CN111094631B - 电解生产活性金属 - Google Patents

Abstract

提出了一种用于电解生产活性金属的方法和系统。该方法包括提供包括容器、阳极和集流体的熔融的氧化物电解槽，将熔融的氧化物电解质置于容器内并与阳极和集流体离子导电接触。电解质包括至少一种碱土金属氧化物与至少一种稀土氧化物的混合物。该方法还包括向熔融的氧化物电解质中提供包括至少一种目标金属物质的金属氧化物原料，并在阳极与集流体之间施加电流，从而还原目标金属物质以在容器中形成至少一种熔融的目标金属。

Description

电解生产活性金属

发明背景

发明领域

本发明总体上涉及电解生产金属，并且更具体地，涉及特定电解质的用途和用于电解生产相对高活性的(reactive)金属的工艺条件。

相关现有技术的描述

熔融氧化物电解法(MOE)是从金属氧化物原料生产熔融的金属的方法。MOE要求将固体氧化物进料溶解在熔融的电解质中，并将金属氧化物还原为目标金属。在图1中例示出了用于实施MOE方法的装置。

图1示出了与其中溶解有金属氧化物的熔融的氧化物电解质电接触的阳极。在所例示的实施方案中，电解槽的壳体是导电的并且与集流体棒电接触。然而，壳体不必是导电的，并且集流体棒可与下述的熔融的金属接触。电流在阳极与集流体棒之间通过，将金属氧化物的金属物质还原，并产生了聚集在电解槽底部上的熔融的金属产物。该熔融的金属产物形成“液体阴极”。电解反应还引起氧化物离子在碳阳极处形成一氧化碳。电流还引起电阻加热，该电阻加热提供了过多的还原焓，平衡了来自电解槽的热流。腐蚀性的电解质混合物被凝固的电解质槽帮(ledge)所容纳，该槽帮保护了MOE电解槽的壳体。

对于多种相对较小活性的金属，以及一种相对较大活性的金属(钛)，MOE已经得到了论证。然而，已知的MOE方法和已知的熔融的氧化物电解质通常不适合于回收相对较大活性的金属，诸如稀土金属。已经显示，可利用氟化物或氯化物熔体的电解从氧化物、氟化物或氯化物中提取活性金属来生产相对较大活性的金属。

在自然界中稀土金属一起存在，因此首先需要分离步骤。该分离步骤将稀土金属制成纯氧化物或特定的氧化物混合物，然后将其提取以形成金属或合金。在已知的提取方法中，这些氧化物通常被转化为氟化物或氯化物，然后这些化合物被还原为金属。通过氧化物与碳和氟或氯气的反应来完成转化步骤。该步骤的副产物包括多氟化碳化合物(PFC)、二噁英和呋喃。

制备稀土金属或合金的下一步骤是钙热还原或氟氧化物电解。在钙热还原中，稀土氟化物或氯化物被金属钙还原，分别生成钙的氟化物或氯化物。该步骤很简单，但是金属钙的生成需要大量能源，并且涉及更多步骤、昂贵的资金设备和有害排放物。

在氟氧化物电解中，稀土氧化物(有时与稀土氟化物一起)溶解在诸如氟化锂的熔融的盐中。电流从碳阳极通过该混合物到金属阴极，产生稀土金属和一氧化碳。然而，再次产生大量的作为副产物的PFC和氢氟酸，需要昂贵的气体处理以控制排放物。

发明概述

在本发明的一个方面，公开了一种用于电解生产活性金属的方法和系统。

在本发明的另一方面，一种方法包括提供包括容器、阳极和集流体的熔融的氧化物电解槽；将熔融的氧化物电解质置于该容器内并与阳极和集流体离子导电接触。该电解质包含至少一种碱土金属氧化物与至少一种稀土氧化物的混合物。该方法还包括向熔融的氧化物电解质中提供包含至少一种目标金属物质的金属氧化物原料，并在阳极与集流体之间施加电流，从而还原目标金属物质以在容器中形成至少一种熔融的目标金属。该方法进一步包括从容器中移除至少一部分熔融的目标金属。

在本发明的另一方面，一种方法包括提供包括容器、阳极和集流体的熔融的氧化物电解槽；将熔融的氧化物电解质置于该容器内并与阳极和集流体离子导电接触。该电解质包含约30％至约50％氧化铍、0％至约85％氧化镧、0％至约85％氧化铈，其余为氧化钙。该方法还包括向熔融的氧化物电解质中提供钛、锆和铪的氧化物中的至少一种的金属物质原料，并在阳极与集流体之间施加电流，从而还原金属物质以在容器中形成至少一种熔融的目标金属。该方法进一步包括从容器中移除至少一部分熔融的目标金属。

