CN115074786B - 一种稀土电解槽用防渗材料及其制备方法、稀土电解槽 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种稀土电解槽用防渗材料及其制备方法、稀土电解槽，涉及稀土熔盐电解技术领域。主要采用的技术方案为：所述稀土电解槽用防渗材料的原料成分包括：65‑95重量份的稀土氧化物、5‑20重量份的稀土氟化物、大于0且小于等于15重量份的辅助材料；其中，所述辅助材料包括助熔剂、添加剂、粘结剂中的一种或几种。本发明主要用于提供及制备一种耐高温、耐熔盐侵蚀的稀土电解槽用防渗材料，以在熔盐电解时，能有效阻止电解质渗透到稀土电解槽的槽体外，保护槽体外部的保温材料，从而提高电解槽体的保温性能及使用寿命，并有效降低熔盐电解工艺的成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种稀土熔盐电解技术领域，特别是涉及一种稀土电解槽用防渗材料及其制备方法、稀土电解槽。
背景技术
现有用于制备稀土金属的熔盐电解技术，多采用中小型上插式阴极电解槽(即，稀土电解槽)。其中，稀土电解槽的槽体结构普遍以整体石墨坩埚为容器，石墨坩埚外部设置耐火材料层与钢板层。由于石墨坩埚具有相对优良的抗侵蚀性，稀土电解槽很少出现电解质泄露的问题，即使出现电解质泄漏问题，外部设置的耐火材料层与钢板层也可以有效防止电解槽泄露，导致稀土电解行业很少关注防渗材料。
工业和信息化部发布的《产业关键共性技术发展指南(2011年)》中指出的“研究开发50kA节能环保液态下阴极新型稀土电解槽”以及《产业关键共性技术发展指南(2017年)》指出的“大型智能可控稀土电解槽及配套工艺技术”，均意味着稀土电解槽的大型化是未来稀土电解领域的发展趋势，而大型化的电解槽内衬不可能是一个整体，因此，必须考虑电解槽中电解质泄露的问题(由于石墨不可能成型出大型的电解槽内衬，需石墨块堆砌成大型的电解槽内衬，这样的话，块体之间会有缝隙)。稀土熔盐电解质的工作温度高、腐蚀性强，在稀土电解过程中，电解质逐渐腐蚀槽体材料，从槽体缝隙处渗透到石墨槽体外，对外部保温体造成破坏，致使电解槽泄露无法使用，同时造成大量电解质的损失。
综上，制备一种耐高温、耐熔盐侵蚀的稀土电解槽用防渗材料对未来稀土电解行业的发展具有至关重要的作用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种稀土电解槽用防渗材料及其制备方法、稀土电解槽，主要目的在于提供及制备一种耐高温、耐熔盐侵蚀的稀土电解槽用防渗材料，以在熔盐电解时，能有效阻止电解质渗透到稀土电解槽的槽体外。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
一方面，本发明的实施例提供一种稀土电解槽用防渗材料，其中，所述稀土电解槽用防渗材料的原料成分包括：65-95重量份的稀土氧化物、5-20重量份的稀土氟化物、大于0且小于等于15重量份的辅助材料；其中，所述辅助材料包括助熔剂、添加剂、粘结剂中的一种或几种。
优选的，当所述辅助材料包括助熔剂、添加剂、粘结剂中的一种时：所述稀土电解槽用防渗材料的原料成分中含有大于0、小于等于5重量份的辅助材料；
当所述辅助材料包括助熔剂、添加剂、粘结剂中的两种时：所述稀土电解槽用防渗材料的原料成分中含有大于0、小于等于10重量份的辅助材料；
当所述辅助材料包括助熔剂、添加剂、粘结剂时：所述稀土电解槽用防渗材料的原料成分中含有大于0、小于等于15重量份的辅助材料。
优选的，所述辅助材料由助熔剂、添加剂、粘结剂组成；在所述稀土电解槽用防渗材料的原料成分中：
