CN110093519B - 一种利用转底炉制备稀土金属的方法 - Google Patents

一种利用转底炉制备稀土金属的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110093519B
CN110093519B CN201910371280.XA CN201910371280A CN110093519B CN 110093519 B CN110093519 B CN 110093519B CN 201910371280 A CN201910371280 A CN 201910371280A CN 110093519 B CN110093519 B CN 110093519B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rare earth
temperature
rotary hearth
hearth furnace
earth metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910371280.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110093519A (zh
Inventor
杨绍利
马兰
陈书锐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panzhihua University
Original Assignee
Panzhihua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panzhihua University filed Critical Panzhihua University
Priority to CN201910371280.XA priority Critical patent/CN110093519B/zh
Publication of CN110093519A publication Critical patent/CN110093519A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110093519B publication Critical patent/CN110093519B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B59/00—Obtaining rare earth metals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明提供了一种利用转底炉制备稀土金属的方法，属于稀土金属还原领域。本发明提供的利用转底炉制备稀土金属的方法，包含以下步骤：将稀土粉、还原剂和粘结剂混合后，在转底炉中依次进行低温预热、高温还原反应和冷却，得到稀土金属，所述稀土粉包括稀土氧化物和稀土氟化物中的一种或几种。本发明将稀土粉、还原剂和粘结剂混合物放入转底炉后直接进入预热区进行低温预热，低温预热结束后进入高温还原区开始高温还原反应，高温还原反应结束后进入冷却区冷却后得到纯度高、回收率高、品质稳定的稀土金属本发明充分利用转底炉的三个工作区(预热区、高温还原区和冷却区)，大大优于现行工艺的处理效果。

Description

一种利用转底炉制备稀土金属的方法
技术领域
本发明涉及稀土还原领域，尤其涉及一种利用转底炉制备稀土金属的方法。
背景技术
高熔点稀土金属(如Ga、Tb、Dy、Ho、Er、Y、Lu金属、Tb-Dy合金等)在生产时常采用金属钙为还原剂，原料主要为稀土氟化物，由此产生的还原炉渣主要成分为CaF2，且其中含有5％～8％的稀土(REO计)，该稀土主要为稀土金属、稀土氧化物和稀土氟化物。这些还原炉渣常当作工业垃圾或废弃物来处理，严重浪费了稀土资源。
目前，常用于从稀土渣中提取稀土金属和稀土氧化物的方法为钙热还原法，但存在稀土回收率低的技术问题。
发明内容：
鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用转底炉制备稀土金属的方法，有效提高稀土金属的回收率。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种利用转底炉制备稀土金属的方法，包含以下步骤：
将稀土粉、还原剂和粘结剂混合后，在转底炉中依次进行低温预热、高温还原反应和冷却，得到稀土金属，所述稀土粉包括稀土氧化物和稀土氟化物中的一种或几种。
优选地，所述稀土粉和还原剂的质量比为1:0.05～0.3。
优选地，所述粘结剂的质量为稀土粉和还原剂的质量之和的0.1％～1％。
优选地，所述低温预热的温度为500～680℃，保温时间为5～15min。
优选地，所述高温还原反应的温度为1200～1600℃，反应时间为10～50min。
优选地，所述高温还原反应在惰性气氛中进行。
优选地，所述惰性气体的气流量为500～1000mL/min。
优选地，所述转底炉的转速为30～80min/r。
优选地，所述冷却的终点温度为15～35℃，时间为5～15min。
优选地，所述稀土金属的回收率＞80％。