在本发明的又一方面，以约5％至约25％向熔融的氧化物电解质中提供金属物质原料。

在本发明的另一方面，目标金属包含合金，该合金包含钛、锆和铪中的至少一种，以及铁、铜、镍、铝、锆和钛中的至少一种，与目标金属。

本文描述的任何方面和实施方案可与本文阐述的任何其他方面和实施方案组合。

通过下面的详细描述，这些和其他特征将变得显而易见，在下面的详细描述中，本发明的实施方案以示例方式示出和描述。

附图说明

为了更全面地理解本发明的各实施方案，现在参考以下结合附图进行的描述，其中：

图1例示出了现有技术的熔融的氧化物电解槽的截面示意图。

图2例示出了根据本发明的一个方面的熔融的氧化物电解槽的截面示意图。

图3是根据本发明的一个方面的CaO-BeO-La₂O₃系统的三元相图。

图4是根据本发明的一个方面的熔融的氧化物电解槽的运行概况。

详细说明

本发明的优选实施方案包括用于电解生产相对较大活性的金属的方法和系统。如本文中所使用的，相对较大活性的金属是在氧化物自由能图(ellingham diagram)中比硅具有更大活性(对氧具有更高亲和力)的金属，而相对较小活性的金属是比硅具有更小活性的金属，即，具有比在400℃下每摩尔O₂消耗的大约180kJ更负的氧化吉布斯自由能，每升高1℃温度，每摩尔O₂消耗的氧化吉布斯自由能的负值减少大约45kJ/mol。如上所阐述的，已知的MOE方法和电解质通常不适合与相对较大活性的金属一起使用。当沿着目标金属的反应性图谱从低向高移动时，可用来产生支持电解质的氧化物组逐渐变小，因为在一些实施方案中，支持电解质在其氧化态下应该比目标金属更稳定。对于金属钛和锆，CaO-BeO足够稳定。然而，为了生产铍或稀土，需要相对更稳定的支持电解质。有利的是，在用于生产其他相对较大活性的金属(例如钛和锆)的方法中，可以使用可用于生产铍或稀土的相同族的高度稳定的电解质来代替CaO-BeO。这样做减少了运行成本以及与使用CaO-BeO相关的健康和安全问题。

在本发明的示例性实施方案中，用于MOE生产相对较大活性的金属的电解质族包括AO-RO_x混合物，其中AO是一种或多种碱土金属氧化物(BeO、CaO、MgO、SrO和RaO)，而RO_x是一种或多种稀土氧化物(Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb的氧化物)。选择电解质混合物中包括的氧化物的比例以匹配通过MOE提取目标金属所必要的物理和化学性质。物理性质包括电解质的密度比目标金属(或目标合金，当将目标金属还原为主体合金时)的密度低。在一些实施方案中，密度差为至少约0.2g/cm³，但是其他值也在本发明的范围内，其中更大的值更有利。另外，在一些实施方案中，电解质应该主要具有离子导电性：电子传递数应该足够高以提供经济上可行的电流效率。在一些实施方案中，电解质在电解槽的运行温度下处于熔融的状态而没有目标金属物质溶解于其中(除了部分凝固的电解质，如下所述)。

在一些实施方案中，电解质还将非目标组分的化学活性维持在足够低，以使得目标金属以可接受的其他元素的共沉积水平被提取。对于低附加值的金属(例如Ti)，其他元素的可接受水平可以非常低，而对于高附加值的金属(例如Dy)，在提取过程中容易容忍大量的某些元素(如Ca)，并且以后通过蒸馏除去。提取到主体合金中将进一步改变反应的选择性，并且可能还需要维持MOE电解槽中的密度层次。维持MOE电解槽中的密度层次，使目标金属位于最下层，减少了目标金属与生产过程中产生的氧之间的接触。这本身又减少了金属与氧之间的逆反应，否则会形成目标金属的氧化物并降低运行效率。有时，主体合金会形成自身具有商业重要性的母合金(例如，Cu-Be、Ni-Be、Al-Be、Zr-Be、Cu-Fe-Be、Fe-Nd和Fe-Dy)，而在其他时候，主体处于分离的中间状态(例如Ca-Dy和Fe-Dy)，然后使用其他分离技术(例如蒸馏)对合金进行处理。

