CN1468979A - 氧化物熔盐电解生产电池级混合稀土金属工艺 - Google Patents

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胡泽松
廖祥文
王全根
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Abstract

本发明公开了一种氧化物电解生产电池级稀土金属工艺，由氯化稀土碳沉、灼烧形成混合稀土氧化物，并加入配制好的熔盐，再一起进行电解，得到电池级稀土金属，该发明为一项环保型的“绿色”稀土金属生产技术，克服了传统的“氯化物熔盐电解工艺”的不足，避免了氯化物电解工艺中大量氯气产生对环境带来的不利影响，并充分利用我国的稀土资源以及水电资源丰富等优势，发展稀土的后续加工，生产出具有国际竞争力的出口产品，供应国际市场，对发展稀土生产技术和保护生态环境，有着十分重要的意义。

Description

氧化物熔盐电解生产电池级混合稀土金属工艺
技术领域：
本发明涉及一种生产混合稀土金属的工艺，尤其是一种采用氧化物熔盐电解生产电池级混合稀土金属的工艺。
背景技术：
我国现有的，形成规模化生产混合稀土金属生产线，其主导工艺为氯化物体系熔盐电解法，这种工艺虽有成本低的特点，但存在以下明显缺点：
1、废气排放对环境影响较大。资料表明，我国每年稀土金属生产量约5000吨，采用“氯化物电解工艺”年排放的氯气超过1900吨，其对生态环境影响不容忽视。
2、该工艺必须安装庞大的氯气回收处置系统，投资多，占地面积大，无疑会使电解生产增加操作费用。
3、金属产品中非稀土杂质含量高，该工艺生产的混合稀土金属主要是在钢铁行业中作为添加剂使用，难以达到现代化科技应用于电池生产的要求。
发明内容：
本发明旨在减少环境污染、降低废气处理费用、适于电池生产，而提供一种氧化物熔盐电解生产电池级混合稀土金属工艺。
本发明的发明目的是通过实施下述技术方案实现的：
一种氧化物熔盐电解生产电池级混合稀土工艺，其特征在于：由氯化稀土碳沉、灼烧形成混合稀土氧化物，并加入配制好的熔盐，再一起进行电解，得到电池级稀土金属。
本发明氯化稀土是经过溶解、过滤、萃取滤液、碳沉、灼烧后得到混合稀土氧化物的。
本发明熔盐为氟化混合熔盐，其中氟化混合稀土占60-80％，氟化碱金属占20-40％(重量百分比)。
本发明氟化混合熔盐在进行电解前，在石墨电解槽内进行预处理，再与混合稀土氧化物一起进行电解，具体过程是：将配制好的氟化混合熔盐加入电解槽中，用交流低电压进行升温熔化熔盐，待熔盐全部熔化后，放入坩埚阴极均匀加入混合稀土氧化物，控制一定的电流强度，送直流电进行电解，待电解到一定时间后，出炉浇铸电池级混合稀土金属。
本发明熔盐和混合稀土氧化物电解后得到熔融金属，再经过铸模、去皮得到电池级稀土金属和残留熔盐，残留熔盐再返回进行电解。
本发明石墨电解槽已由本申请人另行申报了实用新型专利。
本发明优点在于：
一、混合稀土氧化物熔盐电解工艺，在电解过程中排出的阳极
气体基本上是C02和少量的CO组成的混合气体，可以直接
排出大气，减少了处理废气装置的投资和操作费用，显示
了该工艺绿色环保的优越性。
二、该工艺稀土金属的回收率高，达到92％-95％，比氯化物电
解高出5％以上。
三、产品质量稳定，非稀土杂质含量低，质量好，完全能达到
电池生产所需产品质量要求。
具体实施方式：
一种氧化物熔盐电解生产电池级混合稀土金属工艺，由氯化稀土经过溶解、过滤、浸渣、萃取滤液、除杂质、碳铵碳沉、灼烧后得到混合稀土氧化物。并加入配制好的熔盐，再一起进行电解，得到电池级稀土金属。
原料和入炉产品质量要求
1、混合氯化稀土产品质量要求：
    指标     REO     CeO2/REO     Fe2O3     水不溶物
    含量％     ≥45     ～45     ≤0.05     ≤0.1
2、混合稀土氧化物质量要求：
  项目   TREO     CeO2     La2O2    Pr6O11   Nd2O2
  含量％   ≥98.5     48     35    4   12
  项目    Al2O3     CaO     MgO    ZnO   Fe2O3   MnO2
  含量％   ≤0.1     ≤0.3     ≤0.03    ≤0.01   ≤0.05   ≤0.01
本发明熔盐为氟化混合熔盐，其中氟化混合稀土占60-80％，氟化碱金属占20-40％(重量百分比)。
氟化混合熔盐在进行电解前，在石墨电解槽内进行预处理，再与混合稀土氧化物一起进行电解，具体过程是：将配制好的氟化混合熔盐加入电解槽中，用交流低电压进行升温熔化熔盐，待熔盐全部熔化后，放入坩埚阴极均匀加入混合稀土氧化物，控制一定的电流强度，送直流电(8-12v)进行电解，电解温度为：850-1050度。待氧化物熔盐电解到规定时间(40-60)分钟后，得到熔融金属，再经过铸模、去皮得到电池级稀土金属和残留熔盐，残留熔盐再返回进行电解。
本发明氧化物熔盐电解工艺原理：
高温下，氧化物熔解于REF3熔体中，氧化物稀土在熔体中的溶解度一般为2％--5％，溶解的氧化物随着发生电离：
      
