CN102677098A

CN102677098A - 一种富铈混合稀土金属的制备方法

Info

Publication number: CN102677098A
Application number: CN2012101520589A
Authority: CN
Inventors: 尹祖平; 梁行方; 郭海涛; 刘义; 张志宏; 李冬; 琚建勇; 贾恩泽; 徐志广; 孔向民; 张志军; 蔡曙光; 李志强; 侯磊; 张天奇
Original assignee: BAOTOU RUIDA RARE EARTH MATERIAL Co Ltd; Baotou Ruixin Rare-Earth Metallic Material Co Ltd
Current assignee: BAOTOU RUIDA RARE EARTH MATERIAL Co Ltd; Baotou Ruixin Rare-Earth Metallic Material Co Ltd
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2012-09-19

Abstract

本发明涉及一种富铈混合稀土金属的制备方法，其特征是：以铈＞60wt％的富铈混合稀土碳酸盐为原料，经过100～300℃烘干至含水0.5～3wt％后制块；采用REF₃+LiF+CaF₂的氟盐体系做电解质，电解炉加热到960～1100℃温度后通入直流电，向电解炉中持续加入经烘干、制块的富铈混合稀土碳酸盐，发生电解反应，在电解炉的阴极上析出富铈混合稀土金属。其优点是：本发明的方法经济、环保，在生产上使用效果良好、操作简单。采用氟盐体系富铈混合碳酸稀土作原料电解生产富铈混合稀土金属，可以降低原料成本2000元/吨，具有较好的经济效益，符合国家节能减排政策要求。

Description

一种富铈混合稀土金属的制备方法

技术领域

本发明涉及一种富铈混合稀土金属的制备方法，属于冶金技术领域。

背景技术

现有的富铈混合稀土金属生产主要采用氯化物体系(RECl₃+KCl)做电解质，在温度为950±100℃条件下，通入直流电、加入氯化稀土反应制得。单一的稀土金属及其合金如金属镧、镨钕合金等采用氟盐体系(REF₃+LiF)做电解质、在1000±100℃，通入直流电、加入氧化稀土反应制得。前一种方法稀土工业称为“氯化物电解法”，生产步骤：将氯化稀土(大于45％REO)与氯化钾(42-45％REO)按一定比例混合起弧加热至950℃，通入直流电，不断加入氯化稀土，钨阴极上析出金属滴落至瓷碗中，阳极产生氯气，定期将瓷碗夹出倒入锭模，冷却后清理检验、打磨、包装。缺点：每生产1吨稀土金属大约产生0.7吨氯气，回收困难、成本高、操作环境差。该工艺于2010年12月已被国家工信部下文淘汰。

第二种方法稀土工业称为“氧化物电解法”，是目前富铈混合稀土金属生产的主流工艺。生产步骤：将富铈混合氟化稀土与氟化锂(REF₃+LiF或+BaF₂)按一定比例混合起弧加热至1050℃，通入直流电，不断加入富铈混合氧化稀土，阴极上析出富铈混合金属滴落至钨等难熔金属接收器中，阳极产生氧气并与石墨反应产生二氧化碳，定期将液态金属取出倒入锭模，冷却后清理、检验、打磨、包装。缺点：富铈混合稀土氧化物要从富铈混合稀土碳酸盐高温煅烧制得，成本高。

综上所述，现有富铈混合稀土金属生产工艺存在的缺点是：

1)方法1工艺陈旧，稀土收率偏低约88％，产生大量氯气，治理成本高且不利于环保，现场操作环境差。

2)方法2工艺先进，稀土收率高约95％，产生的尾气可在除尘、中和处理后达标排放。缺点：富铈混合稀土氧化物要从富铈混合稀土碳酸盐高温煅烧制得，该工艺过程的成本为2000元/吨。

发明内容

本发明目的是针对现有富铈混合稀土金属生产工艺所存在的缺点，提出一种富铈混合稀土金属的制备方法。

本发明的指导思想是用富铈混合稀土碳酸盐直接做电解原料，加入氟盐体系(REF3+LiF+CaF2)的电解槽中制得富铈混合稀土金属，来替代目前富铈混合稀土氧化物做电解原料。不需要将富铈混合稀土碳酸盐高温煅烧成稀土氧化物，可降低原料转化成本2000元/吨，工业推广前景远大。