在一个或多个实施方案中，维持电解质的凝固的槽帮以防止容器被熔融的电解质化学侵蚀。凝固的槽帮的组成将由电解质的组成和相关的相图决定。在例如具有稀土元素的一些情况下，在电解质中将目标金属的氧化物维持在饱和状态是有利的。在这种情况下，凝固的槽帮也将主要由目标金属的氧化物组成。在其他情况下，维持不同的初相(诸如CaO或诸如CaTiO₃的化合物)将是有利的。尽管在溶质的浓度远低于饱和度的情况下获得了较高的电流效率，但对于高度活性的金属，某些实施方案具有饱和溶液，以效率为代价获得纯度。

任选地，向氧化物混合物中添加少量(小于约5％)的氟化物以降低其熔点而不会显著影响金属生产工艺的化学过程或引入不期望的环境影响。通过将氟化物保持在低于约5％的水平，电解质和目标金属的溶解的金属氧化物仍然表现为氧化物熔体而不是氟氧化物配合物。除非另有说明或从上下文中的用法显而易见，否则本文中使用的百分比是重量百分比。

在一个或多个实施方案中，溶剂包含Be、Ca、Mg、Sr和Ba中的两种或更多种氧化物的混合物。

图4是根据本发明的一个方面的用于运行熔融的氧化物电解槽的方法400的概述。该方法包括向MOE电解槽的坩埚提供经选择的电解质混合物(步骤405)，并向该混合物施加热量以便将至少一部分混合物液化(步骤410)。可以以本领域中已知的任何方式施加热量，包括但不限于坩埚壁中或与坩埚壁接触的外部加热器和/或通过混合物自身的电阻加热。任选地，可以在单独的容器中加热电解质混合物并将其转移到坩埚中。接下来，在MOE电解槽的电极(例如，阳极和阴极)之间施加电流(步骤415)以还原一种或多种期望的金属物质，该金属物质然后聚集在坩埚的底部上。

在MOE电解槽的运行期间，向电解质混合物中添加金属氧化物形式的另外的目标金属(步骤420)，任选地，也添加为维持电解质混合物中各种组分的浓度所需要的任何电解质补充剂(supplement)。最后，回收已聚集在MOE电解槽中的熔融的金属产物(步骤425)。在使用主体金属来回收目标金属物质的实施方案中，在回收熔融的金属产物之后添加另外的主体金属。当MOE电解槽在等于或高于添加的主体金属的熔化温度下运行时，主体金属将熔化并汇集在MOE电解槽的底部上。相反，如果MOE电解槽在低于主体金属的熔化温度，但高于主体金属/目标金属的合金的熔化温度下运行，则另外的主体金属将在形成主体合金化合物时熔化。

实施例1–钕金属和钕铁母合金的生产

在本发明的一个实施方案中，一种由Nd₂O₃原料生产基本上纯的钕的方法包括使用CaO-BeO-Nd₂O₃电解质运行MOE电解槽。混合物组成接近CaO-BeO的共晶组成(大约38wt％BeO)，Nd₂O₃保持接近饱和。在Nd₂O₃接近饱和的情况下运行电解槽与将目标金属维持在相对低浓度的常规做法相反。这样做将Nd的化学活性维持在比Be高几个数量级。这有助于将Be与Nd的共还原最小化。

图2例示出了根据本发明的一个方面的熔融的氧化物电解槽200的截面示意图。电解槽200包括具有热和电绝缘层210的钼坩埚205。电解槽200具有直接接触熔融的金属层230的集流体225。在一些实施方案中，集流体225具有化学性质和热性质的组合，使得它可在与熔融产物的接触中保持完好，并且仍维持与电解槽外部的接触以闭合电路。已知技术包括使用耐火金属或导电陶瓷。集流体225通过本领域中已知的气体或液体冷却技术而被冷却。作为通过本方法生产的金属或合金产物的熔融的金属层230充当液体阴极。电解槽200还包括一个或多个由碳或任何其他合适的材料构成的阳极235。由粘土塞245密封的热排出孔240用于移除熔融的金属产物230。

