本发明涉及一种用于制备稀土金属及其合金的冶炼炉及装置。
背景技术：
1、熔盐电解法被广泛地用于制备稀土金属及其合金。由于稀土及稀土间合金的应用领域越来越广泛，对其的需求量逐渐增大，质量要求也越来越高。稀土电解产品中的杂质主要有fe、w、mo、c等。c主要是由电解时所采用的石墨槽、石墨阳极及其它石墨制品引入。
2、cn112522741a公开了一种用于稀土氯化物体系的电解槽，包括内衬石墨、适合的绝缘材料、金属接收器、侧部或者底部阴极、上部阳极组、阳极升降系统、炉口罩板、排风烟道，整个槽体为密闭型电解槽。
3、cn104328458a公开了一种稀土金属电解炉，包括圆桶状的外钢套和内钢套，内钢套置入外钢套内，内钢套外壁和外钢套内壁之间的间隙充盈填料层。内钢套的内部设置有石墨槽，石墨槽的内部设置有收容电解质的容置空间，该容置空间的底部收口处设置有用于收集电解生成的稀土金属的坩埚。外钢套的上端端口处设置有炉盖板，炉盖板的中部设置有对应于石墨槽槽口的圆形炉口，圆形炉口内固定着向石墨槽内伸入的四块石墨阳极，四块石墨阳极围成一个中空柱状结构，且该中空柱结构的中间设有电解阴极。
4、cn206692758u公开了一种稀土冶炼用电解槽，包括上下设置的石墨槽和接收器。石墨槽中设置有阳极和阴极。接收器为两端封闭的半圆筒结构且开口向上，接收器为三层结构，从外向内依次是钼外壳体、钨本体和铌涂层。在接收器的下方还设置有接收器托架，接收器托架的上表面均匀开设有若干条凹槽，两个相邻凹槽之间形成凸块，所有凸块的上表面均与接收器的下底面相贴合，阳极为棒装结构，在阳极中部设置有抗腐蚀凸起。
5、上述电解装置在电解的过程中，未溶解的稀土氧化物或者外溢的稀土金属及其合金容易与石墨槽体相接触，形成稀土碳化物，降低了稀土金属及其合金的纯度。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种用于制备稀土金属及其合金的冶炼炉，该冶炼炉能够降低电解产生的液态稀土金属及其合金中杂质含量。进一步地，该冶炼炉能够降低能耗。本发明的另一个目的在于提供一种用于制备稀土金属及其合金的装置，该装置能够降低所得稀土金属及其合金的杂质。
2、上述目的通过如下方案来实现。
3、本发明提供了一种用于制备稀土金属及其合金的冶炼炉，包括冶炼炉本体；所述冶炼炉本体包括外壳、阴极、接收器、中间槽体、阳极和绝缘层；
4、所述外壳具有外壳腔体；
5、所述阴极的至少一部分位于所述外壳腔体中；
6、所述接收器设置在所述阴极的下方，且位于所述外壳腔体中；所述接收器设置为收集电解产生的液态稀土金属及其合金；所述接收器由钨或钼形成；
7、所述中间槽体设置在所述外壳与所述接收器之间，中间槽体侧壁的顶部或顶部边沿的最低点不低于接收器侧壁的顶部或顶部边沿；所述中间槽体由绝缘材料形成；
8、所述阳极围绕在所述阴极的外周，所述阳极的至少一部分位于所述外壳腔体中；所述阳极设置在所述中间槽体的上方，且与所述中间槽体之间具有距离；
9、所述绝缘层设置在所述外壳和所述阳极之间。
10、根据本发明的冶炼炉，优选地，所述外壳上设置有液态金属出口；所述液态金属出口设置在位于所述阳极和所述中间槽体之间的外壳上；
11、所述冶炼炉还包括负压吸铸管道；所述负压吸铸管道的一端设置在所述接收器的底部附近，所述负压吸铸管道的另一端从所述液态金属出口穿出。
