湿法分级、湿筛、脱水、烘干以及包装，由于阴极沉积物中的电解质含量高，浸出时需要使用大量的稀酸，一般固液比为5∶1，因此会产生大量的附加产物和废酸，这将严重影响工艺经济性并给环境造成较大的压力。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种在电解结束后能够自身刮除并收集阴极沉积物的阴极装置，使阴极沉积物的剥除和收集的操作更方便。

本实用新型提供了一种阴极装置，该阴极装置具有沉积杆，该阴极装置还包括：刮刀，该刮刀套置在所述沉积杆上并与所述沉积杆紧密接触；过滤筐，该过滤筐包围在所述沉积杆的周围；支承装置，该支承装置用于支承和固定所述过滤筐；绝缘环，该绝缘环位于所述刮刀和所述支承装置之间；以及上止件，该上止件套置在所述沉积杆上。

优选地，所述阴极装置还包括动力装置，该动力装置与所述支承装置连接，为所述过滤筐和所述支承装置提供旋转动力。

优选地，所述动力装置包括电机、传动装置、轴承和电机支架，其中，所述电机支架的一端套置在所述沉积杆上，另一端支承电机，所述轴承连接所述绝缘环和所述支承装置，所述传动装置连接于所述支承装置和所述电机上。

优选地，所述传动装置包括链条盘和链条，所述链条盘与所述支承装置连接，所述链条连接所述链条盘和所述电机。

优选地，所述刮刀具有与所述沉积杆相对应的横截面形状且下沿具有锋利的刀刃。

优选地，所述过滤筐是筒状的多孔容器。

优选地，所述过滤筐上密布有直径为20～50微米的细小孔洞。

优选地，所述支承装置包括与所述轴承连接的上支承板，该上支承板的边缘处连接有多个支承棒，该多个支承棒的下端连接于下支承板的边缘处，并且所述过滤筐固定在该下支承板上。

优选地，所述上支承板的边缘上具有多个固定小孔，所述支承棒上端攻丝并穿过所述固定小孔，并且通过紧固螺帽固定在所述上支承板上。

本实用新型在传统的单一阴极棒的基础上进行了改进，增加了刮刀、过滤筐及其它辅助装置，在熔盐电解结束后能够通过刮刀剥离沉积杆上的阴极沉积物，并通过过滤筐收集掉落的大多数阴极沉积物细粉，从而提高收率。因此，本实用新型提供了一种在电解结束后能够自身刮除并收集阴极沉积物的阴极装置，使阴极沉积物的剥除和收集的操作更方便。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是根据本实用新型的一种优选实施方式的阴极装置的结构示意图；

图2是根据本实用新型的一种优选实施方式的阴极装置的俯视图；以及

图3是根据本实用新型的一种优选实施方式的阴极装置的工作原理示意图。

附图标记说明

10 沉积杆                  21 环状刮刀

30 过滤筐                  40 动力装置

50 支承装置                60 绝缘环

22 上止件                  41 链条盘

42 轴承                    43 电机支架

44 链条                    45 电机

51 上支承板                52 固定小孔

53 紧固螺帽               54 支承棒

55 下支承板

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上端”、“下端”通常是指当根据本实用新型的阴极装置在使用状态下时的竖直方向。

图1是根据本实用新型的一种优选实施方式的阴极装置的结构示意图，图2是根据本实用新型的一种优选实施方式的阴极装置的俯视图。

如图1和图2中所示，本实施方式的阴极装置的中心具有沉积杆10，熔盐电解作业过程中产生的阴极沉积物形成在该沉积杆10上，该阴极装置还包括：套置在沉积杆10上的刮刀21；包围在沉积杆10的周围过滤筐30；用于支承和固定过滤筐30的支承装置50；位于刮刀21和支承装置50之间的绝缘环60；以及套置在沉积杆10上的上止件22。

其中，所述沉积杆10可以为具有各种不同横截面形状的实心棒，优选为具有圆形横截面的实心棒，并且所述沉积杆10通常可由碳钢、不锈钢、金属钼、或金属钨制成，优选采用碳钢制成。