电解槽200在具有凝固的槽帮215的情况下运行。凝固的槽帮可以完全延伸到熔融的金属层230的底部，如图2中所示，而完全不在金属-电解质界面下方或两者之间的某处。凝固的槽帮215的范围由熔融的金属、液体和固体电解质以及绝缘层210的物理和化学性质决定。凝固的槽帮215通过使通过电解槽200侧面的热损失与电解质的性质平衡来实现，以维持必要的温度梯度。首先，在反应器壁内部的一定距离处，电解质的温度低于液相线。该距离是凝固的槽帮215的厚度。第二，在稳态下，从熔融的电解质220进入凝固的槽帮215的热通量平衡了通过坩埚205的凝固的槽帮215传导的热量。避免了移除太多的热量，以防止整个电解槽凝固。同样，避免了移除太少的热量和产生太多的热量，以防止槽帮215完全熔化，因为通过槽帮215散失的热量不足以维持电解槽内电解质的液相等温线。

在这些极端状态之间，存在运行参数的有限范围，为此，存在稳定的凝固的槽帮215。该参数范围由电解槽200的几何形状以及电解质220、侧壁215和绝缘体210的性质决定。运行参数包括：

·电解槽中的焦耳热(I2R)，由总电流、其分布以及阳极-阴极距离决定；

·阳极上气体逸出的速率，由电流决定；和

·阳极的浸入深度，由电解质深度以及阳极-阴极距离决定。

运行参数的可行范围至少部分地取决于对于电解质220和绝缘体210的性质变化的考虑。在熔融的电解质220内以及从熔融的电解质到凝固的电解质215的热传递部分地决定了槽帮的热设计。安排电解槽顶部和底部的热设计以平衡电解质中焦耳加热的其余部分。测量从电解槽放出的气体的氧含量、温度和质量流量，有助于决定来自电解槽的热损失。

电解槽200以与本实施例之前的描述中阐述的方式几乎相同的方式运行。运行温度范围尽可能低，同时仍维持在Nd(1024℃)和电解质(约1400℃)的熔点中的较高者之上。在这种情况下，电解质决定了最低运行温度。在技术和经济上有用的Nd-Fe合金同样在电解质之前熔化。在更高温度下运行仍在本发明的范围内。然而，这样做会遇到较大的热损失。在阳极235与绝缘层210之间的区域250中向电解质220的顶部供给Nd₂O₃的原料。任选地，或另外，在阳极235之间的区域255中供给原料。为此目的，使用本领域中已知的破壳机/给料机。

在另一个示例性实施方案中，一种将Nd还原为铁主体从而生产具有较低化学活性的Nd的Nd-Fe溶液的方法使用与以上刚所述类似的电解槽和电解质。电解槽最初装有铁，任选地补充有Nd金属或Fe-Nd合金。可以在放出产物之后，补充主体中的铁，像在氧化物进料中一样连续或定期地供应。有利的是，合金中稀土元素活性降低有利于还原并防止再氧化。

钕铁硼磁体是包括电动车辆在内的许多清洁能源技术的关键部分。它们在风力涡轮发电机中也具有巨大的潜在优势，但是即使没有当前的地缘政治供应链问题，这些材料的供应也不足以满足相当一部分风能市场。具有讽刺意味的是，目前用于该关键的清洁能源材料的提取方法经常被描述为效率低下、对环境不友好且不可持续。

根据本文提出的方法生产钕金属引入了从根本上比现有做法更清洁和更有效的方法，从而改善了该关键的稀土元素的提取和加工。本文阐述的MOE方法直接使用氧化物原料，从常规提取法中去除了碳氯化/碳氟化的昂贵且对环境不友好的步骤，节省了这些步骤的费用以及捕获和清洁所产生的排放物的费用。当前的MOE方法从中间体和提取方法自身中消除了氟和氯，从而也消除了相关的排放物。表1总结了所公开的MOE方法的优点。

表1：稀土元素的MOE和金属热还原生产的比较

实施例2–钛、锆和铪的生产

在本发明的一个实施方案中，一种从金属的相应氧化物的原料生产基本上纯的钛、锆或铪的方法包括使用CaO-BeO支持电解质运行MOE电解槽。混合物组成在约30％至约50％BeO的范围内。选择精确的比例以简化维持凝固的槽帮并控制初相。任选地，BeO的一部分被CeO₂和La₂O₃中的一种或两种所代替，如结合图3在实施例4中所述。将目标金属氧化物添加至全部电解质混合物的约5％至约25％。

电解槽以与以上在实施例和一般描述中阐述的方式几乎相同的方式运行。在本实施例中，当生产纯元素时，将电解槽温度维持在高于钛、锆、铪的熔点(钛为1668℃，锆为1855℃，铪为2233℃)，以生成液体形式的金属。与前面的实施例不同，运行温度由产物的熔点决定，而不由支持电解质的熔点决定。

