CN111876795A - 一种回收稀土熔盐渣中电解质的方法 - Google Patents

一种回收稀土熔盐渣中电解质的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种回收稀土熔盐渣中电解质的方法，具体包括以下步骤：首先搭建熔炼炉：将石棉布绕设成圆柱形放在托板垫上，再将坩埚悬空放置在石棉布内，并且与石棉布之间通过高强度的耐磨填充料填充，坩埚上端通过密封层将填充料密封，石棉布的外侧套设螺旋上升的加热线圈；再对搭建好的熔炼主体进行烘烤排出潮气；然后把熔盐渣加入到坩埚内，加热线圈先通水、再通电对坩埚加热使得熔盐渣熔化，熔化的熔盐渣进行分层，上层为电解质，下层为炉渣；最后将熔化后的熔盐渣倒入模具中冷却脱模并清理，得到电解质和炉渣。本回收稀土熔盐渣中电解质的方法，工艺简单省力，不仅提高电解质的回收效率，安全可靠，而且更加环保。

Description

一种回收稀土熔盐渣中电解质的方法
技术领域
本发明涉及稀土电解领域，具体涉及一种回收稀土熔盐渣中电解质的方法，主要应用于稀土电解行业。
背景技术
稀土铁合金主要采用上插自耗阴极的熔盐电解槽进行生产，在电解过程中，电解槽炉温变化，会造成不同程度的熔盐渣，特别是在更换石墨阳极的时候，炉温下降较大，电解槽底部会产生较多熔盐渣；
熔盐渣主要成分是铁与稀土电解质及其他少量杂质，一般情况下，生产企业要么将熔盐渣进行外售，要么进行回收处理，当进行回收处理时，传统的方式是人工用漏勺把熔盐渣在电解槽高温熔盐电解质中清洗，剩余渣子直接磨碎，再利用盐酸反应、草酸沉淀以及焙烧生成氧化物；
传统方式回收电解质效率低，常规状态在60％，且损耗大，劳动强度高，存在安全隐患，很容易造成污染，另外将熔盐渣清洗的过程，会增加电解槽内电解质的杂质，后期会增大电解槽造渣量，电效降低，且影响金属质量和产量，也影响电解槽使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种回收稀土熔盐渣中电解质的方法，工艺简单省力，通过采用对熔盐渣熔炼的方法不仅提高熔盐渣中电解质的回收效率，安全可靠，而且更加环保。
为实现上述目的，本一种回收稀土熔盐渣中电解质的方法，具体包括以下步骤：
a.搭建熔炼炉：将石棉布绕设成圆柱形放在托板垫上，再将坩埚悬空放置在石棉布内，坩埚与石棉布之间通过高强度的镁铝复合填充料填充，坩埚上端通过密封层将填充料密封；
石棉布的外侧套设螺旋的加热线圈；
b.对熔炼主体进行烘烤排出潮气；
c.把熔盐渣加入到坩埚内，加热线圈先通水进行冷却、再通电对坩埚加热使得熔盐渣熔化，熔化的熔盐渣进行分层，上层为电解质，下层为比重大或不熔的含铁高的炉渣；
d.将熔化后的熔盐渣倒入模具中冷却，再继续向坩埚中加入熔盐渣熔炼，当模具内熔盐渣冷却后进行脱模并清理，得到电解质和炉渣。
进一步的，所述坩埚最下端距离托板垫的高度为20-30mm，托板垫安装在支撑托台上。
进一步的，所述填充料内添加水玻璃作为粘合剂。
进一步的，所述步骤a中的熔炼炉是电磁感应炉，加热线圈采用水冷螺旋铜管，托板垫为耐高温绝缘材料。
进一步的，所述的步骤c中加热温度控制在1050-1200℃。
进一步的，所述步骤a中的坩埚采用无缝石墨材料。
进一步的，所述熔炼炉上部装有用于收集有害烟气和粉尘的吸收罩。
进一步的，所述步骤a中的密封层采用耐火材料。
与现有技术相比，本一种回收稀土熔盐渣中电解质的方法由于搭建熔炉主体，将坩埚放置在石棉布内，并通过填充料进行填充，不仅有效对整体进行导热，而且通过石棉布进行保温，利用螺旋加热线圈对坩埚进行加热，有效实现对坩埚内的熔盐渣进行熔化，效率更高；由于采用将熔盐渣高效熔化、分层，倒入模具中冷却、脱模并清理的方式，对熔盐渣中的电解质和炉渣进行分离，避免传统工艺中造成电解槽造渣量大、电效降低、电解槽使用寿命短等情况，有效提高电解质的回收效率，降低成本和稀土损耗；本回收稀土熔盐渣中电解质的方法，工艺简单省力，通过对熔盐渣高效熔炼不仅提高熔盐渣中电解质的回收效率，安全可靠，而且更加环保。