此外，所述刮刀21的下沿具有锋利的刀刃并且与沉积杆10紧密接触，因此刮刀21的横截面形状与沉积杆10的横截面形状相匹配，例如，在本实施方式中，沉积杆10为圆柱棒状，相应地，刮刀21为于该沉积杆10紧密接触的环状。并且，在本实施方式中，刮刀21采用P10K5模具钢制成。

所述过滤筐30为筒状的多孔容器，包围在沉积杆10的周围，并且一般采用陶瓷材料制成，优选采用莫来石制成。因此，电解过程中自动掉落的阴极沉积物以及通过刮刀21剥除的阴极沉积物均可通过过滤筐30进行收集，从而使得阴极沉积物的收率提高。同时，所述过滤筐30上密布有细小孔洞，通常所述孔洞的直径大约为20～50微米，优选为40微米，以使得落入该过滤筐30中的阴极沉积物的块体和细粉无法通过，而阴极沉积物中的部分液态电解质可以靠自身的重力通过这些孔洞被滤出。

所述上止件22套置在沉积杆10上，在本实施方式中，该上止件22为金属圆环并且固定在电解槽上。所述上止件22用于在提升沉积杆10时对除沉积杆之外的其他部件进行阻挡，从而通过沉积杆10与刮刀21的相对滑动，使得沉积杆10上的阴极沉积物由刮刀21剥离下来，进而落入过滤筐30中。

所述支承装置50用于对过滤筐30进行支承和固定。通常支承装置50可以根据实际需要设计成各种结构，在本实施方式中，支承装置50主要包括上支承板51、支承棒54和下支承板55，支承棒54的下端焊接在下支承板55上，过滤筐30固定于下支承板55上，支承棒54连接于上支承板51的边缘处。具体地，可以在上支承板51的外沿上呈90度角均匀分布四个固定小孔52，将支承棒54上端攻丝并穿过所述固定小孔52，然后采用紧固螺帽53将支承棒54固定于上支承板51上，采用这种组装结构的优势在于可便于拆卸。

所述绝缘环60位于刮刀21和支承装置50之间，起到使支承装置50和刮刀21绝缘的作用。所述绝缘环60可以采用本领域公知的各种绝缘材料制成，本实施方式中的绝缘环60采用陶瓷材料制成。

作为一种优选地实施方式，本实用新型的阴极装置还包括动力装置40，，支承装置50和过滤筐30能够通过该动力装置40提供的旋转动力整体以沉积杆10为轴做高速旋转。

具体地，动力装置40与支承装置50连接，并且包括：电机45、传动装置、轴承42和电机支架43。其中，轴承42安装在上支承板51和绝缘环60之间，用以连接绝缘环60和支承装置50。电机支架43的一端套置在沉积杆10上，另一端支承电机45。传动装置则连接于支承装置50和电机45上。

所述传动装置可以采用本领域公知的各种能够实现动力传输的机构，本实施方式中采用的传动装置包括链条盘41和链条44，其中，链条盘41连接于支承装置50，并通过链条44与电机45的连接，进而将电机45产生的动力由链条44传送至链条盘41，从而带动支承装置50以及固定于该支承装置50上的过滤筐30整体地高速旋转。

图3是根据本实用新型的一种优选实施方式的阴极装置的工作原理示意图，下面参考图3对该阴极装置在整个熔盐电解***中的工作流程进行详细说明。

其中，图3中的3-1显示熔盐电解过程。此时，阴极和阳极分别放入电解质中，接通直流电源按电解规程执行电解。

当作为阴极的沉积杆10长满阴极沉积物时，如图3中的3-2所示，由提升装置将整个阴极装置提离电解液面，此时，由于刚从电解质中提出，阴极沉积物中的电解质尚未凝固，因此阴极沉积物相对较软。当提升至电机支架43顶住上止件22后，阴极装置中只有沉积杆10能够被继续提起，其它部分由于上止件22的阻挡作用而不能再继续上升，从而沉积杆10与刮刀21发生相对滑动，使得阴极沉积物被刮刀21从沉积杆10上剥离，剥离下的阴极沉积物块体掉入过滤筐30中进行收集。

