1.本发明涉及稀土元素金属制备技术领域，具体为一种利用稀土氯化物电解制取稀土金属的方法。
背景技术：
2.熔盐电解工艺是用来制取大量混合稀土金属和部分单一轻稀土金属的重要方法，其一般为利用稀土氯化物与氯化钾熔融并电解，制得稀土金属，与金属热还原法相比，具有工艺简便，设备投资小，不用还原剂，可连续生产的优点，但是氯化钾的大量使用还是对生产成本造成了一定的负担；且实际生产中含水氯化稀土在电解时易产生电解质的熔盐爆溅，电解尾气中氯气浓度低，含有较多的hcl、co2、co等气体，尾气处理困难，设备腐蚀严重，材料消耗大，且电流效率低，目前工厂中一般通过加热脱水工艺对含水氯化稀土进行脱水处理，但是此方法工艺复杂，对设备要求较高；对大多数中、小厂家来说，大电解槽存在着设备投资大、技术难度高、参数难稳定的问题，生产中若操作不当会导致电效低、有死角、渣多、收率较低的弊端。
技术实现要素：
3.针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用稀土氯化物电解制取稀土金属的方法，解决了稀土氯化物电解制取稀土金属投资大、成本高、技术门槛高的问题。
4.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种利用稀土氯化物电解制取稀土金属的方法，包括以下步骤：
5.步骤一、对电解槽进行预热，预热条件为温度不低于300℃，预热时间为5h；
6.步骤二、预热完成后，按照要求放下阳极与阴极，将无水氯化稀土、氯化钾与氯化钠按一定重量比例加入槽内，送电熔融，然后逐步加入水氯化稀土、氯化钾与氯化钠，待熔融电解质达到80-200mm左右时，提起阴极，将金属接收器放入电解槽内，再放下阴极至金属接收器底部10-20mm处，继续加入无水氯化稀土、氯化钾与氯化钠至离电解槽顶部15-30mm左右为止，待电解质达到正常温度后，保温1小时，切断电源取出金属接收器，扒出渣泥重新放入经预热过的金属接收器，并在接收器内放入一定量的打底金属，把阴极放到适当位置，即完成预电解步骤，可通电进行正常作业；
7.步骤三、预电解结束后对电解质进行试样分析，控制无水氯化稀土浓度，调整电压.电流，以控制电解温度；
8.步骤四、随着电解的进行稀土金属会有阴极析出，并沉积在金属接收器中，待金属满至接近接收器上口时，先加入无水氯化稀土，约几分钟后从金属接收器中取出一定量的稀土金属，取出的金属倒入预热模中冷却后，敲下表面电解质层，再经过冷水清洗、晾干、称重、分析，合格产品封腊入库，即完成稀土金属的制备；
9.步骤五、经过一段时间电解后，按规律更换金属接收器，扒出电解槽内渣泥，重复步骤四到步骤五，使电解作业得以继续进行。
10.优选的，所述电解槽为800a电解槽，所述电解槽为采用致密石墨制造的坩埚，所述金属接收器为瓷制器皿。
11.优选的，所述阳极采用致密石墨制造，所述阴极为钼棒。
12.优选的，所述阳极电流密度为0.9-1a/cm2，所述阴极电流密度为6-8a/cm2。
13.优选的，所述无水氯化稀土、氯化钾与氯化钠的质量比为0.35：1：0.8。
14.优选的，所述电解温度根据稀土元素种类进行调控，温度范围为850-950℃。
15.优选的，所述无水氯化稀土浓度根据稀土元素种类进行调控，浓度范围为15-30％。
16.优选的，所述无水氯化稀土的制备方法包括以下步骤：
17.步骤一、按量称取氯化铵与稀土氧化物，氯化铵与稀土氧化物质量比为19：1；
18.步骤二、先将氯化铵均匀的铺设在反应皿底部，再将稀土氧化物均匀的铺设在氯化铵表面；
19.步骤三、启动反应炉待温度到达300℃时保持温度，将反应皿放入反应炉中，并冲入氯化氢气体，即进行氯化焙烧，反应完成后制得无水氯化稀土。
20.本发明提供了一种利用稀土氯化物电解制取稀土金属的方法。具备以下有益效果：
21.1、本发明通过氯化钠替代一部分氯化钾进行电解制取稀土金属，使生产所需要的氯化钾用量大大减少，达到了在原本生产工艺的基础上进一步降低投入的目的，达到了大幅度降低生产成本的效果，进一步由于改进方法不涉及设备、工艺等大幅度变化，使得此方法可迅速替代传统方法，降低了企业的负担。
22.2、本发明通过氯化铵与稀土氧化物制备无水稀土氯化物，使无水稀土氯化物的制备工艺及设备要求更为简单，不仅避免了采用含水氯化稀土在电解时易产生的各种不良问题，同时简化了制备过程，进一步降低了企业的投入与生产成本。
23.3、本发明通过选用小电解槽，使在电解生产过程中，达到了电效高、因例如800a电解槽就具有电效高、电解质流动方向稳定、电解产物集中、小批量进料、电解质炉温变化小、投资小、易于操作等优点，同时在需要扩大产量时可采用多个小电解槽组合的方式，提高了生产的灵活性。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.实施例一：
26.本发明实施例提供一种利用稀土氯化物电解制取稀土金属的方法，包括以下步骤：
27.步骤一、对电解槽进行预热，预热条件为温度不低于300℃，预热时间为5h；