附图说明
图1是本发明的整体工艺简图(包括稀土电解)；
图2是本发明熔炼炉结构主视图；
图中：1、熔炼炉，2、支撑托台，3、托板垫，4、加热线圈，5、石棉布，6、填充料，7、坩埚，8、密封层，9、吸收罩。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1、图2所示，本一种回收稀土熔盐渣中电解质的方法，具体包括以下步骤：
a.搭建熔炼炉1：将石棉布5绕设成圆柱形放在托板垫3上，再将坩埚7悬空放置在石棉布5内，坩埚7与石棉布5之间通过高强度的镁铝复合填充料6填充，坩埚7上端通过密封层8将填充料6密封，密封层8采用耐火材料，比如采用氧化铝补锅料；
石棉布5的外侧套设螺旋的加热线圈4；
b.对熔炼主体进行烘烤排出潮气；通过对潮气处理，避免高温状态内发潮气造成的内压过大发生爆炸；
c.把熔盐渣加入到坩埚7内，加热线圈4先通水进行冷却，防止加热线圈4过热熔化、再通电对坩埚7加热使得熔盐渣熔化，熔化的熔盐渣进行分层，上层为电解质，下层为比重大或不熔的含铁高的炉渣；
d.将熔化后的熔盐渣倒入模具中冷却，再继续向坩埚7中加入熔盐渣熔炼，当模具内熔盐渣冷却后进行脱模并清理，得到电解质和炉渣；
将纯铁、电解质和氧化稀土加入电解炉中进行电解反应，得到稀土铁合金和熔盐渣，通过对熔盐渣进行回收处理使其得到电解质和炉渣，电解质可返回至稀土熔盐电解中，炉渣可外售或外加工萃取分离提纯得到稀土氧化物，并返回至稀土电解，因此提高回收效率，避免相应材料的浪费和污染。
进一步的，所述坩埚7最下端距离托板垫3的高度为20-30mm，托板垫3安装在支撑托台2上进行支撑；
进一步的，所述填充料6内添加水玻璃作为粘合剂；
进一步的，所述步骤a中的熔炼炉1是电磁感应炉，加热线圈4采用水冷螺旋铜管，托板垫3为耐高温绝缘材料。
进一步的，所述步骤a中的坩埚7采用无缝石墨材料，其具有耐高温的特性，并作为熔炼熔盐渣的容器，利于加热熔盐渣。
进一步的，所述熔炼炉1上部装有用于收集有害烟气和粉尘的吸收罩9。
进一步的，所述步骤a中的密封层8采用耐火材料，目的是能耐高温且能保护坩埚7上部；
进一步的，所述的步骤c中加热温度控制在1050-1200℃。加热温度高低，取决于熔盐渣中电解质或铁的含量，当电解质含量越高，加热温度就越低，当电解质含量越低，加热温度就越高。
以下为利用本发明的方法对稀土镝铁合金熔盐渣回收电解质的3个实施例：
实施例1
电解车间镝铁合金电解槽产生熔盐渣550.4kg,熔盐渣中的镝含量为65％，温度控制在1050℃-1200℃，熔炼得到电解质330.6kg，镝含量98.5％，铁含量在1.4％，其他杂质小于0.1％，可以直接应用到镝铁合金的电解生产中，回收率达到91％，剩余炉渣219.8kg，镝含量14.6％。
实施例2
电解电解车间镝铁合金电解槽产生熔盐渣600kg,熔盐渣中的镝含量为60.5％，温度控制在1050℃-1200℃，得到电解质319.8kg，镝含量98.7％，回收率达到87％，剩余炉渣280.2kg，镝含量16.8％。
实施例3
电解电解车间镝铁合金电解槽产生熔盐渣520kg,熔盐渣中的镝含量为62.5％，温度控制在1050℃-1200℃，得到电解质298.1kg，镝含量98.7％，回收率达到90.5％，剩余炉渣221.9kg，镝含量13.9％。
采用本发明的方法处理熔盐渣的实施例1-3，与传统方法处理熔盐渣进行对比，分析回收电解质的效率的变化，具体见表1熔盐渣回收效率表。
实施方式 常规 实施例1 实施例2 实施例3
回收率 60％ 91％ 87％ 90.5％
另外利用本发明的方法对稀土钬铁合金熔盐渣回收电解质的2个实施例:
实施例1
电解车间1台钬铁合金电解槽产生熔盐渣260kg,熔盐渣中的钬含量为58％，温度控制在1050℃-1200℃，熔炼得到电解质138.4kg，钬含量97.2％，铁含量在1.7％，可以直接应用到钬铁合金的电解生产中，回收率达到89.2％，剩余炉渣121.6kg，钬含量13.4％。