之后，如图3中的3-3所示，由控制电路控制电机45带动支承装置50及过滤筐30整体以沉积杆10为轴做高速旋转，通过高速旋转产生的离心力，使阴极沉积物块体中的电解质从过滤筐30上的小孔排出。由于利用这种离心作用使阴极沉积物中的电解质滤出的效果明显优于传统的电解质靠重力滤出的效果，因此使用本实用新型提供的阴极装置能够显著降低阴极沉积物的夹盐率。

通过实验证实，当电解电量较小，且采用小电流密度操作时，阴极析出的金属粉较少且颗粒较大，使用该阴极装置可得到夹盐率15％的阴极沉积物；当电解电量较大，且采用大电流密度操作时，阴极析出金属粉较多且颗粒较小，使用该阴极装置可得到夹盐率35％的阴极沉积物，由此可见该阴极装置降低阴极沉积物夹盐率的效果非常明显。

本领域技术人员能够理解的，根据本实用新型的阴极装置能够广泛用于阴极沉积物为固态金属和电解质的混合物的高熔点金属的熔盐电解提取过程，例如钒、钛、锆、铪、钽、铌以及部分稀土元素等。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。另外，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (9)

1.一种阴极装置，该阴极装置具有沉积杆(10)，其特征在于，该阴极装置还包括：

刮刀(21)，该刮刀(21)套置在所述沉积杆(10)上并与所述沉积杆(10)紧密接触；

过滤筐(30)，该过滤筐(30)包围在所述沉积杆(10)的周围；

支承装置(50)，该支承装置(50)用于支承和固定所述过滤筐(30)；

绝缘环(60)，该绝缘环(60)位于所述刮刀(21)和所述支承装置(50)之间；以及

上止件(22)，该上止件(22)套置在所述沉积杆(10)上。

2.根据权利要求1所述的阴极装置，其特征在于，该阴极装置还包括动力装置(40)，该动力装置(40)与所述支承装置(50)连接，为所述过滤筐(30)和所述支承装置(50)提供旋转动力。

3.根据权利要求2所述的阴极装置，其特征在于，所述动力装置(40)包括电机(45)、传动装置、轴承(42)和电机支架(43)，其中，所述电机支架(43)的一端套置在所述沉积杆(10)上，另一端支承电机(45)，所述轴承(42)连接所述绝缘环(60)和所述支承装置(50)，所述传动装置连接于所述支承装置(50)和所述电机(45)上。

4.根据权利要求3所述的阴极装置，其特征在于，所述传动装置包括链条盘(41)和链条(44)，所述链条盘(41)与所述支承装置(50)连接，所述链条(44)连接所述链条盘(41)和所述电机(45)。

5.根据权利要求1所述的阴极装置，其特征在于，所述刮刀(21)具有与所述沉积杆(10)相对应的横截面形状且下沿具有锋利的刀刃。

6.根据权利要求1所述的阴极装置，其特征在于，所述过滤筐(30)是筒状的多孔容器。

7.根据权利要求6所述的阴极装置，其特征在于，所述过滤筐(30)上密布有直径为20-50微米的细小孔洞。

8.根据权利要求1所述的阴极装置，其特征在于，所述支承装置(50)包括与所述轴承(42)连接的上支承板(51)，该上支承板(51)的边缘处连接有多个支承棒(54)，该多个支承棒(54)的下端连接于下支承板(55)的边缘处，并且所述过滤筐(30)固定在该下支承板(55)上。

9.根据权利要求8所述的阴极装置，其特征在于，所述上支承板(51)的边缘上具有多个固定小孔(52)，所述支承棒(54)上端攻丝并穿过所述固定小孔(52)，并且通过紧固螺帽(53)固定在所述上支承板(51)上。

Images