28.步骤二、预热完成后，按照要求放下阳极与阴极，将无水氯化稀土、氯化钾与氯化钠按一定重量比例加入槽内，送电熔融，然后逐步加入水氯化稀土、氯化钾与氯化钠，待熔
融电解质达到80-200mm左右时，提起阴极，将金属接收器放入电解槽内，再放下阴极至金属接收器底部10-20mm处，继续加入无水氯化稀土、氯化钾与氯化钠至离电解槽顶部15-30mm左右为止，待电解质达到正常温度后，保温1小时，切断电源取出金属接收器，扒出渣泥重新放入经预热过的金属接收器，并在接收器内放入一定量的打底金属，把阴极放到适当位置，即完成预电解步骤，可通电进行正常作业；
29.步骤三、预电解结束后对电解质进行试样分析，控制无水氯化稀土浓度，调整电压.电流，以控制电解温度；
30.步骤四、随着电解的进行稀土金属会有阴极析出，并沉积在金属接收器中，待金属满至接近接收器上口时，先加入无水氯化稀土，约几分钟后从金属接收器中取出一定量的稀土金属，取出的金属倒入预热模中冷却后，敲下表面电解质层，再经过冷水清洗、晾干、称重、分析，合格产品封腊入库，即完成稀土金属的制备；
31.步骤五、经过一段时间电解后，按规律更换金属接收器，扒出电解槽内渣泥，重复步骤四到步骤五，使电解作业得以继续进行。
32.稀土氯化物与氯化钾配合确实为较为理想的电解体系，但是大量的使用无疑造成了成本的增加，氯化钠比氯化钾更为价廉与易得，通过氯化钠替代一部分氯化钾进行电解制取稀土金属，使生产所需要的氯化钾用量大大减少，达到了在原本生产工艺的基础上进一步降低投入的目的，达到了大幅度降低生产成本的效果，进一步由于改进方法不涉及设备、工艺等大幅度变化，使得此方法可迅速替代传统方法，降低了企业的负担。
33.实施例二：
34.作为上述实施例的进一步补充：
35.电解槽为800a电解槽，电解槽为采用致密石墨制造的坩埚，金属接收器为瓷制器皿。
36.阳极采用致密石墨制造，阴极为钼棒。
37.因熔盐电解质中的碳会妨碍阴极金属凝聚，所以须采用致密石墨制造的阳极和坩埚。
38.我国较大规模的生产厂家大多采用了3000a、10000a电解槽，对大多数中、小厂家来说，大电解槽存在着设备投资大、技术难度高、参数难稳定，生产中若操作不当会导致电效低、有死角、渣多、收率较低的弊端，渣多，收率较低的弊端；若采用小型电解槽就具有电效高(其原因是阴极电流密度大、电流分布均匀)，电解质流动方向稳定，电解产物集中，小批量进料、电解质炉温变化小、投资小、易于操作等优点，同时在需要扩大产量时可采用多个小电解槽组合的方式，提高了生产的灵活性。
39.阳极电流密度为0.9-1a/cm2，阴极电流密度为6-8a/cm2。
40.电解过程中阴、阳极电流密度与多种因素相关，例如稀土离子浓度、温度、电解质循环情况，电流密度支配着金属析出和溶解速度，因此适当控制电流密度可提高电流效率。阳极电流密度一般控制在0.9-1a/cm2，阴极电流密度6-8a/cm2，电解时应根据情况进行调节。
41.无水氯化稀土、氯化钾与氯化钠的质量比为0.35：1：0.8。
42.电解温度根据稀土元素种类进行调控，温度范围为850-950℃。
43.温度是电解作业的重要因素，温度过低，金属分散于熔体，不易凝聚，温度过高，稀
土金属活性更强，金属损失增加，盐的挥发也大，金属、电解质、电解槽气氛、结构材料等相互作用更为激烈，电流效率，回收率及金属质量均会降低。因此温度控制范围一般是850-950℃，电解质温度的高低是通过调节电流、电压来加以控制的。
44.无水氯化稀土浓度根据稀土元素种类进行调控，浓度范围为15-30％。
45.电解质中稀土浓度对电解有很大影响，浓度过高或过低均会降低电流效率。含量过低，稀土元素、钾、钠将共同析出；如果太高，电解质容易与水和氧作用变粘，稀土金属损失更大，一般在800a电解槽中稀土浓度一般控制在15-30％，浓度控制通过控制无水氯化稀土、氯化钾与氯化钠的加入量来实现，每班一般分析2-3次。
46.无水氯化稀土的制备方法包括以下步骤：
47.步骤一、按量称取氯化铵与稀土氧化物，氯化铵与稀土氧化物质量比为19：1；
48.步骤二、先将氯化铵均匀的铺设在反应皿底部，再将稀土氧化物均匀的铺设在氯化铵表面；
49.步骤三、启动反应炉待温度到达300℃时保持温度，将反应皿放入反应炉中，并冲入氯化氢气体，即进行氯化焙烧，反应完成后制得无水氯化稀土。
50.实际生产中含水氯化稀土在电解时易产生电解质的熔盐爆溅，电解尾气中氯气浓度低，含有较多的hcl、co2、co等气体，尾气处理困难，设备腐蚀严重，材料消耗大，且电流效率低，目前工厂中一般通过加热脱水工艺对含水氯化稀土进行脱水处理，但是此方法工艺复杂，对设备要求较高；通过氯化铵与稀土氧化物制备无水稀土氯化物，使无水稀土氯化物的制备工艺及设备要求更为简单，不仅避免了采用含水氯化稀土在电解时易产生的各种不良问题，同时简化了制备过程，进一步降低了企业的投入与生产成本。
51.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。