本发明提供了一种利用转底炉制备稀土金属的方法，包含以下步骤：将稀土粉、还原剂和粘结剂混合后，在转底炉中依次进行低温预热、高温还原反应和冷却，得到稀土金属，所述稀土粉包括稀土氧化物和稀土氟化物中的一种或几种。本发明将稀土粉、还原剂和粘结剂混合物放入转底炉后直接进入预热区进行低温预热，低温预热结束后进入高温还原区开始高温还原反应，高温还原反应结束后进入冷却区冷却得到纯度高、回收率高、品质稳定的稀土金属。本发明充分利用转底炉的三个工作区(预热区、高温还原区和冷却区)，通过将转底炉工作区设定为不同的加热温度，使原料在转底炉的预热区转至高温还原区时不存在升温过程，可连续反应，大幅度降低反应所需能耗、缩短制备工序，提高生产效率，进而降低生产成本。实施例的结果表明，本发明制备得到的稀土金属的回收率>80％，稀土金属的纯度为60.48％～85.48％。
且本发明提供的制备方法工艺简单、可操作性强、生产周期短、生产成本低。
具体实施方式
本发明提供了一种利用转底炉制备稀土金属的方法，包含以下步骤：
将稀土粉、还原剂和粘结剂混合后，在转底炉中依次进行低温预热、高温还原反应和冷却，得到稀土金属，所述稀土粉包括稀土氧化物和稀土氟化物中的一种或几种。
在本发明中，所述稀土粉和还原剂的质量比优选为1:0.05～0.3，进一步优选为1:0.05～0.25，更优选为1:0.1～0.25，所述粘结剂的质量优选为稀土粉和还原剂的质量之和的0.1％～1％，进一步优选为0.3％～0.8％，更优选为0.5％。在本发明中，所述稀土粉包含稀土氧化物和稀土氟化物中的一种或几种，所述稀土氧化物优选为氧化镧或氧化铈，所述稀土氟化物优选为氟化镧或氟化铈，所述还原剂优选包括金属钙、氯化钙、氧化钙和碳酸钙中的一种或几种，所述粘结剂优选包括聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)和环氧树脂系胶结剂中的一种或几种。本发明对所述稀土粉、还原剂和粘结剂的来源没有特殊的限定，采用本领域常规市售产品即可。
本发明对所述混合的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员常规混合的方式即可，具体的如搅拌。本发明对所述搅拌的时间和速率没有特殊的限定，能够满足混合均匀即可。
在本发明中，所述混合的顺序优选为将稀土粉和还原剂依次进行混合和破碎后，再与粘结剂混合。在本发明中，所述破碎的粒径优选为<150目，进一步优选为200目。本发明对所述破碎的具体操作方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员常规破碎方式即可。
所述混合完成后，本发明优选将得到的混合物进行压制成球。在本发明中，所述压制的压力优选为8～20MPa，进一步优选为10MPa；所述压制的保压时间优选为3～10s，进一步优选为5～8s。在本发明中，所述压制成球的直径优选为1～3cm，进一步优选为2.5cm。本发明对所述压制的具体操作方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员常规压制方式即可。
在本发明中，所述低温预热的温度优选为500～680℃，进一步优选为550～650℃；所述低温预热的保温时间优选为5～15min，进一步优选为10min。
在本发明中，所述高温还原反应的温度优选为1200～1600℃，进一步优选为1400～1550℃；所述高温还原反应的时间优选为10～50min，进一步优选为30～40min。
在本发明中，所述高温还原反应优选在惰性气氛中进行，所述惰性气氛优选为氩气，所述惰性气体的气流量为500～1000mL/min，进一步优选为600～800mL/min。
在本发明中，所述转底炉的转速优选为30～80min/r，进一步优选为50～60min/r。
在本发明中，所述冷却的方式优选为随炉冷却，所述冷却的终点温度优选为15～35℃，更优选为25～30℃；所述冷却的时间优选为5～15min，进一步优选为10min。
在本发明中，所述稀土金属的回收率优选＞80％。
下面结合实施例对本发明提供的利用转底炉制备稀土金属的方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
以10kg二氧化铈和1.2kg金属钙为原料。将上述各原料破碎成粒度为200目粉末样品，添加稀土氧化物和金属钙质量之和的0.5％的PVA混合均匀。在10MPa的压力下压制8s成直径为2.5cm的球团。将压制好的球团放入转底炉中，转底炉转速为60min/r，转底炉预热区的温度为650℃，保温10min后，进入高温还原区进行高温还原，高温还原区温度设置为1550℃，反应40min，其中氩气的通入速率为800mL/min，最后进入冷却区，随炉冷却至室温(25℃)，时间为10min，最终得到纯度达85.48％的高纯稀土金属，高纯稀土金属的回收率为83.63％。
实施例2
以10kg二氧化铈和1.2kg金属钙为原料。将上述各原料破碎成粒度为200目粉末样品，添加稀土氧化物和金属钙质量之和的0.5％的PVA混合均匀。在10MPa的压力下压制8s成直径为2.5cm的球团。将压制好的球团放入转底炉中，转底炉转速为30min/r，转底炉低温预热区温度为520℃，保温10min后，进入高温还原区进行高温还原，高温还原区温度设置为1200℃，反应10min，其中氩气的通入速率为800mL/min，最后进入冷却区，随炉冷却至室温(25℃)，时间为10min，最终得到纯度达60.48％的高纯稀土金属，高纯稀土金属的回收率为80.36％。