所述助熔剂的重量份为大于0、小于等于5重量份；
所述助熔剂的重量份为大于0、小于等于5重量份；
所述添加剂的重量份为大于0、小于等于5重量份。
优选的，所述稀土氧化物为氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化镧铈、氧化镨钕、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化钬、氧化铒、氧化铥、氧化镱、氧化镥、氧化钇、氧化钪中的一种或几种。
优选的，所述的稀土氟化物为氟化镧、氟化铈、氟化镨、氟化钕、氟化镧铈、氟化镨钕、氟化钐、氟化铕、氟化钆、氟化铽、氟化镝、氟化钬、氟化铒、氟化铥、氟化镱、氟化镥、氟化钇、氟化钪中的一种或几种。
优选的，所述助熔剂为氧化镁、氧化铝、氧化硅、氧化钙、氧化钛、氧化钒、氧化铬、氧化锰、氧化铁、氧化镍、氧化铜、氧化锌、氧化锆、氧化钡中的一种或几种。
优选的，所述添加剂为氮化硼、氮化硅、碳化硅、碳化硼中的一种或几种。
优选的，所述粘结剂为所述粘结剂为酚醛树脂粘结剂、PVA粘结剂、PVB粘结剂、PVC粘结剂、钇溶胶粘结剂中的一种或几种。在此需要说明的是：以上粘结剂可以直接买到。较佳地，酚醛树脂粘结剂(水溶)，固含量≤50％；PVA粘结剂(水溶)，固含量≤40％；PVB粘结剂(水溶)，固含量≤40％；PVC粘结剂(水溶)，固含量≤40％；钇溶胶粘结剂(水溶)，固含量≤50％。
优选的，所述稀土电解槽用防渗材料呈块体状或粉体状。
优选的，所述块体状的稀土电解槽用防渗材料在使用时，置于稀土电解槽的槽体的内底壁上。
优选的，所述块体状的稀土电解槽用防渗材料的耐压强度不小于15MPa，优选不小于18MPa，进一步优选不小于20MPa。
优选的，所述块状的稀土电解槽用防渗材料的厚度≥15mm。
优选的，所述块状的稀土电解槽用防渗材料的气孔率为≤18.1％，优选为≤16.7％。
优选的，所述块状的稀土电解槽用防渗材料的体密度不小于5.3g/cm3，优选为5.3-6g/cm3。
优选的，所述粉体状稀土电解槽用防渗材料在使用时，置于稀土电解槽的槽体内壁上的内衬结构件之间的间隙中并振实，且振实后的密度不小于4.1g/cm3。
另一方面，本发明实施例提供一种上述任一项所述的稀土电解槽用防渗材料的制备方法，其包括如下步骤：
压制成型步骤：将所述稀土氧化物、稀土氟化物、辅助材料混匀后，进行压制成型，得到坯体；
干燥、烧结步骤：将所述坯体依次进行干燥、烧结处理，冷却后得到块体状的稀土电解槽用防渗材料。
优选的，在所述压制成型步骤中：所述稀土氧化物的粒径≤2mm；所述稀土氟化物的粒径≤1mm；优选的，在所述压制成型步骤中，所述辅助材料中的助熔剂的粒径≤0.5mm；优选的，在所述压制成型步骤中，所述辅助材料中的添加剂的粒径≤0.5mm；
优选的，所述稀土电解槽用防渗材料的制备方法还包括：
破碎步骤：其中，将所述块体状的稀土电解槽用防渗材料进行破碎后，得到粉体状的稀土电解槽用防渗材料；进一步优选的，粉体状的稀土电解槽用防渗材料的粒径不大于5mm。
优选的，在所述压制成型步骤中：所述压制成型处理的压力为50-800MPa，所述压制成型处理的时间为5-60MPa。
优选的，在所述干燥、烧结步骤中：所述干燥处理的温度为50-300℃，所述干燥处理的时间为12-120小时。
优选的，在所述干燥、烧结步骤中：所述烧结处理的温度为1000-1800℃，所述烧结处理的时间为2-12小时。
再一方面，本发明实施例提供一种稀土电解槽，其中，所述稀土电解槽包括槽体和铺设于槽体内壁上的内衬结构件；其中，内衬结构件之间的间隙由粉体状的稀土电解槽用防渗材料填充；其中，所述稀土电解槽用防渗材料为上述任一项所述的稀土电解槽用防渗材料。