12、根据本发明的冶炼炉，优选地，所述中间槽体侧壁的顶部或顶部边沿为向内倾斜的斜坡；
13、所述中间槽体侧壁的外表面靠近所述外壳，所述中间槽体侧壁的内表面靠近所述接收器；
14、所述中间槽体侧壁的顶部或顶部边沿的最高点到所述阳极的底部之间的距离为30～80mm。
15、根据本发明的冶炼炉，优选地，所述冶炼炉还包括上端盖机构；
16、所述上端盖机构包括上端盖本体、上端盖转动件、导料管和导气管；
17、所述上端盖本体包括盖体、喇叭罩和叶轮壳；
18、所述盖体覆盖在所述外壳的上端开口上；
19、所述喇叭罩设置在所述盖体上，所述喇叭罩的较大的开口与所述外壳腔体相连通；所述叶轮壳设置在所述喇叭罩的较小的开口上；
20、所述上端盖转动件包括转动套和布料罩；
21、所述转动套套设在所述阴极的外周，且位于所述叶轮壳中，所述转动套与所述叶轮壳之间具有间隙，所述转动套设置为能够以所述阴极为轴转动；所述转动套的外周设置有驱动叶片，所述驱动叶片设置为在外力的作用下驱动所述转动套转动；
22、所述布料罩设置在所述喇叭罩中，其形状与所述喇叭罩相匹配；所述布料罩和所述喇叭罩之间具有间隙；所述转动套设置在所述布料罩的较小的开口上；所述布料罩的外周设置有布料叶片，所述布料叶片设置为使电解原料均匀分布；
23、所述导料管设置在所述叶轮壳上，所述导料管和所述叶轮壳与所述转动套之间的间隙相连通；所述导料管上设置有进料控制阀；
24、所述导气管设置在所述导料管上，所述导气管设置为将电解原料从所述导料管吹送至所述叶轮壳和所述转动套之间的间隙中；所述导气管上设置有进气空气阀。
25、根据本发明的冶炼炉，优选地，所述导料管偏心设置在叶轮壳上；
26、所述导气管包括水平段和倾斜段；所述倾斜段的向下倾斜的一端与导料管相连，另一端与水平段相连；水平段设置为基本上与导料管平行。
27、根据本发明的冶炼炉，优选地，所述冶炼炉还包括竖向调整机构；所述竖向调整机构设置为调节所述阴极与所述接收器之间的距离；
28、所述竖向调整机构包括传动丝杠和连接臂；
29、所述传动丝杠的一端固定在所述盖体上；
30、所述连接臂包括连接臂本体、内螺纹套和固定盘；所述内螺纹套设置在所述连接臂本体的一个端部附近，所述内螺纹套套设在所述传动丝杠上；所述固定盘设置在所述连接臂的另一个端部附近，其与所述阴极固定在一起。
31、另一方面，本发明提供了一种用于制备稀土金属及其合金的装置，包括上述冶炼炉和浇铸模具；所述浇铸模具具有第一流体口，所述负压吸铸管道与所述第一流体口相连；所述第一流体口设置为使来自冶炼炉的液态金属进入浇铸模具中。
32、根据本发明的装置，优选地，所述第一流体口连接有第一流体管道；所述负压吸铸管道与所述第一流体管道之间连接有加热器，所述加热器设置为对液态金属进行保温。
33、根据本发明的装置，优选地，所述浇铸模具包括顶部机构、铸模本体机构和底托机构；
34、所述铸模本体机构包括铸模本体，所述铸模本体内设置有浇铸腔，所述浇铸腔的两端均开口；所述浇铸腔的顶部与所述铸模本体的顶面平齐，所述浇铸腔的底部与所述铸模本体的底面平齐；
35、所述顶部机构在所述铸模本体的顶面所在的平面上的投影覆盖所述铸模本体的顶面；所述顶部机构设置为能够调节其与所述铸模本体之间的距离；
36、所述顶部机构包括顶部本体，所述顶部本体设置有出液接头；所述出液接头设置为与所述浇铸腔相匹配；