实施例3
以10kg氟化铈和1.2kg金属钙为原料。将上述各原料破碎成粒度为200目粉末样品，添加稀土氧化物和金属钙质量之和的0.5％的PVA混合均匀。在10MPa的压力下压制8s成直径为2.5cm的球团。将压制好的球团放入转底炉中，转底炉转速为50min/r，转底炉低温预热区温度为600℃，保温10min后，进入高温还原区进行高温还原，高温还原区温度设置为1400℃，反应30min，其中氩气的通入速率为800mL/min，最后进入冷却区，随炉冷却至室温(25℃)，时间为10min，最终得到纯度达80.48％的高纯稀土金属，高纯稀土金属的回收率为81.27％。
实施例4
以10kg氟化铈和2.3kg氯化钙为原料。将上述各原料破碎成粒度小于150目粉末样品，混合均匀。在10MPa的压力下压制8s成直径为2.5cm的球团。将压制好的球团放入转底炉中，转底炉转速为50min/r，转底炉低温预热区温度为600℃，保温10min后，进入高温还原区进行高温还原，高温还原区温度设置为1400℃，反应30min，其中氩气的通入速率为800mL/min，最后进入冷却区，随炉冷却至室温(25℃)，时间为10min，最终得到到纯度达75.48％的高纯稀土金属，高纯稀土金属的回收率为80.88％。
对比例
二氧化铈和石墨粉以1∶9的摩尔比配料，用甘油和无水乙醇作粘结剂，在14MPa下压制成d20mm×15mm试样，在105℃干燥至恒重。将试样置于石墨坩埚中，放入ET-20碳管炉中升温并在1600℃温度下恒温进行反应2h。实验过程中用氩气进行保护，氩气流量为2.0L/min。稀土还原率为40％。
从以上实施例可知，本法明利用转底炉制备稀土金属，可有效提高稀土金属的回收率和纯度，稀土金属的回收率为80.36％～83.63％，稀土金属的纯度为60.48％～85.48％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种利用转底炉制备稀土金属的方法，其特征在于，包含以下步骤：
将稀土粉、还原剂和粘结剂混合后，在转底炉中依次进行低温预热、高温还原反应和冷却，得到稀土金属，所述稀土粉包括稀土氧化物和稀土氟化物中的一种或几种；
所述稀土氧化物为氧化镧或氧化铈；
所述稀土氟化物为氟化镧或氟化铈；
所述还原剂为金属钙；
所述低温预热的温度为500~680℃，保温时间为5~15min；
所述高温还原反应的温度为1200~1600℃，反应时间为10~50min。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稀土粉和还原剂的质量比为1:0.05~0.3。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘结剂的质量为稀土粉和还原剂的质量之和的0.1％~1％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高温还原反应在惰性气氛中进行。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述惰性气氛的气流量为500~1000mL/min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转底炉的转速为30~80min/r。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稀土金属的回收率＞80％。
CN201910371280.XA 2019-05-06 2019-05-06 一种利用转底炉制备稀土金属的方法 Active CN110093519B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910371280.XA CN110093519B (zh) 2019-05-06 2019-05-06 一种利用转底炉制备稀土金属的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910371280.XA CN110093519B (zh) 2019-05-06 2019-05-06 一种利用转底炉制备稀土金属的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110093519A CN110093519A (zh) 2019-08-06
CN110093519B true CN110093519B (zh) 2021-04-27

Family

ID=67446925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910371280.XA Active CN110093519B (zh) 2019-05-06 2019-05-06 一种利用转底炉制备稀土金属的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110093519B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6228143B1 (en) * 2000-01-18 2001-05-08 The International Metals Reclamation Company, Inc. Rotary thermal oxidizer for battery recycling and process