优选的，所述内衬结构件的材质为石墨。
优选的，所述稀土电解槽为上插式阴阳极稀土电解槽；其中，所述槽体的内侧壁、内底壁均铺设有内衬结构件；其中，位于所述内底壁上的内衬结构件与所述槽体之间的间隙由块体状和粉体状的所述稀土电解槽用防渗材料填充。
优选的，所述稀土电解槽为底部阴极稀土电解槽；其中，所述槽体的内侧壁上铺设有内衬结构件；位于所述槽体底部的阴极材料与所述槽体之间的间隙由块体状和粉体状的所述稀土电解槽用防渗材料填充。
与现有技术相比，本发明的稀土电解槽用防渗材料及其制备方法、稀土电解槽至少具有下列有益效果：
本发明实施例提供一种稀土电解槽用防渗材料，该稀土电解槽用防渗材料的原料成分包括：65-95重量份的稀土氧化物、5-20重量份的稀土氟化物、大于0且小于等于15重量份的辅助材料；其中，所述辅助材料包括助熔剂、添加剂、粘结剂中的一种或几种。在此，本发明首次提出稀土电解槽用防渗材料的主体材料为稀土氧化物与稀土氟化物，辅助材料为助熔剂、添加剂与粘接剂；这些成分的作用及其协同原理如下：(1)稀土氧化物的熔点高，密度大，化学稳定性好，抗氟盐侵蚀能力强；同时稀土氧化物本身作为电解原料，因此以其为主要成分，不会增加外来杂质。(2)稀土氧化物与稀土氟化物反应生成稀土氧氟化物，可以降低氟盐对稀土防渗材料(稀土电解槽用防渗材料)的侵蚀。(3)助熔剂可以降低稀土电解槽用防渗材料的烧成温度，增加液相比例，扩大烧结范围，降低稀土防渗材料的气孔率，提高稀土防渗材料的力学性能和化学稳定性。(4)添加剂可以提高稀土防渗材料的熔点、抗氧化性能、致密度以及更好的使用性能。(5)粘结剂可以提高稀土防渗材料的强度，使稀土防渗材料在烧成前保持原有形状，同时防止粉末偏析。由于本发明提出的稀土电解槽用防渗材料的主体材料为稀土氧化物与稀土氟化物，在氟盐电解质中即使被腐蚀，也不会带进外来杂质和影响电效。同时，其辅助材料为助熔剂、添加剂与粘接剂，则有利于提高防渗材料制备过程中的成型性能以及后续的使用性能。
综上，本发明实施例提供的稀土电解槽用防渗材料及其制备方法、稀土电解槽，以稀土氧化物与稀土氟化物为主体材料，辅以适量的助熔剂、添加剂和粘结剂，通过预处理、成型、干燥、烧结、破碎等工艺过程制备了稀土电解槽用防渗材料。该工艺制备的防渗材料能够有效阻止熔盐电解过程中电解质渗透到电解槽体外，保护槽体下部保温材料，从而提高电解槽体的保温性能及使用寿命，并有效降低熔盐电解过程成本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的实施例1提供的一种稀土电解槽用防渗材料的实物图；其中，图1中的(a)图为块体状的稀土电解槽用防渗材料，图1中的(b)图为粉体状的稀土电解槽用防渗材料；
图2是本发明的实施例提供的一种上插式阴阳极稀土电解槽的结构示意图；
图3是本发明的实施例提供的一种底部阴极稀土电解槽的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
本发明提供的一种稀土电解槽用防渗材料及其制备方法、稀土电解槽，主要是用于解决稀土电解槽中电解质泄露的问题，同时为液态下阴极稀土电解槽及大型稀土电解槽提供可靠的防渗材料。其中，本发明的技术方案如下：
一方面，本发明主要提供一种稀土电解槽用防渗材料，其中，所述稀土电解槽用防渗材料的原料成分包括：65-95重量份的稀土氧化物、5-20重量份的稀土氟化物、大于0且小于等于15重量份的辅助材料；其中，所述辅助材料包括助熔剂、添加剂、粘结剂中的一种或几种。
