本(ben)發明涉及一種采用電解(jie)裝置生產稀土金屬材料的方法(fa)。

背景技術：

1、熔(rong)鹽(yan)電(dian)解法被廣(guang)泛(fan)地用(yong)于(yu)制備(bei)稀土金(jin)屬(shu)材料。由于(yu)稀土及合金(jin)的應用(yong)領域越(yue)來越(yue)廣(guang)泛(fan)，對其的需求量(liang)逐漸增大，質量(liang)要求也越(yue)來越(yue)高。

2、cn113279020a公(gong)(gong)開了(le)一種鐠(pu)鐵(tie)(tie)合(he)(he)金(jin)的(de)制(zhi)(zhi)備(bei)方(fang)法，在(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)鐠(pu)鐵(tie)(tie)中(zhong)(zhong)(zhong)間(jian)合(he)(he)金(jin)的(de)設(she)備(bei)中(zhong)(zhong)(zhong)，氟(fu)化(hua)(hua)(hua)鐠(pu)和氟(fu)化(hua)(hua)(hua)鋰(li)的(de)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)物熔(rong)鹽電(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)質體(ti)系(xi)下，以(yi)(yi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鐠(pu)為(wei)(wei)(wei)電(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)原(yuan)(yuan)料，通(tong)入(ru)直流(liu)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)得到鐠(pu)鐵(tie)(tie)中(zhong)(zhong)(zhong)間(jian)合(he)(he)金(jin)。電(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)鐠(pu)鐵(tie)(tie)中(zhong)(zhong)(zhong)間(jian)合(he)(he)金(jin)的(de)設(she)備(bei)以(yi)(yi)石(shi)墨(mo)做(zuo)電(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)槽、石(shi)墨(mo)板作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)(wei)陽極(ji)，鐵(tie)(tie)棒作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)(wei)自耗(hao)陰(yin)(yin)極(ji)，陰(yin)(yin)極(ji)下方(fang)有(you)盛(sheng)裝(zhuang)合(he)(he)金(jin)的(de)接(jie)收(shou)器(qi)(qi)，接(jie)收(shou)器(qi)(qi)材(cai)質選用(yong)鐵(tie)(tie)、稀(xi)(xi)土氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或者氮化(hua)(hua)(hua)硼(peng)。cn113430579a公(gong)(gong)開了(le)一種鑭鐵(tie)(tie)合(he)(he)金(jin)的(de)制(zhi)(zhi)備(bei)方(fang)法，以(yi)(yi)石(shi)墨(mo)做(zuo)電(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)槽，石(shi)墨(mo)板作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)(wei)陽極(ji)，鐵(tie)(tie)棒作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)(wei)自耗(hao)陰(yin)(yin)極(ji)，陰(yin)(yin)極(ji)下方(fang)有(you)盛(sheng)裝(zhuang)合(he)(he)金(jin)的(de)接(jie)收(shou)器(qi)(qi)，在(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)鑭鐵(tie)(tie)中(zhong)(zhong)(zhong)間(jian)合(he)(he)金(jin)的(de)設(she)備(bei)中(zhong)(zhong)(zhong)，在(zai)(zai)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)鑭和氟(fu)化(hua)(hua)(hua)鋰(li)的(de)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)物熔(rong)鹽電(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)質體(ti)系(xi)下，以(yi)(yi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鑭為(wei)(wei)(wei)電(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)原(yuan)(yuan)料，通(tong)入(ru)直流(liu)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)得到鑭鐵(tie)(tie)中(zhong)(zhong)(zhong)間(jian)合(he)(he)金(jin)，坩堝(guo)采用(yong)稀(xi)(xi)土氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物坩堝(guo)，接(jie)收(shou)器(qi)(qi)材(cai)質選用(yong)鐵(tie)(tie)、稀(xi)(xi)土氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物或者氮化(hua)(hua)(hua)硼(peng)。上述方(fang)法適(shi)用(yong)于稀(xi)(xi)土-鐵(tie)(tie)合(he)(he)金(jin)。