在本示例性实施方案的替代实施方案中，采用诸如铜或镍的主体金属，钛、锆或铪被还原到其中。例如，在Cu-Zr合金的情况下，向MOE电解槽中提供铜并且在电解槽的底部上形成熔融的铜金属。在这种情况下，合金和电解质的熔点的较高者决定了电解槽的运行温度。任选地，电解槽可以在甚至更高的温度下运行；例如，高于主体金属的熔点。

实施例3–铍的生产

在本发明的一个实施方案中，一种由BeO的原料生产基本上纯的铍的方法包括使用含有CeO₂、La₂O₃、SrO、BaO、BeO、MgO和CaO中至少三种的混合物的电解质来运行MOE电解槽。在一种实施方案中，电解质含有约10％至约30％CeO₂、约10％至约20％BeO，其余为CaO。在另一种实施方案中，电解质含有约10％至约30％CeO₂、约10％至约30％La₂O₃，约10％至约20％BeO，余量为CaO。在进一步的实施方案中，电解质含有约10％至约30％CeO₂、约10％至约30％La₂O₃、约10％至约30％SrO、约10％至约20％BeO，余量为CaO。显然，在后面的实施方案中，每种氧化物的浓度不能为所述范围的最高点，因此总组成等于100％。

在电解槽运行期间，首先从上述电解质组合物中还原铍，并且在电解槽运行期间向电解质混合物中供给BeO，以维持其浓度接近电解质的初始BeO浓度。任选地，向电解槽中供给BeO以维持BeO浓度接近饱和。

在生产Be的替代实施方案中，采用诸如铜或镍的主体金属，Be被还原到其中。

在任一实施方案中，电解槽以与以上实施例和一般描述中所阐述的方式几乎相同的方式运行。纯的Be在1287℃下熔化，而理想的Be合金则在从远低于1000℃到超过1400℃的各种温度下熔化。正如其他实施例的情况一样，金属和电解质的熔点的较高者决定了电解槽的运行温度。任选地，电解槽可以在甚至更高的温度下运行；例如，高于主体金属的熔点。

实施例4–铍的生产

在本发明的一个实施方案中，一种从BeO的原料生产基本上纯的铍的方法包括使用包含CaO、BeO、La₂O₃和CeO₂中的至少两种的电解质来运行MOE电解槽。图3是CaO-BeO-La₂O₃系统的三元相图300。沿着相对浓度曲线的曲线部分305存在用于本实施例的方法中的氧化物的适当浓度。曲线部分305从约85％La₂O₃-15％BeO开始，通过约40％La₂O₃-25％BeO-35％CaO，到处于约40％BeO-60％CaO的CaO-BeO共晶体。

在替代的实施方案中，将任何部分的La₂O₃替换为CeO₂。另外，沿曲线部分305的氧化物的相对浓度限于液相线温度随Be浓度的变化性相对较低的那些浓度。例如，虽然图3的不变点13周围的区域太热，但从点2、3、9、10、11、4和5开始的区域维持在约1300℃到1400℃的范围内，这是合适的。

在任何实施方案中，以与以上实施例和一般描述中阐述的方式几乎相同的方式运行电解槽。运行条件与上述实施例3相同，不同之处在于，电解质的熔化温度随着组成在以下详述的范围的变化而变化。如在先前的实施例中那样，在电解槽运行期间首先从上述电解质组合物中还原铍，并且在电解槽运行期间向电解质混合物中供给BeO以维持其浓度接近电解质的初始BeO浓度。任选地，向电解槽中供给BeO以维持BeO浓度接近饱和。

实施例5–稀土金属的生产

在本发明的一个实施方案中，一种由其相应的稀土金属氧化物的原料生产基本上纯的稀土金属的方法包括使用实施例3中所阐述的任何支持电解质组合物来运行MOE电解槽。为了控制凝固的槽帮的组成，在细节上改变电解质的组成以控制初相。在电解槽运行期间向电解质混合物中供给稀土氧化物，以维持稀土氧化物浓度接近饱和。

在任一实施方案中，以与以上实施例和一般描述中所阐述的方式几乎相同的方式来运行电解槽。纯的稀土金属的熔点从大约820℃到大约1550℃不等，大多数期望的合金也在该范围内。对于每一种情况，运行温度将至少是产物和电解质的熔点中的较高者。