较佳地，当所述辅助材料包括助熔剂、添加剂、粘结剂中的任一种时：所述稀土电解槽用防渗材料的原料成分中含有大于0、小于等于5重量份的辅助材料。当所述辅助材料包括助熔剂、添加剂、粘结剂中的任两种时：所述稀土电解槽用防渗材料的原料成分中含有大于0、小于等于10重量份的辅助材料。当所述辅助材料包括助熔剂、添加剂、粘结剂时：所述稀土电解槽用防渗材料的原料成分中含有大于0、小于等于15重量份的辅助材料。
其中，较佳的一种方案是：所述辅助材料由助熔剂、添加剂、粘结剂组成；在所述稀土电解槽用防渗材料的原料成分中：所述助熔剂的重量份为大于0、小于等于5重量份；所述助熔剂的重量份为大于0、小于等于5重量份；所述添加剂的重量份为大于0、小于等于5重量份。
较佳地，稀土氧化物为氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化镧铈、氧化镨钕、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化钬、氧化铒、氧化铥、氧化镱、氧化镥、氧化钇、氧化钪中的一种或几种。较佳地，所述的稀土氟化物为氟化镧、氟化铈、氟化镨、氟化钕、氟化镧铈、氟化镨钕、氟化钐、氟化铕、氟化钆、氟化铽、氟化镝、氟化钬、氟化铒、氟化铥、氟化镱、氟化镥、氟化钇、氟化钪中的一种或几种。较佳地，所述助熔剂为氧化镁、氧化铝、氧化硅、氧化钙、氧化钛、氧化钒、氧化铬、氧化锰、氧化铁、氧化镍、氧化铜、氧化锌、氧化锆、氧化钡中的一种或几种。较佳地，所述添加剂为氮化硼、氮化硅、碳化硅、碳化硼中的一种或几种。较佳地，所述粘结剂为酚醛树脂粘结剂、PVA粘结剂、PVB粘结剂、PVC粘结剂、钇溶胶粘结剂中的一种或几种。
另一方面，本发明主要提供了上述的稀土电解槽用防渗材料的制备方法，主要包括如下步骤：
1)压制成型步骤：将所述稀土氧化物、稀土氟化物、辅助材料混匀后，进行压制成型处理，得到坯体。
具体地，将稀土氧化物、稀土氟化物、助熔剂、添加剂、粘结剂按照重量比(65-95)：(5-20)：(0-5)：(0-5):(0-5)进行配比、混匀，然后进行压制成型处理；其中，压制成型处理的压力控制在50-800MPa，压制成型处理的时间控制在5-60分钟。
另外，稀土氧化物的粒径≤2mm；稀土氟化物的粒径≤1mm；助溶剂的粒径≤0.5mm；添加剂的粒径≤0.5mm。
2)干燥、烧结步骤：将所述坯体依次进行干燥、烧结处理，冷却后得到块体状的稀土电解槽用防渗材料。
其中，干燥处理的温度大于50℃，优选为50-300℃，所述干燥处理的时间为12-120小时。
其中，烧结处理的温度为1000-1800℃，所述烧结处理的时间为2-12小时。
较佳地，所述稀土电解槽用防渗材料的制备方法还包括：
3)破碎步骤：将所述块体状的稀土电解槽用防渗材料破碎后，得到粉体状的稀土电解槽用防渗材料；其中，粉体状的稀土电解槽用防渗材料的粒径不大于5mm。
关于本发明的上述方案，主要构思如下：本发明的发明人经分析，稀土电解槽内的难熔物质的组成，主要是稀土氧化物、稀土氧氟化物与稀土氟化物。因此，本发明首次提出稀土电解槽用防渗材料的主体材料为稀土氧化物与稀土氟化物，辅助材料为助熔剂、添加剂与粘接剂。这些成分的作用及其协同原理如下：(1)稀土氧化物的熔点高，密度大，化学稳定性好，抗氟盐侵蚀能力强；同时稀土氧化物本身作为电解原料，因此以为主要成分，不会增加外来杂质。(2)稀土氧化物与稀土氟化物反应生成稀土氧氟化物，可以降低氟盐对防渗材料的侵蚀。(3)助熔剂作用是：降低稀土防渗材料的烧成温度，增加液相比例，扩大烧结范围，降低稀土防渗材料的气孔率，提高稀土防渗材料的力学性能和化学稳定性。(4)添加剂的作用是：提高稀土防渗材料的熔点、抗氧化性能、致密度以及更好的使用性能。(5)粘结剂的作用是：提高稀土防渗材料的强度，使稀土防渗材料在烧成前保持原有形状，同时防止粉末偏析。由于本发明提出的稀土电解槽用防渗材料的主体材料为稀土氧化物与稀土氟化物，在氟盐电解质中即使被腐蚀，也不会带进外来杂质和影响电效。同时，其辅助材料为助熔剂、添加剂与粘接剂，则有利于提高防渗材料制备过程中的成型性能以及后续的使用性能。