3、cn105603461a公(gong)開了(le)一(yi)種熔鹽電(dian)解制備(bei)鐠(pu)釹(nv)鏑鋱四(si)(si)元(yuan)合金(jin)的(de)方法，以石墨塊作(zuo)陽極(ji)，鉬棒(bang)為(wei)惰性陰極(ji)，鉬坩堝作(zuo)為(wei)稀土(tu)合金(jin)接(jie)收器(qi)，在(zai)氟化(hua)物(wu)熔鹽電(dian)解質(zhi)(zhi)體系中，加入電(dian)解原料(liao)稀土(tu)氧化(hua)物(wu)，通以直(zhi)流電(dian)，陽極(ji)電(dian)流密度(du)(du)為(wei)0.5～2.0a/cm2，陰極(ji)電(dian)流密度(du)(du)為(wei)5～25a/cm2，電(dian)解溫度(du)(du)為(wei)1050～1200℃。該方法得到的(de)稀土(tu)四(si)(si)元(yuan)合金(jin)中碳雜(za)質(zhi)(zhi)含量(liang)較高。

技術實現思路

1、有(you)鑒于(yu)此，本發(fa)明(ming)的(de)(de)目的(de)(de)在于(yu)提供一種采用電解裝(zhuang)置生產(chan)稀(xi)土金屬(shu)材料(liao)的(de)(de)方(fang)法，該方(fang)法能夠(gou)降(jiang)低稀(xi)土金屬(shu)材料(liao)中雜(za)質的(de)(de)含量。進(jin)一步地，該方(fang)法能夠(gou)應(ying)用于(yu)工(gong)業化大規模(mo)生產(chan)。

2、上(shang)述目的通過如(ru)下(xia)方案來實現。

3、本發(fa)明提供了一種采用電解裝置生產稀土金屬(shu)材料(liao)的方法，所述(shu)電解裝置包(bao)括電解槽體、陰極、陽極、接收器和中間(jian)槽體；

4、所述電(dian)解槽體具(ju)有中空(kong)的(de)電(dian)解槽腔(qiang)體；

5、所述陰極的至少一(yi)部分位于(yu)所述電解槽腔體中；

6、所(suo)述(shu)陽極(ji)圍(wei)繞所(suo)述(shu)陰極(ji)的外周設置，所(suo)述(shu)陽極(ji)的至(zhi)少(shao)一(yi)部分位于所(suo)述(shu)電解槽腔(qiang)體(ti)中；

7、所(suo)(suo)述(shu)(shu)接(jie)收器(qi)設置在所(suo)(suo)述(shu)(shu)陰極的(de)下方，且位于所(suo)(suo)述(shu)(shu)電解槽腔體中；所(suo)(suo)述(shu)(shu)接(jie)收器(qi)設置為(wei)收集電解產生的(de)液態稀土金屬材料；

8、所(suo)(suo)述中(zhong)間(jian)槽(cao)體設置在所(suo)(suo)述電解槽(cao)體與接收器之間(jian)；所(suo)(suo)述中(zhong)間(jian)槽(cao)體包括中(zhong)間(jian)槽(cao)體側壁和中(zhong)間(jian)槽(cao)體底部，所(suo)(suo)述中(zhong)間(jian)槽(cao)體側壁的上(shang)端面(mian)的最低(di)點(dian)不(bu)低(di)于接收器側壁的上(shang)端面(mian)；所(suo)(suo)述中(zhong)間(jian)槽(cao)體側壁的上(shang)端面(mian)由選自(zi)如下至少(shao)一種材料形成(cheng)：稀(xi)土(tu)氮(dan)化(hua)物、氮(dan)化(hua)硅、滲氮(dan)碳(tan)化(hua)硅、稀(xi)土(tu)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)物、氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂、氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鋁、氟氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)稀(xi)土(tu)；

9、所(suo)述的方法包括如下步驟：在所(suo)述的電解(jie)槽體中(zhong)，以(yi)稀土(tu)(tu)(tu)氟化物和氟化鋰作(zuo)為電解(jie)質，以(yi)稀土(tu)(tu)(tu)氧(yang)化物作(zuo)為原料，電解(jie)得到稀土(tu)(tu)(tu)金屬材料。

