一种稀土冶炼用抗氧化石墨电解槽及内衬调整方法与流程

本发明涉及稀土冶炼设备，尤其涉及一种稀土冶炼用抗氧化石墨电解槽及内衬调整方法。

背景技术：

1、稀土作为我国重要的稀缺战略资源，凭借其优异的金属特性，广泛应用于高新材料、冶金、军工、石油化工、玻璃陶瓷、农业等行业。近年来，随着我国大型稀土集团的组建及黑稀土基本出清，稀土行业进入新发展阶段。然而，稀土金属（如钕、镨、镝等）的电解冶炼通常需在高温（800~1500℃）熔盐体系（如lif-bef2、kcl-nacl等）中进行，该环境具有强氧化性（石墨在600℃以上与氧气反应生成co/co2导致槽体损耗）、化学腐蚀（熔融氟化物或氯化物渗入石墨孔隙加速结构破坏）及热震冲击（频繁升温-冷却循环引发石墨热应力开裂）等严苛特点，直接导致电解槽使用寿命缩短、工艺稳定性下降，成为制约稀土电解产业高效低成本发展的关键瓶颈。

2、目前工业中主要采用高纯石墨电解槽或碳化硅内衬电解槽应对上述环境挑战，但二者均存在显著不足：高纯石墨在强氧化及热震环境下易发生氧化损耗和开裂失效，碳化硅内衬虽耐高温腐蚀但成本高昂且抗热震性能有限，均无法同时满足低成本、高稳定性及兼顾抗氧化、耐腐蚀、抗热震性能的复合防护需求。因此，亟需开发一种新型复合防护方案，以解决现有电解槽在高温熔盐体系中的损耗问题，延长槽体使用寿命，提升稀土电解工艺的经济性、稳定性和环保性。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种稀土冶炼用抗氧化石墨电解槽及内衬调整方法，用以克服现有技术中电解槽在高温熔盐体系中的损耗不均匀导致电解槽寿命较短的问题。

2、为实现上述目的，一方面，本发明提供一种稀土冶炼用抗氧化石墨电解槽的内衬调整方法，包括：

3、步骤s1，将石墨电解槽划分为若干个稀土冶炼分析区域，在稀土冶炼过程中持续获取石墨电解槽的内壁厚度以及槽内液面波动图像；

4、步骤s2，确定各所述稀土冶炼分析区域的内壁厚度的变化趋势，并计算对应区域的实时腐蚀速率以确定腐蚀异常区域，以及基于所述液面波动图像计算各腐蚀异常区域的冶炼腐蚀表征参量；

5、步骤s3，确定所述腐蚀异常区域与预设转接环保护区域的位置关系，计算区域位置偏差值以确定所述石墨电解槽的内衬调整类型，所述内衬调整类型包括内衬静态调整和内衬动态微调；

6、步骤s4、根据确定的所述内衬调整类型，对石墨电解槽的可调节转接环进行针对性调整，包括，根据所述腐蚀异常区域的中心高度，对所述可调节转接环进行模块化的安装高度调整，或，根据所述冶炼腐蚀表征参量的稳定表征值，对可调节转接环进行垂直位置的补偿调整。

7、作为稀土冶炼用抗氧化石墨电解槽的内衬调整方法的优选技术方案，在所述步骤s1中，将石墨电解槽划分为若干个稀土冶炼分析区域，包括：

8、将石墨电解槽基体的角部区域对应石墨电解槽内壁相邻侧壁相交形成的区域确定为弧形过渡区域；

9、将所述石墨电解槽侧壁的平面中心区域确定为正面区域；

10、全部所述弧形过渡区域和全部所述正面区域为稀土冶炼分析区域；

11、其中，各所述弧形过渡区域和所述正面区域无缝相接且不重叠，各所述稀土冶炼分析区域在高度方向上覆盖从槽底至槽口的完整内壁表面。

12、作为稀土冶炼用抗氧化石墨电解槽的内衬调整方法的优选技术方案，在所述步骤s2中，基于所述液面波动图像计算各腐蚀异常区域的冶炼腐蚀表征参量，包括：

13、确定各所述稀土冶炼分析区域在预设监测周期内的液面波动幅度百分比并计算其平均值；

14、计算各所述稀土冶炼分析区域的液面波动幅度百分比的平均偏差；

15、根据所述平均偏差与所述液面波动幅度百分比平均值的比值确定所述冶炼腐蚀表征参量。

16、作为稀土冶炼用抗氧化石墨电解槽的内衬调整方法的优选技术方案于，所述确定各所述稀土冶炼分析区域的内壁厚度的变化趋势，并计算对应区域的实时腐蚀速率以确定腐蚀异常区域包括：

17、若所述稀土冶炼分析区域的实时腐蚀速率符合腐蚀稳定条件，则判定对应稀土冶炼分析区域为正常区域；

18、若所述稀土冶炼分析区域的实时腐蚀速率不符合腐蚀稳定条件，则判定对应稀土冶炼分析区域为腐蚀异常区域；

19、其中，所述腐蚀稳定条件为实时腐蚀速率不超过腐蚀速率阈值。

20、作为稀土冶炼用抗氧化石墨电解槽的内衬调整方法的优选技术方案，所述确定所述腐蚀异常区域与预设转接环保护区域的位置关系，计算区域位置偏差值以确定所述石墨电解槽的内衬调整类型包括：

