专利名称：熔盐电解法生产电池级混合稀土金属工艺及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种熔盐电解法生产电池级混合稀土金属工艺及，属于稀土产品制备领域。
背景技术：
我国国内现有生产混合稀土金属的工艺普遍采用氯化物熔盐电解法，此方法的最大缺点就是生产的混合稀土金属的配分很不稳定，不能满足广大混合稀土金属用户的要求；而且在生产过程中会产生大量的HCl、Cl2等有毒气体，严重污染环境，产品中残留的Cl元素吸收空气中的水分后腐蚀金属并影响Ni:H电池及其应用产品的质量。
电解槽采用碳化硅结合氮化硅材料替代石墨材料，降低和消除电解稀土金属中的C含量，防止熔盐渗漏，提高电解槽的使用寿命，解决了稀土生产企业的普遍性问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是产品配分稳定、环保节能、生产成本降低；且可降低和消除电解稀土金属中的C含量，防止熔盐渗漏，提高电解槽的使用寿命。
技术解决方案步骤如下(1)是以混合稀土氧化物为原料，在温度为950～1050℃时，将混合稀土氧化物加入氟化物熔体中，稀土氧化物随即发生电离；(2)在直流电场60-70V/M的作用下，电解电压10V、电解温度为980～1000℃，Ren+在钨阴极表面析出，被还原为Re；O2-在石墨阳极表面被氧化为O2，并于石墨反应生成CO2进入空气；
其中n＝3～4；(3)生成的混合稀土金属为镧、铈、镨、钕合金，La26-30％，Ce50-54％，Pr3-7％，Nd13-17％。
混合稀土氧化物中含有La2O326-30％、CeO250-54％、Pr6O113-7％、Nd2O313-17％。
熔体为氟化物熔体，其中氟化物熔体包括稀土氟化物、氟化锂，其比例为5∶1。
稀土氟化物为氟化镧47-53％、氟化铈32-38％、氟化镨2-4％、氟化钕8-14％。
电解槽采用碳化硅结合氮化硅材料制成。
本发明产品质量达到了国际同类产品水平电流效率大于65％，金属直收率大于95％。
产品质量La 28±2％，Ce 52±2％，Pr 5±1％，Nd 15±1％，Fe≤0.15％，C≤0.05％，O≤0.01％，Si≤0.01％，W+Mo≤0.05％。
本发明选用三元电解质体系，降低电解质熔点、提高流动性和稳定性。在实际生产中表现为混合稀土金属与电解质完全分离、避免夹杂，电解质物理化学性能长期稳定。
另外由于目前的电解槽阳极结构为柱状，所以操作复杂，能耗高，而且不利于电解槽不同深度的有效电解，使原料深积在电解槽的底部，降低了收率。
电解槽采用碳化硅结合氮化硅材料替代石墨材料，降低和消除电解稀土金属中的C含量，防止熔盐渗漏，提高电解槽的使用寿命。
本发明不仅可以降低成本，而且产品的杂质含量也很低，环保节能，是一项创新型的生产工艺。
四
本发明的电解槽结构示意图；五具体实施方式
实施例1本发明是以稀土氧化物(La2O323-33％、CeO247-57％、Pr6O113-7％、Nd2O312-18％)为原料，稀土氟化物(氟化镧48-52％、氟化铈33-37％、氟化镨2-4％、氟化钕9-13％)、氟化锂二元体系为电解质，氧化物在熔体中的溶解度为2～5％，利用钨阴极电解混合稀土氧化物，得到电池级混合稀土金属。
熔盐电解法生产电池级混合稀土金属的设备，包括外壳1、保温材料2、内保护壳3、阴极4、碳化硅结合氮化硅材料电解槽5、阳极6、接收器7，附于电解槽5内表面的阳极6形状为倒锥形，电解槽5采用碳化硅结合氮化硅材料。电解槽5经过充分干燥，并用打弧机接石墨在电解槽5内起弧加热，把电解质按5∶1比例混合后缓慢加入电解槽5，待熔盐全部熔化后，当电解液面达到阳极6中上部，温度在950～1050℃时，插入钨阴极4进行电解，氧化物通过自动加料机均匀定量(110-130g/min)加入，在直流电场(62-68V/m)的作用下，电解电压9～11V、电解温度为950～1050℃，电解时间为160～200分钟，Ren+在钨阴极4表面析出，被还原为Re；O2-在石墨阳极6表面被氧化为O2，并于石墨反应生成CO2进入空气。
