CN111763959A - 一种熔盐体系下固态阴极镝铜中间合金阴极电除杂的方法 - Google Patents

一种熔盐体系下固态阴极镝铜中间合金阴极电除杂的方法 Download PDF

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蔡伯清
王旭
林觉远
孙凯磊
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    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
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Abstract

本发明涉及镝铜中间合金的除杂技术，具体是一种熔盐体系下固态阴极镝铜中间合金阴极电除杂的方法。本发明包括以下步骤：(1)原料预处理；(2)恒电流除杂；(3)产物收集。本发明所得镝铜合金产品纯度在99.7wt％以上，非金属杂质(N、H、O)总含量不高于0.3wt％，净化过程稀土无烧损，无有毒有害气体产生，符合环保要求。

Description

一种熔盐体系下固态阴极镝铜中间合金阴极电除杂的方法
技术领域
本发明涉及镝铜中间合金的除杂技术，具体是一种熔盐体系下固态阴极镝铜中间合金阴极电除杂的方法。
背景技术
稀土镝与其他材料可以组成性能各异、品种繁多的新型材料。镝元素在地壳内的丰度达到6ppm，在重稀土元素中仅次于钇(Y)，为Dy及其合金等新材料的发展和应用提供了充足的物质保障。随着日益兴起的稀土材料相关高新技术产业以及新材料的制备，我国对于稀土及其合金的需求也日益激增，其中镝铜合金在钕铁硼永磁体、磁致伸缩材、磁制冷材料、磁光存储材料、特种合金等领域应用广泛。研究表明在烧结钕铁硼添加镝铜合金可以在几乎不受影响剩磁(Br)的情况下，提高钕铁硼磁体的矫顽力及初始磁化率，在磁制冷材料中添加镝铜合金可显著提高磁制冷效果且镝铜合金有望成为既能克服多芯超导体中芯丝间的邻近耦合，又具有良好稳定性能的基体材料。因此，镝铜合金具有作为高品质、高性能新型稀土合金具有巨大的应用潜力和市场价值。
目前工业制备镝铜中间合金主要有混溶法、热还原法，其中，混溶法易于造成合金中元素成分偏析，夹杂物集中需要二次精炼，合金收得率低，能耗较高；热还原法生产的合金产物成分不稳定，易发生副反应而生成非金属杂质。两种方法存在的共性问题是其合金产品非金属杂质(N、H、O)偏高，严重影响其应用，因此，开发成分均匀、产成本和能耗低、工艺简单、生产周期短的“绿色”稀土合金提纯工艺迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的在于提供一种熔盐体系下固态阴极镝铜中间合金阴极电除杂的方法，通过固态镝铜中间合金阴极-熔融氯盐-ZrO2陶瓷阳极体系脱除镝铜中间合金的非金属杂质。
本发明的技术方案：一种熔盐体系下固态阴极镝铜中间合金阴极电除杂的方法，包括以下步骤：
(1)原料预处理
将无水KCl、LiCl按KCl:LiCl＝1:1的摩尔比经充分混合成混合熔盐，作为支持电解质原料；将纯度97％-99％质量百分比的粗镝铜合金为固态阴极原料，ZrO2陶瓷为阳极材料；
(2)恒电流除杂
将步骤(1)中KCl-LiCl混合熔盐在氩气保护的玻璃碳净化槽内加热至750～800℃充分融化，以步骤(1)中的粗镝铜合金为阴极、ZrO2陶瓷为阳极，在恒电流密度1.5-2.5A/cm2的条件下通电10-12h除杂；
(3)产物收集
净化后的阴极镝铜合金在氩气气氛下的控温炉内经6-8h冷却至常温，真空密封储罐保存；镝铜合金产品纯度在99.7wt％以上，非金属杂质N、H、O总含量不高于0.3wt％。
将步骤(1)中KCl-LiCl混合熔盐在120℃温度的氩气中脱水8h。
本发明所得镝铜合金产品纯度在99.7wt％以上，非金属杂质(N、H、O)总含量不高于0.3wt％，净化过程稀土无烧损，无有毒有害气体产生，符合环保要求。
具体实施方式
以下实施例均需将KCl-LiCl混合熔盐在120℃温度的氩气中脱水8h。
实施例1：将不含结晶水的摩尔比为1:1的KCl-LiCl混合熔盐(支持电解质)在氩气保护的玻璃碳净化槽内加热至750℃充分融化，以粗镝铜合金(97wt％)为阴极，ZrO2陶瓷为阳极。在恒电流密度1.5A/cm2的条件下通电10h除杂，收集得到的阴极铜镝合金在氩气气氛下的控温炉内经6h冷却至常温，经分析合金纯度可达99.75％，非金属杂质(N、H、O)总含量不高于0.25wt％。
实施例2：将不含结晶水的摩尔比为1:1的KCl-LiCl混合熔盐在氩气保护的玻璃碳净化槽内加热至760℃充分融化，以粗镝铜合金(97.5wt％)为阴极，ZrO2陶瓷为阳极。在恒电流密度1.75A/cm2的条件下通电10.5h除杂，收集得到的阴极铜镝合金在氩气气氛下的控温炉内经6.5h冷却至常温，经分析合金纯度可达99.75％，非金属杂质(N、H、O)总含量不高于0.25wt％。
实施例3：将不含结晶水的摩尔比为1:1的KCl-LiCl混合熔盐在氩气保护的玻璃碳净化槽内加热至770℃充分融化，以粗镝铜合金(98wt％)为阴极，ZrO2陶瓷为阳极。在恒电流密度2A/cm2的条件下通电11h除杂，收集得到的阴极铜镝合金在氩气气氛下的控温炉内经7h冷却至常温，经分析合金纯度可达99.75％，非金属杂质(N、H、O)总含量不高于0.25wt％。
实施例4：将不含结晶水的摩尔比为1:1的KCl-LiCl混合熔盐在氩气保护的玻璃碳净化槽内加热至780℃充分融化，以粗镝铜合金(98wt％)为阴极，ZrO2陶瓷为阳极。在恒电流密度2.25A/cm2的条件下通电11.5h除杂，收集得到的阴极铜镝合金在氩气气氛下的控温炉内经7.5h冷却至常温，经分析合金纯度可达99.75％，非金属杂质(N、H、O)总含量不高于0.25wt％。
实施例5：将不含结晶水的摩尔比为1:1的KCl-LiCl混合熔盐在氩气保护的玻璃碳净化槽内加热至790℃充分融化，以粗镝铜合金(98.5wt％)为阴极，ZrO2陶瓷为阳极。在恒电流密度2.5A/cm2的条件下通电12h除杂，收集得到的阴极铜镝合金在氩气气氛下的控温炉内经8h冷却至常温，经分析合金纯度可达99.75％，非金属杂质(N、H、O)总含量不高于0.25wt％。
实施例6：将不含结晶水的摩尔比为1:1的KCl-LiCl混合熔盐在氩气保护的玻璃碳净化槽内加热至800℃充分融化，以粗镝铜合金(99wt％)为阴极，ZrO2陶瓷为阳极。在恒电流密度2.5A/cm2的条件下通电12h除杂，收集得到的阴极铜镝合金在氩气气氛下的控温炉内经8h冷却至常温，经分析合金纯度可达99.75％，非金属杂质(N、H、O)总含量不高于0.25wt％。