37、所述第一流体口设置在所述顶部本体上，所述顶部本体还设置有第二流体口；所述第一流体口与所述出液接头相连通；所述第二流体口与所述出液接头相连通，所述第二流体口设置为使洗涤液和/或干燥气体进入所述顶部本体中；
38、所述底托机构在所述铸模本体的底面所在的平面上的投影覆盖所述铸模本体的底面；所述底托机构设置为能够调节其与所述铸模本体之间的距离；
39、所述底托机构包括浇铸腔封端；所述浇铸腔封端设置为与所述浇铸腔相匹配。
40、根据本发明的装置，优选地，所述铸模本体机构还包括第一调节螺栓；第一调节螺栓包括螺杆和位于螺杆尾部的螺栓手柄；所述螺杆在靠近其尾部的表面上设置有螺纹；
41、所述顶部机构设置有连接耳，所述连接耳具有通孔；
42、所述铸模本体设置有铸模本体固定件，所述铸模本体固定件具有螺纹孔；
43、所述螺杆穿设在所述连接耳的通孔和所述铸模本体固定件的螺纹孔中，且螺杆表面的螺纹与所述螺纹孔相匹配；
44、所述浇铸模具还包括底托调节机构，所述底托调节机构包括纵向驱动件、导向座和导向轨道；
45、所述纵向驱动件的一端与所述底托机构相连，所述纵向驱动件的另一端与所述导向座相连，所述纵向驱动件设置为能够调节所述铸模本体和所述底托机构之间的纵向距离；
46、所述导向座设置有与所述导向轨道相匹配的滑动块，所述导向座与所述导向轨道设置为能够调节所述铸模本体与所述底托机构之间的横向距离。
47、本发明的中间槽体由绝缘材料制成，避免电解过程中未溶解的氧化物与外壳形成稀土炭化物，还可以避免出炉等操作过程中外溢的稀土金属及其合金与外壳之间形成炭化物污染金属。根据本发明优选的实施方式，本发明的阴极和接收器之间的距离能够调整，这样能够保证电解的充分性、高效性，降低杂质。本发明的装置还包括浇铸模具，该浇铸模具能够在密封的环境下对液态金属进行浇铸成型，在浇铸前能够对浇铸腔进行清洗、干燥以及抽真空等操作，提高铸锭的纯度。本发明的冶炼炉与浇铸模具相配合能够有效地降低所得铸锭的杂质含量。
1.一种用于制备稀土金属及其合金的冶炼炉，其特征在于，所述冶炼炉包括冶炼炉本体；所述冶炼炉本体包括外壳、阴极、接收器、中间槽体、阳极和绝缘层；
2.根据权利要求1所述的冶炼炉，其特征在于，所述外壳上设置有液态金属出口；所述液态金属出口设置在位于所述阳极和所述中间槽体之间的外壳上；
3.根据权利要求2所述的冶炼炉，其特征在于，所述中间槽体侧壁的顶部或顶部边沿为向内倾斜的斜坡；
4.根据权利要求2所述的冶炼炉，其特征在于，所述冶炼炉还包括上端盖机构；
5.根据权利要求4所述的冶炼炉，其特征在于，所述导料管偏心设置在叶轮壳上；
6.根据权利要求2所述的冶炼炉，其特征在于，所述冶炼炉还包括竖向调整机构；所述竖向调整机构设置为调节所述阴极与所述接收器之间的距离；
7.一种用于制备稀土金属及其合金的装置，其特征在于，所述装置包括权利要求2～6任一项所述的冶炼炉和浇铸模具；所述浇铸模具具有第一流体口，所述负压吸铸管道与所述第一流体口相连；所述第一流体口设置为使来自冶炼炉的液态金属进入浇铸模具中。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述浇铸模具包括顶部机构、铸模本体机构和底托机构；
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述铸模本体机构还包括第一调节螺栓；第一调节螺栓包括螺杆和位于螺杆尾部的螺栓手柄；所述螺杆在靠近其尾部的表面上设置有螺纹；