实施例2
电解车间1台钬铁合金电解槽产生熔盐渣220kg,熔盐渣中的钬含量为56％，得到电解质108kg，钬含量97.4％，铁含量在1.5％，其他杂质小于0.1％，回收率达到86％，剩余炉渣112kg，钬含量15.3％。
采用本发明的方法处理熔盐渣的实施例1和2，与传统方法处理钬铁熔盐渣对比，分析回收电解质的效率的变化，具体见表2。
表2钬铁熔盐渣回收效率表
实施方式 常规 实施例1 实施例2
回收率 60％ 89.2％ 86％
从表1和表2中可以看出，采用本发明的方法处理熔盐渣，与常规方法相比，可以显著提高电解质的回收效率，降低企业的生产成本，有助于保护环境。
以下为利用本发明的方法处理熔盐渣产生的经济效益与社会效益：
1)以生产镝铁合金为例，生产1吨金属可产生60kg的熔盐渣，如2019年生产110吨镝铁合金产生熔盐渣6.9吨，采用本发明，按熔盐渣中镝含量60％，回收率为90％计算，可回收电解质3.7吨，按氧化镝190万/吨计算，可产生700多万元的经济效益。
2)推广到全国，按照全国每年生产镝铁合金1000吨计算，产生60吨的熔盐渣，采用本发明可回收电解质32吨，直接创造6000万的经济效益。
3)本发明处理熔盐渣的方法，电解质的回收效率高，不仅能降低企业的生产成本，同时也能减少熔盐渣再通过化学的方法萃取分离回收稀土的量，有助于保护环境，具有很好的社会效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而己，并不用以限制本发明，钬铁渣、钆铁渣、钕铁渣等凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种回收稀土熔盐渣中电解质的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
a.搭建熔炼炉(1)：将石棉布(5)绕设成圆柱形放在托板垫(3)上，再将坩埚(7)悬空放置在石棉布(5)内，坩埚(7)与石棉布(5)之间通过高强度的镁铝复合填充料(6)填充，坩埚(7)上端通过密封层(8)将填充料(6)密封；
石棉布(5)的外侧套设螺旋的加热线圈(4)；
b.对熔炼主体进行烘烤排出潮气；
c.把熔盐渣加入到坩埚(7)内，加热线圈(4)先通水进行冷却、再通电对坩埚(7)加热使得熔盐渣熔化，熔化的熔盐渣进行分层，上层为电解质，下层为比重大或不熔的含铁高的炉渣；
d.将熔化后的熔盐渣倒入模具中冷却，再继续向坩埚(7)中加入熔盐渣熔炼，当模具内熔盐渣冷却后进行脱模并清理，得到电解质和炉渣。
2.根据权利要求1所述的一种回收稀土熔盐渣中电解质的方法，其特征在于，所述坩埚(7)最下端距离托板垫(3)的高度为20-30mm，托板垫(3)安装在支撑托台(2)上。
3.根据权利要求1或2所述的一种回收稀土熔盐渣中电解质的方法，其特征在于，所述填充料(6)内添加水玻璃作为粘合剂。
4.根据权利要求3所述的一种回收稀土熔盐渣中电解质的方法，其特征在于，所述步骤a中的熔炼炉(1)是电磁感应炉，加热线圈(4)采用水冷螺旋铜管，托板垫(3)为耐高温绝缘材料。
5.根据权利要求1或2所述的一种回收稀土熔盐渣中电解质的方法，其特征在于，所述的步骤c中加热温度控制在1050-1200℃。
6.根据权利要求5所述的一种回收稀土熔盐渣中电解质的方法，其特征在于，所述步骤a中的坩埚(7)采用无缝石墨材料。
7.根据权利要求5所述的一种回收稀土熔盐渣中电解质的方法，其特征在于，所述熔炼炉(1)上部装有用于收集有害烟气和粉尘的吸收罩(9)。
8.根据权利要求7所述的一种回收稀土熔盐渣中电解质的方法，其特征在于，所述步骤a中的密封层(8)采用耐火材料。
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