10、根(gen)據本發明的(de)(de)(de)(de)方法，優選地(di)，所述(shu)(shu)中間(jian)(jian)槽體(ti)側壁(bi)(bi)的(de)(de)(de)(de)上(shang)端面(mian)(mian)傾斜設置，所述(shu)(shu)中間(jian)(jian)槽體(ti)側壁(bi)(bi)靠近所述(shu)(shu)電解槽體(ti)的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)為外(wai)表(biao)面(mian)(mian)，所述(shu)(shu)中間(jian)(jian)槽體(ti)側壁(bi)(bi)靠近所述(shu)(shu)接收器的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)為內表(biao)面(mian)(mian)，所述(shu)(shu)中間(jian)(jian)槽體(ti)側壁(bi)(bi)的(de)(de)(de)(de)上(shang)端面(mian)(mian)由(you)中間(jian)(jian)槽體(ti)的(de)(de)(de)(de)內表(biao)面(mian)(mian)指向外(wai)表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)方向逐(zhu)漸升高，所述(shu)(shu)中間(jian)(jian)槽體(ti)側壁(bi)(bi)的(de)(de)(de)(de)上(shang)端面(mian)(mian)與所述(shu)(shu)中間(jian)(jian)槽體(ti)底部之(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)非鈍夾角(jiao)為1～90°。

11、根據(ju)本發明的方(fang)法，優(you)選地，所述(shu)(shu)(shu)中間槽體側(ce)壁(bi)靠(kao)近(jin)所述(shu)(shu)(shu)電解槽體的表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)為外表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)，所述(shu)(shu)(shu)中間槽體側(ce)壁(bi)靠(kao)近(jin)所述(shu)(shu)(shu)接收器的表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)為內表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)，所述(shu)(shu)(shu)外表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)與所述(shu)(shu)(shu)內表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)之間的距離(li)為20～200mm。

12、根(gen)據本發明的(de)(de)方法，優選(xuan)地，所述(shu)中(zhong)間槽體側壁的(de)(de)上端面的(de)(de)最高點(dian)與所述(shu)陽(yang)極的(de)(de)底(di)部之間的(de)(de)距離為30～200mm。

13、根(gen)據本發明的(de)方(fang)法，優選地，所述陰極由鎢或者(zhe)鉬形成(cheng)，所述陽極由石墨形成(cheng)，所述電解(jie)槽(cao)體由石墨形成(cheng)，所述接收器由鎢或鉬形成(cheng)，所述中間槽(cao)體由絕緣材料形成(cheng)。

14、根據(ju)本發(fa)明(ming)的(de)方法，優選(xuan)地，所述稀土(tu)(tu)氟化(hua)物(wu)與氟化(hua)鋰(li)的(de)質量比(bi)為(3～9):1，所述稀土(tu)(tu)氟化(hua)物(wu)中(zhong)所含的(de)稀土(tu)(tu)元(yuan)素(su)(su)為稀土(tu)(tu)氧化(hua)物(wu)中(zhong)所含的(de)全部稀土(tu)(tu)元(yuan)素(su)(su)或(huo)部分稀土(tu)(tu)元(yuan)素(su)(su)。

15、根據(ju)本發明的方法，優選地(di)，槽電壓(ya)為4～9v，電解(jie)溫度為900～1200℃。

16、根據本發明(ming)的方法，優(you)選地，所述中間槽體側壁由選自如(ru)下至少(shao)一種(zhong)材料形成(cheng)：稀(xi)(xi)土氮化(hua)(hua)物(wu)、氮化(hua)(hua)硅、滲氮碳化(hua)(hua)硅、稀(xi)(xi)土氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)、氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)、氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)、氟氧(yang)化(hua)(hua)稀(xi)(xi)土。

17、根據本發明的(de)(de)方法，優選地，所(suo)述(shu)中(zhong)間槽體(ti)(ti)側(ce)壁(bi)在(zai)(zai)所(suo)述(shu)中(zhong)間槽體(ti)(ti)底(di)部(bu)所(suo)在(zai)(zai)的(de)(de)平(ping)面(mian)上(shang)的(de)(de)投影(ying)的(de)(de)至少(shao)一(yi)部(bu)分與陽極在(zai)(zai)所(suo)述(shu)槽體(ti)(ti)底(di)部(bu)所(suo)在(zai)(zai)的(de)(de)平(ping)面(mian)上(shang)的(de)(de)投影(ying)相重(zhong)合(he)。

18、根據本發明的方(fang)法，優選地，所述稀土金屬(shu)材料中，碳(tan)含量(liang)≤0.015wt％，鎢含量(liang)＜0.009wt％。

19、本發明采用(yong)帶有中間槽體的(de)電(dian)解(jie)(jie)(jie)裝(zhuang)置生產稀土金屬(shu)材料，這樣能夠避免未溶解(jie)(jie)(jie)的(de)稀土氧化(hua)(hua)物與電(dian)解(jie)(jie)(jie)槽體形成稀土碳化(hua)(hua)物；避免出爐、攪爐等操作過程中，外溢金屬(shu)與電(dian)解(jie)(jie)(jie)槽體形成碳化(hua)(hua)物污染金屬(shu)。

技術特征：

1.一(yi)種采用電解(jie)裝(zhuang)置生(sheng)產稀土金屬材料的方法，其特(te)征在于(yu)，所述電解(jie)裝(zhuang)置包括電解(jie)槽(cao)體(ti)、陰極、陽極、接收(shou)器和中間槽(cao)體(ti)；

2.根據權利要求1所(suo)(suo)述(shu)(shu)的方法，其特征(zheng)在(zai)于，所(suo)(suo)述(shu)(shu)中(zhong)(zhong)間(jian)槽(cao)體側(ce)(ce)壁(bi)(bi)(bi)的上(shang)(shang)(shang)端面(mian)(mian)傾斜設置(zhi)，所(suo)(suo)述(shu)(shu)中(zhong)(zhong)間(jian)槽(cao)體側(ce)(ce)壁(bi)(bi)(bi)靠(kao)近(jin)所(suo)(suo)述(shu)(shu)電解槽(cao)體的表(biao)面(mian)(mian)為外表(biao)面(mian)(mian)，所(suo)(suo)述(shu)(shu)中(zhong)(zhong)間(jian)槽(cao)體側(ce)(ce)壁(bi)(bi)(bi)靠(kao)近(jin)所(suo)(suo)述(shu)(shu)接收(shou)器(qi)的表(biao)面(mian)(mian)為內表(biao)面(mian)(mian)，所(suo)(suo)述(shu)(shu)中(zhong)(zhong)間(jian)槽(cao)體側(ce)(ce)壁(bi)(bi)(bi)的上(shang)(shang)(shang)端面(mian)(mian)由中(zhong)(zhong)間(jian)槽(cao)體的內表(biao)面(mian)(mian)指向(xiang)(xiang)外表(biao)面(mian)(mian)的方向(xiang)(xiang)逐(zhu)漸(jian)升高，所(suo)(suo)述(shu)(shu)中(zhong)(zhong)間(jian)槽(cao)體側(ce)(ce)壁(bi)(bi)(bi)的上(shang)(shang)(shang)端面(mian)(mian)與(yu)所(suo)(suo)述(shu)(shu)中(zhong)(zhong)間(jian)槽(cao)體底部之間(jian)的非鈍(dun)夾角為1～90°。

3.根據權(quan)利要求(qiu)1所述(shu)的方(fang)法(fa)，其特征在于(yu)，所述(shu)中間(jian)槽體側壁靠近所述(shu)電解槽體的表(biao)(biao)面(mian)(mian)為(wei)外(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)，所述(shu)中間(jian)槽體側壁靠近所述(shu)接收器的表(biao)(biao)面(mian)(mian)為(wei)內表(biao)(biao)面(mian)(mian)，所述(shu)外(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)與所述(shu)內表(biao)(biao)面(mian)(mian)之間(jian)的距離為(wei)20～200mm。

4.根據權(quan)利要求1所(suo)述的(de)方法，其(qi)特征在于(yu)，所(suo)述中間槽體側壁的(de)上端面的(de)最高點(dian)與(yu)所(suo)述陽(yang)極的(de)底部之間的(de)距離為30～200mm。

5.根據權利要求1所(suo)(suo)述(shu)的方法(fa)，其特征在(zai)于，所(suo)(suo)述(shu)陰極由(you)(you)鎢或者(zhe)鉬(mu)形(xing)成(cheng)，所(suo)(suo)述(shu)陽極由(you)(you)石墨(mo)形(xing)成(cheng)，所(suo)(suo)述(shu)電解槽(cao)體由(you)(you)石墨(mo)形(xing)成(cheng)，所(suo)(suo)述(shu)接(jie)收器由(you)(you)鎢或鉬(mu)形(xing)成(cheng)，所(suo)(suo)述(shu)中間槽(cao)體由(you)(you)絕緣材料形(xing)成(cheng)。

6.根據(ju)權利要求1所(suo)述的方法(fa)，其特征(zheng)在于，所(suo)述稀(xi)(xi)土(tu)氟(fu)化(hua)物與氟(fu)化(hua)鋰(li)的質量比(bi)為(3～9):1，所(suo)述稀(xi)(xi)土(tu)氟(fu)化(hua)物中(zhong)所(suo)含(han)的稀(xi)(xi)土(tu)元(yuan)素(su)為稀(xi)(xi)土(tu)氧化(hua)物中(zhong)所(suo)含(han)的全部稀(xi)(xi)土(tu)元(yuan)素(su)或部分稀(xi)(xi)土(tu)元(yuan)素(su)。

7.根據權利要求1所述的方(fang)法，其特(te)征在于(yu)，槽電壓為4～9v，電解溫度為900～1200℃。

8.根據(ju)權利要求1所(suo)述(shu)的方法，其特征在于，所(suo)述(shu)中間槽體(ti)側壁由選自(zi)如下至少一種材料形(xing)成：稀(xi)土氮(dan)化(hua)(hua)(hua)物、氮(dan)化(hua)(hua)(hua)硅、滲(shen)氮(dan)碳化(hua)(hua)(hua)硅、稀(xi)土氧化(hua)(hua)(hua)物、氧化(hua)(hua)(hua)鎂、氧化(hua)(hua)(hua)鋁、氟氧化(hua)(hua)(hua)稀(xi)土。

9.根據權利要求(qiu)1所述(shu)的(de)(de)(de)方法，其(qi)特征在(zai)(zai)于，所述(shu)中間槽(cao)體側壁在(zai)(zai)所述(shu)中間槽(cao)體底(di)部(bu)所在(zai)(zai)的(de)(de)(de)平面上(shang)的(de)(de)(de)投影(ying)的(de)(de)(de)至少一(yi)部(bu)分與陽極(ji)在(zai)(zai)所述(shu)槽(cao)體底(di)部(bu)所在(zai)(zai)的(de)(de)(de)平面上(shang)的(de)(de)(de)投影(ying)相重合。

10.根據(ju)權利要(yao)求(qiu)1～9任一(yi)項所(suo)述(shu)的方法，其特征在于，所(suo)述(shu)稀土金屬材料(liao)中，碳含量(liang)≤0.015wt％，鎢(wu)含量(liang)＜0.009wt％。

技術總結
本發明公開了一種采用電解裝置生產稀土金屬材料的方法，該電解裝置包括電解槽體、陰極、陽極、接收器和中間槽體；包括如下步驟：在電解裝置的電解槽體中，以稀土氟化物和氟化鋰作為電解質，以稀土氧化物作為原料，電解得到稀土金屬材料。本發明的生產方法能夠降低稀土金屬材料中雜質的含量。

技術研發人員：劉玉寶,張全軍,黃海濤,薛飛,孔欽可,孫碩怡,李旺,杜鑫,呼斯樂圖
受保護的技術使用者：包頭稀土研究院
技術研發日：
技術公布日：2024/9/19