具体技术方案如下：

1.以富铈混合稀土碳酸盐为原料(经钕钐分组、提取镨钕之后的富铈混合稀土)，铈＞60wt％；

2.富铈混合碳酸稀土经过100～300℃烘干至含水0.5～3wt％后制块(原料略含少量的水有利于制块，制块后的原料加入到电解炉中可以有效减少挥损)；

3.采用REF₃+LiF+CaF₂的氟盐体系做电解质，电解炉加热到960～1100℃温度后通入直流电，向电解炉中持续加入经烘干、制块的富铈混合稀土碳酸盐，发生电解反应，在电解炉的阴极上析出富铈混合稀土金属(引入氟化钙主要是降低熔盐熔点，氟化钙价格相对低廉且不易污染稀土金属)。

在所述REF₃+LiF+CaF₂的氟盐体系中：富铈混合稀土氟盐占75～98wt％、氟化锂占1～15wt％、氟化钙占1～10wt％。

上述电解炉阴极上析出的富铈混合稀土金属滴落至难熔金属接收器(例如钨金属)中，阳极产生氧气并与石墨反应产生二氧化碳，定期将液态金属取出倒入锭模，冷却后清理、检验、打磨、包装。产生的尾气经过除尘、中和后排放。

本发明的有益效果是：本发明为生产高质量富铈混合稀土金属提供了一种新的方法。该方法经济、环保，是一种值得推广的方法。在生产上使用效果良好、操作简单。采用氟盐体系富铈混合碳酸稀土作原料电解生产富铈混合稀土金属，可以降低原料成本2000元/吨，可以取得较好的经济效益，符合国家节能减排政策要求。

具体实施方式

在本发明的制备方法中电解炉采用4000A电解炉，采用氟盐体系、石墨材料作坩埚，难熔金属做阴极、接收器。

实施例1

将分组提取后的富铈混合碳酸稀土(铈＞60wt％)经烘干、制块，加入氟盐体系(富铈混合氟化稀土75wt％，氟化锂15wt％，氟化钙10wt％)电解炉中，通入直流电，电流强度4000A，电压9V，温度1020℃，电解15天，制得富铈混合稀土金属，所得混合稀土金属的成分：C＜0.05wt％，O＜0.05wt％，Fe＜0.05wt％，RE＞99wt％，稀土收率为95％，电耗9.0度/kg金属，反应过程中产生的尾气采用布袋除尘、中和后排放。

实施例2

将分组提取后的富铈混合碳酸稀土(铈＞60wt％)经烘干、制块，加入氟盐体系(富铈混合氟化稀土87wt％，氟化锂8wt％，氟化钙5wt％)电解炉中，通入直流电，电流强度4000A，电压9.3V，温度1030℃，电解15天，制得富铈混合稀土金属，所得混合稀土金属的成分：C＜0.05wt％，O＜0.05wt％，Fe＜0.05wt％，RE＞99wt％，稀土收率为94％，电耗9.1度/kg金属，反应过程中产生的尾气采用布袋除尘、中和后排放。

实施例3

将分组提取后的富铈混合碳酸稀土(铈＞60wt％)经烘干、制块，加入氟盐体系(富铈混合氟化稀土98wt％，氟化锂1wt％，氟化钙1wt％)电解炉中，通入直流电，电流强度4000A，电压9.5V，温度1040℃，电解15天，制得富铈混合稀土金属，所得混合稀土金属的成分：C＜0.05wt％，O＜0.05wt％，Fe＜0.05wt％，RE＞99wt％，稀土收率为94％，电耗9.2度/kg金属，反应过程中产生的尾气采用布袋除尘、中和后排放。

Claims

1.一种富铈混合稀土金属的制备方法，其特征是：以铈＞60wt％的富铈混合稀土碳酸盐为原料，经过100～300℃烘干至含水0.5～3wt％后制块；采用REF₃+LiF+CaF₂的氟盐体系做电解质，电解炉加热到960～1100℃温度后通入直流电，向电解炉中持续加入经烘干、制块的富铈混合稀土碳酸盐，发生电解反应，在电解炉的阴极上析出富铈混合稀土金属。

2.根据权利要求1所述的富铈混合稀土金属的制备方法，其特征是：在所述REF₃+LiF+CaF₂的氟盐体系中：富铈混合稀土氟盐占75～98wt％、氟化锂占1～15wt％、氟化钙占1～10wt％。