其中n＝3～4；160～200分钟后，用钛勺舀取接收器7中的金属液体，并把液体倒入锭模铸锭。
生成的混合稀土金属为镧、铈、镨、钕合金，La23-33％，Ce47-57％，Pr3-7％，Nd12-18％。
实施例2本发明是以稀土氧化物(La2O326-30％、CeO250-54％、Pr6O113-7％、Nd2O313-17％)为原料，稀土氟化物(氟化镧49-51％、氟化铈34-36％、氟化镨2-4％、氟化钕10-11％)、氟化锂二元体系为电解质，氧化物在熔体中的溶解度为2～5％，利用钨阴极电解混合稀土氧化物，得到电池级混合稀土金属。
熔盐电解法生产电池级混合稀土金属的设备，包括外壳1、保温材料2、内保护壳3、阴极4、碳化硅结合氮化硅材料电解槽5、阳极6、接收器7，附于电解槽5内表面的阳极6形状为倒锥形，电解槽5采用碳化硅结合氮化硅材料。电解槽5经过充分干燥，并用打弧机接石墨在电解槽5内起弧加热，把电解质按5∶1比例混合后缓慢加入电解槽5，待熔盐全部熔化后，当电解液面达到阳极6中上部，温度在950～1050℃时，插入钨阴4极进行电解，氧化物通过自动加料机均匀定量(120g/min)加入，在直流电场(64-66V/m)的作用下，电解电压10V、电解温度为980～1000℃℃，电解时间为180分钟，Ren+在钨阴极4表面析出，被还原为Re；O2-在石墨阳极6表面被氧化为O2，并于石墨反应生成CO2进入空气。
其中n＝3～4；180分钟后，用钛勺舀取接收器7中的金属液体，并把液体倒入锭模铸锭。
生成的混合稀土金属为镧、铈、镨、钕合金，La26-30％，Ce50-54％，Pr3-7％，Nd13-17％。
权利要求
1.熔盐电解法生产电池级混合稀土金属工艺，其特征在于(1)是以混合稀土氧化物为原料，在温度为920～1080℃时，将混合稀土氧化物加入氟化物熔体中，稀土氧化物随即发生电离；(2)在直流电场60-70V/m的作用下，电解电压8～12V、电解温度为920～1080℃，Ren+在钨阴极表面析出，被还原为Re；O2-在石墨阳极表面被氧化为O2，并于石墨反应生成CO2进入空气；其中n＝3～4；(3)生成的混合稀土金属为镧、铈、镨、钕的合金，La 22-34％，Ce46-58％，Pr 2-8％，Nd 11-19％。
2.根据权利要求1所述的熔盐电解法生产混合稀土金属工艺，其特征在于混合稀土氧化物中含有La2O322-34％、CeO246-58％、Pr6O112-8％、Nd2O311-19％。
3.根据权利要求1所述的熔盐电解法生产混合稀土金属工艺，其特征在于熔体为氟化物熔体，其中氟化物熔体包括稀土氟化物、氟化锂，其比例为5∶1。
4.根据权利要求3所述的熔盐电解法生产混合稀土金属工艺，其特征在于稀土氟化物为氟化镧47-53％、氟化铈32-38％、氟化镨2-4％、氟化钕8-14％。
5.一种熔盐电解法生产电池级混合稀土金属的设备，包括外壳(1)、保温材料(2)、内保护壳(3)、阴极(4)、碳化硅结合氮化硅材料电解槽(5)、阳极(6)、接收器(7)，附于电解槽(5)内表面的阳极(6)形状为倒锥形，其特征在于电解槽(5)采用碳化硅结合氮化硅材料。
全文摘要
本发明涉及一种熔盐电解法生产电池级混合稀土金属工艺及设备，属于稀土产品制备领域。本发明是高温下混合稀土氧化物熔解于氟化物熔体中，随即发生电离；在直流电场(60－70V/M)的作用下，Re
文档编号C25C3/00GK1865514SQ20061007443
公开日2006年11月22日 申请日期2006年4月9日 优先权日2006年4月9日
发明者蔺继荣, 赵良忠, 韩福军, 马洪军, 赵飞, 张秀艳, 何伟 申请人:包头市玺骏稀土有限责任公司