CN102220503A (zh) * 2011-05-26 2011-10-19 中国地质科学院矿产综合利用研究所 钙热还原法制备铝钪中间合金的方法
CN104878289A (zh) * 2015-06-29 2015-09-02 理县岷江稀土新材料开发有限公司 高铈稀土硅铁合金及其生产方法
CN106834587A (zh) * 2017-03-15 2017-06-13 北京安康科创节能环保科技有限公司 一种转底炉分离生产稀土硅铁合金的方法
CN108103331A (zh) * 2017-12-28 2018-06-01 包头稀土研究院 热还原法制备铝钇中间合金的方法
CN109439932A (zh) * 2018-12-29 2019-03-08 湖南稀土金属材料研究院 金属镱的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6228143B1 (en) * 2000-01-18 2001-05-08 The International Metals Reclamation Company, Inc. Rotary thermal oxidizer for battery recycling and process
CN102220503A (zh) * 2011-05-26 2011-10-19 中国地质科学院矿产综合利用研究所 钙热还原法制备铝钪中间合金的方法
CN104878289A (zh) * 2015-06-29 2015-09-02 理县岷江稀土新材料开发有限公司 高铈稀土硅铁合金及其生产方法
CN106834587A (zh) * 2017-03-15 2017-06-13 北京安康科创节能环保科技有限公司 一种转底炉分离生产稀土硅铁合金的方法
CN108103331A (zh) * 2017-12-28 2018-06-01 包头稀土研究院 热还原法制备铝钇中间合金的方法
CN109439932A (zh) * 2018-12-29 2019-03-08 湖南稀土金属材料研究院 金属镱的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
白云鄂博氧化矿直接还原综合利用前景;韩跃新等;《金属矿山》;20090531(第05期);1-5、148 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110093519A (zh) 2019-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102275925B (zh) 一种晶体硅切割废料氮化反应烧结碳化硅的方法
CN110204341B (zh) 一种(Hf,Ta,Nb,Ti)B2高熵陶瓷粉体及其制备方法
CN106587633B (zh) 一种利用烧结法处理废弃含铅玻璃并制备微晶玻璃的方法
CN113943159B (zh) 一种碳化硼复合陶瓷的制备方法
CN102757223A (zh) 一种稀土硼化物/碳化硼复合中子吸收材料及其制备方法
CN100486739C (zh) γ相U-Mo合金粉末的制备工艺
CN111647773A (zh) 一种稀土储氢材料及其制备方法
CN102115080B (zh) 一种10b碳化硼及其制备方法
CN109055752B (zh) 一种钙热还原低价钒氧化物制备金属钒的方法
CN102965524A (zh) 一种预制球团真空热还原炼镁的方法
CN110093519B (zh) 一种利用转底炉制备稀土金属的方法
CN113889563A (zh) 一种p型碲化铋基热电材料及其制备方法与应用
CN106967895B (zh) 一种钒铝合金的制备方法
CN110093545B (zh) 一种转底炉制备钒氮合金的方法
CN109095469A (zh) 一种等离子球磨制备碳化铝粉末的方法
CN1341576A (zh) 自蔓延高温还原合成法制备高纯二硼化钛陶瓷微粉
CN115354170A (zh) 一种以铝灰为还原剂制备金属镁的方法
CN111440947B (zh) 采用氧化镱原料还原蒸馏制备金属镱的方法
CN113880479B (zh) 一种硅热法炼镁镁渣制备轻集料的方法
CN105502400A (zh) 一种b4c晶须的制备方法
CN110195174B (zh) 一种铝锂中间合金的制备方法
CN113979464A (zh) 一种氧化焙烧稀土混合物制备稀土氧化物粉体的方法
CN111925191A (zh) 一种用低品位菱镁矿生产高体密高纯烧结镁砂的方法
CN107352940B (zh) 一种氧化镁球团及其制备方法
CN115611234B (zh) 一种高效水解制氢材料、制备方法及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant