JP2749756B2 - 希土類金属の電解還元製造法 - Google Patents
希土類金属の電解還元製造法Info
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- JP2749756B2 JP2749756B2 JP6891193A JP6891193A JP2749756B2 JP 2749756 B2 JP2749756 B2 JP 2749756B2 JP 6891193 A JP6891193 A JP 6891193A JP 6891193 A JP6891193 A JP 6891193A JP 2749756 B2 JP2749756 B2 JP 2749756B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】電解還元法により希土類金属を製
造するに際しての原料希土類酸化物の粒度調整に関する
ものである。
造するに際しての原料希土類酸化物の粒度調整に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、希土類金属の電解還元製造法は、
希土類酸化物を原料として該希土類弗化物溶融塩中で電
解還元するのが一般的であった。
希土類酸化物を原料として該希土類弗化物溶融塩中で電
解還元するのが一般的であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、原料で
ある希土類酸化物の供給速度と適正な電流量とのバラン
スをとるのが難しく、その決定的な解決策がなかった。
本発明はかかる課題を解決した方法で長期安定操業を可
能とした生産性の高い改良された希土類金属の電解還元
製造法を提供しようとするものである。
ある希土類酸化物の供給速度と適正な電流量とのバラン
スをとるのが難しく、その決定的な解決策がなかった。
本発明はかかる課題を解決した方法で長期安定操業を可
能とした生産性の高い改良された希土類金属の電解還元
製造法を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者等はかかる課題
を解決するために原料となる希土類酸化物の粒度に着目
し、特定の粒度範囲が有効であることを見出し、本発明
を完成したもので、その要旨は、原料として平均粒度８
μｍ以下の希土類酸化物を使用することを特徴とする希
土類金属または希土類合金の電解還元製造法にある。
を解決するために原料となる希土類酸化物の粒度に着目
し、特定の粒度範囲が有効であることを見出し、本発明
を完成したもので、その要旨は、原料として平均粒度８
μｍ以下の希土類酸化物を使用することを特徴とする希
土類金属または希土類合金の電解還元製造法にある。
【０００５】以下、本発明を詳細に説明する。希土類酸
化物を原料とする希土類金属または合金の電解還元製造
法は、該希土類弗化物と該希土類金属または合金に対し
て安定なLi、Ba等の弗化物との混合溶融塩を電解浴と
し、Mo等を陰極、黒鉛等を陽極として電気分解し、比重
差により炉底に生成蓄積した希土類金属または合金（以
下メタルという）はサイホンにより系外に取り出されて
インゴットにされて製造されている。この反応は原料酸
化物の供給速度がある限界以上の時は、長期間操業を継
続すると炉底に希土類酸弗化物を主体とするスラグが蓄
積し、炉底が上昇して操業継続が不可能となり、原料供
給速度と対応してメタル生成速度が減少する。逆にある
限界以下では陽極効果現象が発生し、安定な通電が困難
となる。即ち電圧電流の振れが始まり、次いで電流が急
激に減少する。そこで安定な操業を維持するには、適正
な電流量と原料供給速度の維持によりスラグの蓄積がな
くかつ通電の安定化が必要とされる。
化物を原料とする希土類金属または合金の電解還元製造
法は、該希土類弗化物と該希土類金属または合金に対し
て安定なLi、Ba等の弗化物との混合溶融塩を電解浴と
し、Mo等を陰極、黒鉛等を陽極として電気分解し、比重
差により炉底に生成蓄積した希土類金属または合金（以
下メタルという）はサイホンにより系外に取り出されて
インゴットにされて製造されている。この反応は原料酸
化物の供給速度がある限界以上の時は、長期間操業を継
続すると炉底に希土類酸弗化物を主体とするスラグが蓄
積し、炉底が上昇して操業継続が不可能となり、原料供
給速度と対応してメタル生成速度が減少する。逆にある
限界以下では陽極効果現象が発生し、安定な通電が困難
となる。即ち電圧電流の振れが始まり、次いで電流が急
激に減少する。そこで安定な操業を維持するには、適正
な電流量と原料供給速度の維持によりスラグの蓄積がな
くかつ通電の安定化が必要とされる。
【０００６】本発明の最大の特徴は前記の原料酸化物の
供給速度の限界に対して原料希土類酸化物の粒度の影響
度が最も著しいことを見出したことにあり、平均粒度で
８μｍ以下、好ましくは２〜６μｍが良い。８μｍ以下
の原料を使用し、安定操業を継続している状態から８μ
ｍ以上の原料にに切り替えると、数時間内に操業が不安
定になり、スラグが炉底に蓄積して操業不能になる。一
方粒度が細かくなるに従って操業は安定し、７日以上継
続可能なことが判明した。また同時に生産性も増大し
た。しかし１μｍ以下では原料供給口から電解浴表面に
落下する時にその一部は電解生成ガスにあおられてガス
と共に炉外に排出するようになり、その回収、リサイク
ルを伴うこととなり経済性は低下する。
供給速度の限界に対して原料希土類酸化物の粒度の影響
度が最も著しいことを見出したことにあり、平均粒度で
８μｍ以下、好ましくは２〜６μｍが良い。８μｍ以下
の原料を使用し、安定操業を継続している状態から８μ
ｍ以上の原料にに切り替えると、数時間内に操業が不安
定になり、スラグが炉底に蓄積して操業不能になる。一
方粒度が細かくなるに従って操業は安定し、７日以上継
続可能なことが判明した。また同時に生産性も増大し
た。しかし１μｍ以下では原料供給口から電解浴表面に
落下する時にその一部は電解生成ガスにあおられてガス
と共に炉外に排出するようになり、その回収、リサイク
ルを伴うこととなり経済性は低下する。
【０００７】本発明の希土類金属酸化物を原料とする溶
融塩電解還元法は従来公知の方法によれば良く、その概
要は次のようである。例えば電解槽は 1,000mmφ×1,20
0mmHの鉄製円筒状で、陽極として黒鉛棒を６本、陰極と
してMo棒１本からなり、電解浴は原料希土類酸化物に対
応する希土類弗化物に弗化リチウム、弗化バリウムを配
合したもので、通電して浴温度は約1,000 ℃に保つ。こ
の溶融塩浴に原料希土類酸化物を少しづつ供給して電解
すれば、希土類金属は炉底に溜るので、タッピング管を
差し込んで眞空をかけ吸引して鋳型に流し込み冷却して
希土類金属インゴットとすれば良い。
融塩電解還元法は従来公知の方法によれば良く、その概
要は次のようである。例えば電解槽は 1,000mmφ×1,20
0mmHの鉄製円筒状で、陽極として黒鉛棒を６本、陰極と
してMo棒１本からなり、電解浴は原料希土類酸化物に対
応する希土類弗化物に弗化リチウム、弗化バリウムを配
合したもので、通電して浴温度は約1,000 ℃に保つ。こ
の溶融塩浴に原料希土類酸化物を少しづつ供給して電解
すれば、希土類金属は炉底に溜るので、タッピング管を
差し込んで眞空をかけ吸引して鋳型に流し込み冷却して
希土類金属インゴットとすれば良い。
【０００８】本発明の適応範囲は希土類元素としてＹを
含む La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Ybおよ
びLuから選択される１種の希土類金属及び２種以上の希
土類合金である。
含む La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Ybおよ
びLuから選択される１種の希土類金属及び２種以上の希
土類合金である。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施態様を実施例を挙げて具
体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。 （実施例１） 電解条件： 電解槽： 1,000mmφ×1,200mmH、鉄製。 陽極： 150mmφ×６本、黒鉛製、浸積長：約600mm 。 陰極： 100mmφ×１本、Mo製、浸積長：約500mm 。 タッピング管：50mmφ、鉄製。 電解浴：組成；NdF3-LiF-BaF2 （70,20,10各重量％），
浴融点；約 900℃。 電解温度；1,075 ±10℃、電流量；8.0KA 定電流、 原料希土類酸化物；酸化ネオジム、原料供給速度；10Kg
/Hr 、原料平均粒度； 15μｍ、 ８μｍ、 ６μｍ、 ４μｍ、
１μｍの５種類を調整。
体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。 （実施例１） 電解条件： 電解槽： 1,000mmφ×1,200mmH、鉄製。 陽極： 150mmφ×６本、黒鉛製、浸積長：約600mm 。 陰極： 100mmφ×１本、Mo製、浸積長：約500mm 。 タッピング管：50mmφ、鉄製。 電解浴：組成；NdF3-LiF-BaF2 （70,20,10各重量％），
浴融点；約 900℃。 電解温度；1,075 ±10℃、電流量；8.0KA 定電流、 原料希土類酸化物；酸化ネオジム、原料供給速度；10Kg
/Hr 、原料平均粒度； 15μｍ、 ８μｍ、 ６μｍ、 ４μｍ、
１μｍの５種類を調整。
【００１０】平均粒度６μｍの酸化ネオジムを原料と
して上記電解条件で安定操業を４時間以上継続した後、
他の粒度粉末に切り替えた。 15μｍの場合は、切り替え後２時間で陽極効果が起こ
り、電圧が振れ不安定になった。この時点で電圧値を変
えて対応する電流量を測定したところ、７KA、11Vが限界
であった。電流量8.0KA を維持し得るまで原料供給量を
増加させ12Kg/Hr が可能となり、メタル収量は8.7Kg/Hr
で推移したが72時間後に炉底の上昇が大きくなり、操業
を停止した。他の原料４種については、切り替え後４時
間に電圧を変えて安定な電流量を確定し、定電流8.0KA
、原料供給速度10.0Kg/Hr で長期操業に移行した。 ８μｍでは不安定でスポット的に１〜２Kgの原料を追
加供給すると正常に回復するが７日後に炉底の上昇が大
きくなり、操業を停止した。 ６μｍおよび４μｍは７日以上でも異常なく、安定
した操業が可能で、メタルの収量は 8.3〜8.6Kg/Hrであ
った。以上をまとめると表１のようになる。
して上記電解条件で安定操業を４時間以上継続した後、
他の粒度粉末に切り替えた。 15μｍの場合は、切り替え後２時間で陽極効果が起こ
り、電圧が振れ不安定になった。この時点で電圧値を変
えて対応する電流量を測定したところ、７KA、11Vが限界
であった。電流量8.0KA を維持し得るまで原料供給量を
増加させ12Kg/Hr が可能となり、メタル収量は8.7Kg/Hr
で推移したが72時間後に炉底の上昇が大きくなり、操業
を停止した。他の原料４種については、切り替え後４時
間に電圧を変えて安定な電流量を確定し、定電流8.0KA
、原料供給速度10.0Kg/Hr で長期操業に移行した。 ８μｍでは不安定でスポット的に１〜２Kgの原料を追
加供給すると正常に回復するが７日後に炉底の上昇が大
きくなり、操業を停止した。 ６μｍおよび４μｍは７日以上でも異常なく、安定
した操業が可能で、メタルの収量は 8.3〜8.6Kg/Hrであ
った。以上をまとめると表１のようになる。
【００１１】
【表１】 ────────────────────────────── 粒度 定電流 原料供給速度 安定操業時間 メタル収量 (μm) (KA) (Kg/Hr) (日) (Kg/Hr) ────────────────────────────── １５ ８ １２ ３日で停止 8.7 ８ ８ １０ ７日で停止 8.3 〜8.6 ６ ８ １０ ７日以上継続 8.3 〜8.6 ４ ８ １０ ７日以上継続 8.3 〜8.6 １ ８ １０ ７日以上継続 8.3 〜8.6 ──────────────────────────────
【００１２】（実施例２） 電解条件：電解槽、電解浴は実施例１に同じ。 電解温度；1,075 ±10℃、電流量；（8.0 ＋ｉ）KA、 原料希土類酸化物；酸化ネオジム、 原料供給速度；（10.0＋ｗ）Kg/Hr 、但しｗ＝ 1.25(=1
0/8)×ｉとして（原料供給速度／電流量）比は一定（1.
25）とする。 原料 ６μｍ、 ４μｍ、 １μｍについて実施
例１の７日以上の安定操業に引き続き順次ｉ、ｗを増加
させた条件で４時間以上操業し、電流の振れの認められ
ない最大電流量を求め、この電流量に対応する原料供給
速度にて７日以上の操業を異常なく継続した。後半７日
間の各原料についての電流量、原料供給速度、メタル収
量は表２の通りであった。表２からも明らかなように４
μｍは生産性が向上し最も成績が良かった。
0/8)×ｉとして（原料供給速度／電流量）比は一定（1.
25）とする。 原料 ６μｍ、 ４μｍ、 １μｍについて実施
例１の７日以上の安定操業に引き続き順次ｉ、ｗを増加
させた条件で４時間以上操業し、電流の振れの認められ
ない最大電流量を求め、この電流量に対応する原料供給
速度にて７日以上の操業を異常なく継続した。後半７日
間の各原料についての電流量、原料供給速度、メタル収
量は表２の通りであった。表２からも明らかなように４
μｍは生産性が向上し最も成績が良かった。
【００１３】
【表２】 ────────────────────────────── 粒度 電流量 原料供給速度 安定操業時間 メタル収量 (μm) (KA) (Kg/Hr) (日) (Kg/Hr) ────────────────────────────── ６ ８ １０．０ ７日以上継続 ８．４ ４ ９ １１．３ ７日以上継続 ９．５ １ ９ １２．０ ７日以上継続 ９．８ ──────────────────────────────
【００１４】
【実施例３】原料酸化物を酸化ネオジウムから酸化ディ
スプロシウム10重量％、 酸化ネオジウム90重量％とし、
電解浴組成をNdF3-DyF3-LiF-BaF2（58,12,20,10 各重量
％）と変更した他は実施例１と同様の条件で操業した。
得られたメタルの組成はDy10、 Nd90各重量％であった。
スプロシウム10重量％、 酸化ネオジウム90重量％とし、
電解浴組成をNdF3-DyF3-LiF-BaF2（58,12,20,10 各重量
％）と変更した他は実施例１と同様の条件で操業した。
得られたメタルの組成はDy10、 Nd90各重量％であった。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、原料希土類酸化物の粒
度を特定することにより、生産性が高く長期間安定操業
が可能な希土類金属または合金の電解還元製造法を提供
することができる。
度を特定することにより、生産性が高く長期間安定操業
が可能な希土類金属または合金の電解還元製造法を提供
することができる。
Claims (1)
- 【請求項１】電解還元法により希土類金属または希土類
合金を製造するに際し、原料として平均粒度８μｍ以下
の希土類酸化物を使用することを特徴とする希土類金属
の電解還元製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6891193A JP2749756B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 希土類金属の電解還元製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6891193A JP2749756B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 希土類金属の電解還元製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06280081A JPH06280081A (ja) | 1994-10-04 |
| JP2749756B2 true JP2749756B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=13387315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6891193A Expired - Lifetime JP2749756B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 希土類金属の電解還元製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2749756B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102108529B (zh) * | 2011-01-13 | 2012-05-09 | 哈尔滨工程大学 | 一种熔盐电解制备铝钆钐合金的方法 |
| CA2840720C (en) * | 2011-07-06 | 2018-02-13 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | High-purity yttrium, process of producing high-purity yttrium, high-purity yttrium sputtering target, metal gate film deposited with high-purity yttrium sputtering target, and semiconductor element and device equipped with the metal gate film |
| CN103924266B (zh) * | 2014-04-28 | 2017-12-01 | 包头稀土研究院 | 一种共沉积法制备稀土钆合金的方法 |
| CN111041541B (zh) * | 2019-12-30 | 2021-02-26 | 临沂鑫海新型材料有限公司 | 一种高性能的镍基耐磨合金 |
-
1993
- 1993-03-26 JP JP6891193A patent/JP2749756B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06280081A (ja) | 1994-10-04 |
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