中国稀土熔盐电解工艺技术发展展望

中国稀土熔盐电解工艺技术进展展望任永红我国稀土熔盐电解技术进展历程熔盐电解法是制备稀土金属及其合金的重要方法之一。1875年，首先由希尔德布及镨钕合金。用化学争论所开头探究争论稀土氯化物电解工艺技术，并成功制备了金属镧、金属铈1965800A3KA规模电解槽的工业化生产，该电解工艺主要产品是混合稀土金属，主要应用于发火材料，同时也可以制备熔点较低的单一稀土金属镧、铈、镨等。当时氯化物熔盐电解体系的电解槽为上插阴极构造，由钼棒〔条〕作为阴极，电解槽内衬为石墨整体坩埚并兼作为1。1整体型氯化物体系电解槽钼阴极；2.石墨坩埚；3.瓷碗接收器；4.液态金属；5.阳极母线；6.电解质液面；7.铁外壳10炉更换整体石墨坩埚。该工艺最大优势是电解原料本钱低，将稀土氯化物结晶料直接入炉。缺点也很明显，氯化物挥发物及尾气氯气无收集装置，无组织排放严峻，操作环境恶劣。半连续操作使电解过程波动很大，电流、温度的不稳定造成电流效率只有60%3～5kg，产品质量不稳定，工人劳动强度大。1024℃。承受氯化物电解工艺制备工艺要求操作温度高于金属熔点，该工艺用于制备金属钕会导致电解质挥发加剧，因1/7此，用氯化物体系电解生产金属钕在本钱上是不经济的。等熔点较高的稀土金属产品需求不断扩大，激发了氟盐体系氧化物电解技术的研发。3KA解工艺逐步取代氯化物电解工艺成为主流技术。3KA级氟盐体系电解工艺的电解槽也是上插阴、阳极构造，由上部中心钨棒作为/板，槽体内衬为圆形整体石墨62010-182。图2 整体式氟盐体系氧化物电解槽3.4.5.石墨阳极6.石墨坩埚与氯化物体系电解工艺相比，氟盐体系电解工艺具有本质的优势。首先，尾气中CO以及少量CO23KA70-80%。在3KA规模的根底上进一步提高单炉的电解规模是提高产品的稳定性和均一性的有效途径。由于受石墨电极材料尺寸的限制，整体型上插阴极构造电解槽扩容空间有限。为了扩大电解槽的炉膛尺寸，必需承受分体石墨砌筑方式。早在上世纪7010KA2/7解槽的工业试验。19951996200010KA型电解槽应用于金属钕制备的试验获得成功。20028赣州晨光、南方高科、西安西骏、丹东金龙等企业也开发了有自己特色的万安培砌筑型稀土电解槽并投入运行。氟盐体系砌筑型电解槽连续了整体槽型的上插阴、阳极构造，将上插阴极由原来3。图3 砌筑型氟盐体系氧化物电解槽2.刚玉砖；3.石墨阳极；4.石墨内衬；5.耐火砖；6.钨阴极；7.铸钢板；8.电解质；9.捣打料；10.液态金属产品；11.钢板外壳砌筑型电解槽应用使得单槽规模扩大，生产运行更加稳定，工艺技术指标也有了8氯化物体系电解工艺由于其高耗能和高污染，在本世纪初逐步被氟盐体系电解工〔2011》将“稀土氯化物电解制备金属工艺工程”作为落后有色金属工艺被淘汰。3/74/7现有稀土熔盐电解工艺存在的问题目前工业生产现有稀土氟盐体系电解槽的电极配置仍沿用了90的上插阴、阳极构造，该构造的热量来源主要是两极之间的反响区电解质发热和高阴极电流密度造成阴极自身发热。因此，槽体的温度分布与电极配置全都，起于阴阳极之间反响区的熔盐外表，止于槽体中心的阴极下端，没有掩盖到底部接收器，造成了炉膛温度上高低低的分布状态。由此带来了一些无法回避的问题：炉口温度高，槽体和阳极烧损严峻，电解质挥发量大；电流效率和产品质量的影响很大；人工勺舀出炉；尾气粉尘的无组织排放严峻，无法满足环保要求。续性差造成电流效率无法进一步提高。上述这些弊端产生的根源是电极配置构造不合理。冰晶石体系氧化铝电解槽的槽型和工艺技术已经格外成熟。其底部炭块与外部的阴极钢棒相连接，使底部液态金属成为阴极。这种构造我们称之为液态阴极构造〔底部阴极构造/下阴极构造。液态阴极构造使电解槽的高温区位于阳极下部的水平反响区内，这样液态金属产品总是处于既定的高温状态，而炉口熔盐外表温度相对较低。这种上低下高的温度分布更有利于电解过程的挨次，这很早就成为业内人士的共识。稀土熔盐电解工艺技术进展的展望稀土熔盐电解技术的第三次革迫在眉睫。液态阴极电解工艺成为主流技术人们很早就已经生疏到上插阴、阳极构造稀土电解槽存在一些与生俱来的、无法10KA201115据。还有很多同仁针对稀土液态阴极电解工艺进展了大量的根底理论争论工作。目前尚存在两个技术瓶颈：高温冶金砌筑材料及设计手段和思路。发挥数值模拟的优势。化运行。氟盐体系液态阴极稀土电解槽的技术优势格外明显：电流效率、料比、电耗等技术指标会大大改善；由于炉口温度大幅度降低，槽体寿命将成倍延长；电解槽密闭运行，尾气有效回收利用；旧石墨阳极与阳极对接使用，石墨阳极的利用率接近100%；产品批量可以依据用户需求在100-500公斤范围调整；稀土电解生产治理系统成为企业治理的主要手段稀土电解生产需要与时俱进，彻底摆脱作坊式治理模式，迫切需要一套生产治理系统。该系统可实现电解设备运行数据的存储和实时监控，各生产环节共同维护生产过程的数据生成电子记录本，可以随时查看各车间、各炉子的运行数据和指标。各类信息化生产治理将提升整体的行业进展水平。生产治理系统的提升将给企业带来实实在在的经济效益。治理系统实施以后，人们可以随时查看各车间、各炉子的运行数据和指标，避开人为的拖延和扯皮现象。运用科电解生产过程的自动化水平大幅度提高个设备的运行状况和经济指标。10KA5产品批量和质量均一性将为后续钕铁硼合金的熔配工序供给产品质量稳定性保障。械手来关心完成。稀土氯化物电解工艺重应用于工业生产及氯化物挥发物对环境的破坏；另一方面是与氟盐体系电解工艺相比较氯化物电解电流效率低，电耗高。但在其他有色轻金属行业中，由于电解槽炉口封闭问题被很好地处理，氯化物体系电解工艺仍是生产镁金属、锂金属的主要方法。过程中，氯气可以作为稀土电解的副产品为企业制造效益。造成氯化物体系电解生产稀土金属工艺能耗高的缘由，一方面是高阴极电流密度使槽电压增高；另一方面稀土金属在氯化物电解质中的溶解度高，造成局部金属产品在流入接收器的过程中被二次氧化。而液态阴极槽型构造的阴极电流密度小，阴极反响区的压降格外低，使槽电压大幅度降低；另外，稀土离子直接在底部的液态金属外表被复原成单质金属融入液态金属中，产品二次氧化的几率格外低，从而电流效率大大提高。估量氯化物体系液态阴极电解槽生产混合稀土金属，电流效率可以从60%左75%10-12Kwh/kgRE8Kwh/kgRE滤、灼烧等转型环节，集约化生产可以大幅降低稀土金属产品的本钱。稀土元素应用不平衡问题起到乐观作用。结语系砌