在直流电作用下，稀土阳离子和氧阴离子分别向阴极、阳极方向迁移，稀土阳离子在阴极上进行放电反应：
      
氧阴离子在阳极上进行放电反应；
      
      
      
总反应式为：
      
本发明生产主要设备：GDA-6000A10-12V硅整流器；敞口式电解槽；本发明电池级混合稀土金属产品质量：
项目   RE   Ce/RE   La/RE   Pr/RE   Nd/RE     Fe
含量％   ≥99.0   50±5   31±3   5±2   10±2     ≤0.1
项目   Zn   Mg    Pb   Mo    Si     Cd
含量％   ≤0.02   ≤0.02   ≤0.1   ≤0.05    ≤0.05     ≤0.02

Claims (6)

1、一种氧化物熔盐电解生产电池级混合稀土工艺，其特征在于：由氯化稀土碳沉、灼烧形成混合稀土氧化物，并加入配制好的熔盐，再一起进行电解，得到电池级稀土金属。
2、根据权利要求1所述的氧化物熔盐电解生产电池级混合稀土工艺，其特征在于：氯化稀土是经过溶解、过滤、萃取滤液、碳沉、灼烧后得到混合稀土氧化物的。
3、根据权利要求1所述的氧化物熔盐电解生产电池级混合稀土工艺，其特征在于：熔盐为氟化混合熔盐，其中氟化混合稀土占60-80％，氟化碱金属占20-40％(重量百分比)。
4、根据权利要求1、2或3所述的氧化物熔盐电解生产电池级混合稀土工艺，其特征在于：氟化混合熔盐在进行电解前，在石墨电解槽内进行预处理，再与混合稀土氧化物一起进行电解，具体过程是：将配制好的氟化混合熔盐加入电解槽中，用交流低电压进行升温熔化熔盐，待熔盐全部熔化后，放入坩埚阴极均匀加入混合稀土氧化物，控制一定的电流强度，送直流电进行电解，待电解到一定时间后，出炉浇铸电池级混合稀土金属。
5、根据权利要求4所述的氧化物熔盐电解生产电池级混合稀土工艺，其特征在于：熔盐和混合稀土氧化物电解后得到熔融金属，再经过铸模、去皮得到电池级稀土金属和残留熔盐，残留熔盐再返回进行电解。
6、根据权利要求4所述的氧化物熔盐电解生产电池级混合稀土工艺，其特征在于：电解电流为直流电电压8-12v、电解温度为：850-1050度、电解时间为40-60分钟。
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