21、若所述腐蚀异常区域与预设转接环保护区域的位置关系符合位置匹配条件，则确定所述内衬调整类型为内衬动态微调；

22、若所述腐蚀异常区域与预设转接环保护区域的位置关系不符合位置匹配条件，则根据所述区域位置偏差值确定所述内衬调整类型；

23、其中，所述位置匹配条件为区域位置偏差值小于预设转接环保护区域宽度的一半。

24、作为稀土冶炼用抗氧化石墨电解槽的内衬调整方法的优选技术方案，在所述步骤s4中，根据确定的所述内衬调整类型，对石墨电解槽的可调节转接环进行针对性调整，包括：

25、若所述内衬调整类型为内衬静态调整，则根据所述腐蚀异常区域的中心高度与当前转接环中心高度的高度偏差值，确定可调节转接环的安装高度调整量；

26、若所述内衬调整类型为内衬动态微调，则根据所述冶炼腐蚀表征参量的稳定表征值趋势，确定可调节转接环的垂直位置补偿量。

27、作为稀土冶炼用抗氧化石墨电解槽的内衬调整方法的优选技术方案，根据所述腐蚀异常区域的中心高度与当前转接环中心高度的高度偏差值，确定转接环的安装高度调整量，包括：

28、计算所述腐蚀异常区域的中心高度与当前转接环中心高度的高度偏差值；

29、根据所述高度偏差值确定转接环需要调整的安装高度调整量；

30、根据所述安装高度调整量，调整对应腐蚀异常区域的转接环的安装位置以实现转接环的模块化调整。

31、作为稀土冶炼用抗氧化石墨电解槽的内衬调整方法的优选技术方案，根据所述冶炼腐蚀表征参量的稳定表征值趋势，确定转接环的垂直位置补偿量，包括：

32、实时监测所述冶炼腐蚀表征参量的变化趋势；

33、根据所述冶炼腐蚀表征参量的变化幅度和变化方向，确定可调节转接环整体的垂直位置补偿量；

34、按照所述垂直位置补偿量对可调节转接环整体进行垂直位置的补偿调整。

35、另一方面，本发明还提供一种稀土冶炼用抗氧化石墨电解槽，包括：石墨电解槽基体（1）、复合抗氧化涂层（2）及可调节转接环（3）；

36、其中，可调节转接环（3）设置在石墨电解槽基体（1）的凹槽处，可调节转接环（3）由若干段组成。

37、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过将电解槽划分为弧形过渡区域与正面区域并持续采集内壁厚度及液面波动数据，结合实时腐蚀速率与冶炼腐蚀表征参量的双参数耦合判定，精准识别腐蚀异常区域；进而根据位置匹配关系智能选择内衬静态调整或动态微调策略，通过模块化高度补偿或垂直位置动态补偿，使可调节转接环与实际腐蚀风险动态适配。解决了传统电解槽损耗不均匀、工艺稳定性下降的核心问题，还通过低成本复合防护设计延长了槽体使用寿命，减少了维护成本与停机时间，并降低了环境污染，实现了电解槽抗氧化、耐腐蚀的多维提升。

38、尤其，基于电解槽内不同部位的几何特征与腐蚀机理差异，正面区域针对均匀腐蚀，弧形过渡区域针对局部腐蚀，实现了监测靶向性的精准定位，各区域采用无缝衔接且全覆盖的布局方式，并结合弧形过渡区域长度与槽厚的定量关系，确保了监测网络对全内壁表面腐蚀热点的有效捕捉与无遗漏监控，设计使得腐蚀数据的采集与分析具备了明确的区域对应性和机理关联性，为后续实现腐蚀状态的精准评估与转接环的针对性调整奠定了坚实的结构基础，显著提升了腐蚀管理的系统性和有效性。

39、尤其，在本发明中，本技术方案通过液面波动图像分析来计算冶炼腐蚀表征参量，实现了非接触式、反应灵敏的腐蚀状态间接监测，通过在每个分析区域设置监测网格，并量化计算波动幅度百分比的平均偏差与平均值的相对比值，有效放大了因局部腐蚀导致的液面波动异常特征，实现了对腐蚀活动的早期预警和精准定位，为后续调整决策提供了高度量化和可靠的数据支撑，显著提升了整个监测系统的前瞻性和智能化水平。

40、尤其，通过划分电解槽为多个分析区域并持续监测内壁厚度变化，结合实时腐蚀速率与位置匹配关系的智能判别，精准识别腐蚀异常区域并动态选择内衬调整类型，当异常区域位于转接环保护范围内时触发动态微调以适应腐蚀速率变化，若位置偏差过大则启动静态调整以重构防护布局。不仅通过腐蚀稳定条件的阈值设定与线性拟合计算实现了腐蚀状态的在线诊断与早期预警，避免了过度维护的资源浪费，还通过可调节转接环的模块化设计与垂直位置补偿机制，实现了防护策略与实际腐蚀风险的动态匹配，最终延长电解槽使用寿命、降低维护成本的同时，减少了环境污染，满足了稀土冶炼对低成本、高稳定性复合防护方案。