再一方面，本发明实施例提供一种稀土电解槽，其中，如图2和图3所示，稀土电解槽包括槽体1和铺设于槽体内壁上的内衬结构件2；其中，内衬结构件2之间的间隙由粉体状的稀土电解槽用防渗材料31填充；其中，所述稀土电解槽用防渗材料为上述任一项所述的稀土电解槽用防渗材料。优选的，内衬结构件2的材质为石墨。
如图2所示，稀土电解槽为上插式阴阳极稀土电解槽；阴极4和阳极5在上部；其中，所述槽体1的内侧壁、内底壁均铺设有内衬结构件2；其中，位于内底壁上的内衬结构件2与槽体1之间的间隙由块体状和粉体状的稀土电解槽用防渗材料32填充。
如图3所示，稀土电解槽为底部阴极稀土电解槽；阴极4置于槽体的底部，阳极5位于上部；其中，所述槽体1的内侧壁上铺设有内衬结构件2；位于所述槽体底部的阴极材料4与所述槽体之间的间隙由块体状和粉体状的所述稀土电解槽用防渗材料32填充。
下面通过具体实验实施例进一步对本发明进行详细说明。
以下实施例所用的原料中：
稀土氧化物包括粒径小于0.5mm的稀土氧化物(40wt％)和粒径为0.5-2mm的稀土氧化物(60wt％)。
稀土氟化物包括小于0.5mm的稀土氧化物(70wt％)稀土氟化物和粒径为0.5-1mm的稀土氧化物(30wt％)。
助熔剂包括粒径小于0.1mm的助熔剂(50wt％)和粒径为0.1-0.5mm的助熔剂(50wt％)。
添加剂包括粒径小于0.1mm的添加剂(70wt％)和粒径为0.1-0.5mm的添加剂(30wt％)。
实施例1
本实施例制备一种稀土电解槽用防渗材料，包括以下步骤：
压制成型步骤：将稀土氧化物(氧化铈)、稀土氟化物(氟化铈)、助熔剂(氧化铝)、添加剂(氮化硼)、粘结剂(酚醛树脂粘结剂，固含量为30％)按照重量比85:8:2:2:3进行配比，混合均匀。将混合均匀后的物料放入模具中进行压制成型，得到坯料。其中，压机的压力控制在200MPa，压制时间控制在10分钟。
干燥、烧结步骤：将坯料放入干燥窑内，在200℃的温度下自然干燥24小时。将干燥后的坯料进行烧结处理，烧结制度如下：从室温下升温到烧结温度1600℃，在1600℃的温度下保温5小时，随炉冷却至100℃，得到块体状的稀土电解槽用防渗材料。
破碎步骤：将块体状的稀土电解槽用防渗材料破碎到5mm以内，得到粉体状的稀土电解槽用防渗材料。
其中，本实施例所制备的块体状的稀土电解槽用防渗材料的实物参见图1中的(a)图。本实施例所制备的块体状的稀土电解槽用防渗材料的实物参见图1中的(b)图。
实施例2
本实施例制备一种稀土电解槽用防渗材料，包括以下步骤。
压制成型步骤：将稀土氧化物(氧化钕)、稀土氟化物(氟化钕)、助熔剂(氧化钛)、添加剂(氮化硅)、粘结剂(酚醛树脂粘结剂，固含量为30％)按照重量比85:7:2:2:4进行配比，混合均匀。将混合均匀后的物料放入模具中进行压制成型，得到坯料。其中，压机的压力控制在250MPa，压制时间控制在15分钟。
干燥、烧结步骤：将坯料放入干燥窑内，在250℃的温度下自然干燥36小时。将干燥后的坯料进行烧结处理，烧结制度如下：从室温下升温到烧结温度1700℃，在1700℃的温度下保温6小时，随炉冷却至100℃，得到块体状的稀土电解槽用防渗材料。