进一步，本文所述的方法适合于原位合金化。例如，为了生产Nd-Fe-B合金，向主体金属中添加硼金属或Fe-B合金。Nd将被还原到主体金属中以生成所期望的合金。或者，向电解质中添加B₂O₃，它会与合金中的Nd反应形成B和Nd₂O₃，其在生产期间中会还原到最终的合金中。

实施例6–稀土金属的生产

在本发明的一个实施方案中，一种由其相应的稀土金属氧化物的原料生产基本上纯的稀土金属的方法包括以沿着图3的曲线部分305存在的相对浓度使用CaO、BeO、La₂O₃和CeO₂中的至少两种的支持电解质来运行MOE电解槽，向其中添加目标稀土金属的氧化物。在特定的实施方案中，支持电解质包括约40％La₂O₃–25％BeO–35％CaO，向其中添加稀土氧化物以实现稀土氧化物的饱和。

在任何实施方案中，以与以上实施例和一般描述中所阐述的方式几乎相同的方式运行电解槽，具体的运行参数与实施例5中的运行参数相似。在电解槽运行期间首先从上述电解质组合物还原稀土金属，并且在电解槽运行期间向电解质混合物中供给更多的稀土氧化物以维持其浓度接近其电解质的初始浓度。任选地，向电解槽中供给稀土氧化物以维持其浓度接近饱和。

应当理解，本发明的范围不限于上述实施方案，而是由所附权利要求限定，并且这些权利要求将包含对已经描述内容的修改和改进。如本文所用，术语“大约”或“约”是指可与所述值相差10％的量。

Claims (13)

1.一种方法，包括：

提供熔融的氧化物电解槽，其包括容器、阳极和集流体；

将熔融的氧化物电解质置于容器内并与阳极和集流体离子导电接触，其中，电解质包含至少一种碱土金属氧化物与至少一种稀土氧化物的混合物，其中至少一种碱土金属氧化物包含BeO或CaO中的至少一种；

向熔融的氧化物电解质中提供包含至少一种目标金属物质的金属氧化物原料；

在阳极与集流体之间施加电流，从而将目标金属物质还原以在容器中形成至少一种熔融的目标金属；和

从容器中移除至少一部分熔融的目标金属，其中所述熔融的目标金属包含稀土金属或铍，其中：

所述目标金属是铍，并且所述金属氧化物原料包括氧化铍，并且其中，向所述熔融的氧化物电解质中提供所述氧化铍原料以维持熔融的电解质中的氧化铍浓度；或者

所述目标金属包括稀土金属，并且所述金属氧化物原料包括稀土金属氧化物，并且其中，向所述熔融的氧化物电解质中提供所述稀土金属氧化物原料以维持稀土金属氧化物接近其在熔融的氧化物电解质中的饱和浓度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一种碱土金属氧化物还包括氧化镁、氧化锶和氧化钡中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一种稀土氧化物包括氧化钪、氧化钇、氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化钷、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化钬、氧化铒、氧化铥和氧化镱中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一种熔融的目标金属包含稀土金属合金，所述合金包含稀土金属以及铁、铜、镍、铝、锆和钛中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一种熔融的目标金属包含铜-铍、镍-铍、铝-铍、锆-铍和铜-铁-铍中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标金属是钕，并且所述电解质包含氧化钙、氧化铍和氧化钕，进一步，其中，所述氧化钙与氧化铍的比例大约为它们的共晶组成，并且氧化钕的浓度大约为其在氧化钙与氧化铍的混合物中的饱和度。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电解质包含氧化铈、氧化镧、氧化锶、氧化钡、氧化铍、氧化镁和氧化钙中的至少三种。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述电解质包含10％至30％氧化铈和10％至20％氧化铍，其余为氧化钙。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述电解质包含10％至30％氧化铈、10％至30％氧化镧和10％至20％氧化铍，余量为氧化钙。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述电解质包含10％至30％氧化铈、10％至30％氧化镧、10％至30％氧化锶和10％至20％氧化铍，其余为氧化钙。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标金属是铍，并且其中所述电解质包含≥0％至85％氧化镧、≥0％至85％氧化铈、15％至40％氧化铍和≥0％至60％氧化钙。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标金属包括稀土金属，并且所述金属氧化物原料包括稀土金属氧化物，并且其中，所述电解质包括40％氧化镧、25％氧化铍和35％氧化钙。

13.根据权利要求1所述的方法，其中电解质包含30％至50％氧化铍、≥0％至85％氧化镧、≥0％至85％氧化铈，其余为氧化钙。

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