Claims (3)

1.一种熔盐体系下固态阴极镝铜中间合金阴极电除杂的方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)原料预处理
将无水KCl、LiCl按KCl:LiCl＝1:1的摩尔比经充分混合成混合熔盐，作为支持电解质原料；将纯度97％-99％质量百分比的粗镝铜合金为固态阴极原料，ZrO2陶瓷为阳极材料；
(2)恒电流除杂
将步骤(1)中KCl-LiCl混合熔盐在氩气保护的玻璃碳净化槽内加热至750～800℃充分融化，以步骤(1)中的粗镝铜合金为阴极、ZrO2陶瓷为阳极，在恒电流密度1.5-2.5A/cm2的条件下通电10-12h除杂；
(3)产物收集
净化后的阴极镝铜合金在氩气气氛下的控温炉内经6-8h冷却至常温，真空密封储罐保存；所得镝铜合金产品纯度在99.7wt％以上，非金属杂质N、H、O总含量不高于0.3wt％。
2.根据权利要求1所述的一种熔盐体系下固态阴极镝铜中间合金阴极电除杂的方法，其特征是：将步骤(1)中KCl-LiCl混合熔盐在120℃温度的氩气中脱水8h。
3.根据权利要求1所述的一种熔盐体系下固态阴极镝铜中间合金阴极电除杂的方法，其特征是：将不含结晶水的摩尔比为1:1的KCl-LiCl混合熔盐在氩气保护的玻璃碳净化槽内加热至750℃充分融化，以97wt％的粗镝铜合金为阴极，ZrO2陶瓷为阳极，在恒电流密度1.5A/cm2的条件下通电10h除杂，收集得到的阴极铜镝合金在氩气气氛下的控温炉内经6h冷却至常温，经分析铜镝合金纯度可达99.75％，非金属杂质N、H、O总含量不高于0.25wt％；
所述KCl-LiCl混合熔盐需在120℃温度的氩气中脱水8h。
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