破碎步骤：将块体状的稀土电解槽用防渗材料破碎到5mm以内，得到粉体状的稀土电解槽用防渗材料。
实施例3
本实施例制备一种稀土电解槽用防渗材料，与实施例1相比，区别在于：稀土氧化物(氧化铈)、稀土氟化物(氟化铈)、助熔剂(氧化铝)、添加剂(氮化硼)、粘结剂(酚醛树脂粘结剂，固含量为30％)按照重量比65:5:1:1:1进行配比。
其他步骤及参数与实施例1一致。
实施例4
本实施例制备一种稀土电解槽用防渗材料，与实施例1相比，区别在于：稀土氧化物(氧化铈)、稀土氟化物(氟化铈)、助熔剂(氧化铝)、添加剂(氮化硼)、粘结剂(酚醛树脂粘结剂，固含量为30％)按照重量比95:20:5:5:5进行配比。
其他步骤及参数与实施例1一致。
实施例5
本实施例制备一种稀土电解槽用防渗材料，与实施例1相比，区别在于：稀土氧化物选用氧化镧、氧化铈、氧化镨；其中，氧化镧、氧化铈、氧化镨的质量比为1:1:1；稀土氟化物选用氟化镧、氟化铈、氟化镨；其中，氟化镧、氟化铈、氟化镨的质量比为1:1:1；助熔剂为氧化镁；添加剂为氮化硅；粘结剂为PVC粘结剂(固含量为25％)。
其他步骤及参数与实施例1一致。
实施例6
本实施例制备一种稀土电解槽用防渗材料，与实施例1相比，区别在于：本实施例的制备原料中不含有助熔剂(氧化铝)和添加剂(氮化硼)。
其他步骤及参数与实施例1一致。
实施例7
本实施例制备一种稀土电解槽用防渗材料，与实施例1相比，区别在于：本实施例的制备原料中不含有添加剂(氮化硼)、粘结剂(酚醛树脂粘结剂，固含量为30％)。
其他步骤及参数与实施例1一致。
实施例8
本实施例制备一种稀土电解槽用防渗材料，与实施例1相比，区别在于：本实施例的制备原料中不含有助熔剂(氧化铝)、粘结剂(酚醛树脂粘结剂，固含量为30％)。
其他步骤及参数与实施例1一致。
实施例9
本实施例制备一种稀土电解槽用防渗材料，与实施例1相比，区别在于：本实施例的制备原料中不含有助熔剂(氧化铝)。
其他步骤及参数与实施例1一致。
实施例10
本实施例制备一种稀土电解槽用防渗材料，与实施例1相比，区别在于：本实施例的制备原料中不含有添加剂(氮化硼)。
其他步骤及参数与实施例1一致。
实施例11
本实施例制备一种稀土电解槽用防渗材料，与实施例1相比，区别在于：本实施例的制备原料中不含有粘结剂(酚醛树脂)。
其他步骤及参数与实施例1一致。
对比例1
对比例1制备一种稀土电解槽用防渗材料，与实施例1相比，区别在于：本实施例的制备原料中不含有助熔剂(氧化铝)、添加剂(氮化硼)、粘结剂(酚醛树脂)。
其他步骤及参数与实施例1一致。
对比例2
对比例2制备一种稀土电解槽用防渗材料，与实施例1相比，区别在于：本实施例的制备原料中不含有稀土氟化物(氟化铈)。
其他步骤及参数与实施例1一致。
对比例3
对比例3提供一种现有技术常规的稀土电解槽用防渗材料，对比例3的防渗材料以氧化硅、氧化铝为主体材料，氧化钙、碳化硅、氮化硅为辅助材料。
对实施例1-11、对比例1-3所制备的稀土电解槽用防渗材料(块体状、粉体状)进行性能测试，测试结果如表1和表2所示。
表1
表2
从表1和表2可以看出：
(1)本发明实施例制备的稀土电解槽用防渗材料的耐压强度较好，这说明：本发明实施例制备的稀土电解槽用防渗材料的成型性较好，便于运输和安装。
(2)本发明实施例制备的稀土电解槽用防渗材料的耐氟盐侵蚀性能优异，远超过现有常规防渗材料(现有常规的防渗材料参见对比例3)。
(3)通过对比实施例1和对比例2，可以看出，本发明实施例制备稀土电解槽用防渗材料中的稀土氟化物，可以进一步有助于提高防渗材料的耐氟盐侵蚀性能。
(4)通过对比实施例1和对比例1，可以看出，本发明实施例制备稀土电解槽用防渗材料中的辅助材料，进一步有助于提高防渗材料的耐氟盐侵蚀性能。
通过对比实施例1、实施例6-8、实施例9-11，可以看出：当本发明实施例制备的稀土电解槽用防渗材料中同时包括助熔剂、粘结剂及添加剂时，使得稀土电解槽用防渗材料的性能最优异。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (26)
1.一种稀土电解槽用防渗材料，其特征在于，所述稀土电解槽用防渗材料的原料成分包括：65-95重量份的稀土氧化物、5-20重量份的稀土氟化物、大于0且小于等于15重量份的辅助材料；其中，所述辅助材料包括助熔剂、添加剂、粘结剂中的一种或几种；
其中，所述助熔剂为氧化镁、氧化铝、氧化硅、氧化钙、氧化钛、氧化钒、氧化铬、氧化锰、氧化铁、氧化镍、氧化铜、氧化锌、氧化锆、氧化钡中的一种或几种；
所述添加剂为氮化硼、氮化硅、碳化硅、碳化硼中的一种或几种；
所述粘结剂为酚醛树脂粘结剂、PVA粘结剂、PVB粘结剂、PVC粘结剂、钇溶胶粘结剂中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的稀土电解槽用防渗材料，其特征在于，当所述辅助材料包括助熔剂、添加剂、粘结剂中的一种时：所述稀土电解槽用防渗材料的原料成分中含有大于0、小于等于5重量份的辅助材料；
当所述辅助材料包括助熔剂、添加剂、粘结剂中的两种时：所述稀土电解槽用防渗材料的原料成分中含有大于0、小于等于10重量份的辅助材料；
当所述辅助材料包括助熔剂、添加剂、粘结剂时：所述稀土电解槽用防渗材料的原料成分中含有大于0、小于等于15重量份的辅助材料。
3.根据权利要求1所述的稀土电解槽用防渗材料，其特征在于，所述辅助材料由助熔剂、添加剂、粘结剂组成；在所述稀土电解槽用防渗材料的原料成分中：
所述助熔剂的重量份为大于0、小于等于5重量份；
所述助熔剂的重量份为大于0、小于等于5重量份；
所述添加剂的重量份为大于0、小于等于5重量份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的稀土电解槽用防渗材料，其特征在于，所述稀土氧化物为氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化镧铈、氧化镨钕、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化钬、氧化铒、氧化铥、氧化镱、氧化镥、氧化钇、氧化钪中的一种或几种；和/或
所述的稀土氟化物为氟化镧、氟化铈、氟化镨、氟化钕、氟化镧铈、氟化镨钕、氟化钐、氟化铕、氟化钆、氟化铽、氟化镝、氟化钬、氟化铒、氟化铥、氟化镱、氟化镥、氟化钇、氟化钪中的一种或几种。
5.根据权利要求1-3任一项所述的稀土电解槽用防渗材料，其特征在于，所述稀土电解槽用防渗材料呈块体状或粉体状。
6.根据权利要求5所述的稀土电解槽用防渗材料，其特征在于，
所述块体状的稀土电解槽用防渗材料在使用时，置于稀土电解槽的槽体的内底壁上。
7.根据权利要求5所述的稀土电解槽用防渗材料，其特征在于，
所述块体状的稀土电解槽用防渗材料的耐压强度不小于15MPa。
8.根据权利要求7所述的稀土电解槽用防渗材料，其特征在于，
所述块体状的稀土电解槽用防渗材料的耐压强度不小于18MPa。
9.根据权利要求8所述的稀土电解槽用防渗材料，其特征在于，
所述块体状的稀土电解槽用防渗材料的耐压强度不小于20MPa。
10.根据权利要求5所述的稀土电解槽用防渗材料，其特征在于，
所述块体状的稀土电解槽用防渗材料的厚度≥15mm。
11.根据权利要求5所述的稀土电解槽用防渗材料，其特征在于，
所述块体状的稀土电解槽用防渗材料的气孔率≤18.1％。
12.根据权利要求11所述的稀土电解槽用防渗材料，其特征在于，
所述块体状的稀土电解槽用防渗材料的气孔率≤16.7％。
13.根据权利要求5所述的稀土电解槽用防渗材料，其特征在于，
所述块体状的稀土电解槽用防渗材料的体密度不小于5.3g/cm3。
14.根据权利要求13所述的稀土电解槽用防渗材料，其特征在于，
所述块体状的稀土电解槽用防渗材料的体密度为5.3-6g/cm3。
15.根据权利要求5所述的稀土电解槽用防渗材料，其特征在于，
所述粉体状稀土电解槽用防渗材料在使用时，置于稀土电解槽的槽体内壁上的内衬结构件之间的间隙中并振实，且振实后的密度不小于4.1g/cm3。
16.权利要求1-15任一项所述的稀土电解槽用防渗材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
压制成型步骤：将所述稀土氧化物、稀土氟化物、辅助材料混匀后，进行压制成型处理，得到坯体；
干燥、烧结步骤：将所述坯体依次进行干燥、烧结处理，冷却后得到块体状的稀土电解槽用防渗材料。
17.根据权利要求16所述的稀土电解槽用防渗材料的制备方法，其特征在于，在所述压制成型步骤中：所述稀土氧化物的粒径≤2mm；所述稀土氟化物的粒径≤1mm。
18.根据权利要求16所述的稀土电解槽用防渗材料的制备方法，其特征在于，在所述压制成型步骤中，所述辅助材料中的助熔剂的粒径≤0.5mm。
19.根据权利要求16所述的稀土电解槽用防渗材料的制备方法，其特征在于，在所述压制成型步骤中，所述辅助材料中的添加剂的粒径≤0.5mm。
20.根据权利要求16所述的稀土电解槽用防渗材料的制备方法，其特征在于，所述稀土电解槽用防渗材料的制备方法还包括：
破碎步骤：将所述块体状的稀土电解槽用防渗材料破碎后，得到粉体状的稀土电解槽用防渗材料。
21.根据权利要求20所述的稀土电解槽用防渗材料的制备方法，其特征在于，粉体状的稀土电解槽用防渗材料的粒径不大于5mm。
22.根据权利要求16所述的稀土电解槽用防渗材料的制备方法，其特征在于，在所述压制成型步骤中：所述压制成型处理的压力为50-800MPa，所述压制成型处理的时间为5-60MPa；和/或
在所述干燥、烧结步骤中：所述干燥处理的温度为50-300℃，所述干燥处理的时间为12-120小时；和/或
在所述干燥、烧结步骤中：所述烧结处理的温度为1000-1800℃，所述烧结处理的时间为2-12小时。
23.一种稀土电解槽，其特征在于，所述稀土电解槽包括槽体和铺设于槽体内壁上的内衬结构件；其中，内衬结构件之间的间隙由粉体状的稀土电解槽用防渗材料填充；
其中，所述稀土电解槽用防渗材料为权利要求1-15任一项所述的稀土电解槽用防渗材料。
24.根据权利要求23所述的稀土电解槽，其特征在于，所述内衬结构件的材质为石墨。
25.根据权利要求23所述的稀土电解槽，其特征在于，所述稀土电解槽为上插式阴阳极稀土电解槽；其中，
所述槽体的内侧壁、内底壁均铺设有内衬结构件；
位于所述内底壁上的内衬结构件与所述槽体之间的间隙由块体状和粉体状的所述稀土电解槽用防渗材料填充。
26.根据权利要求23所述的稀土电解槽，其特征在于，所述稀土电解槽为底部阴极稀土电解槽；其中，
所述槽体的内侧壁上铺设有内衬结构件；
位于所述槽体底部的阴极材料与所述槽体之间的间隙由块体状和粉体状的所述稀土电解槽用防渗材料填充。
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