一種電解制備高純La、Ce混合稀土的方法技術

本發明專利技術屬于稀土制備領域，具體為一種電解制備高純La、Ce混合稀土的方法。電解制備高純La、Ce混合純稀土的方法主要是通過電解槽進行電解，電解后陰極沉淀析出稀土金屬，然后將表面覆蓋著電解質的稀土金屬放置于空氣中；待其冷卻脫模后，進行精細拋丸處理，從而可最大限度的消除表面氧化層，稀土金屬表面露出金屬光澤；拋光后的稀土金屬需進行真空包裝處理，以防止其表面發生氧化，從而影響其純度。本發明專利技術操作方便，稀土純凈度高，而且工藝簡單，安全可靠，得到的合金成分均勻，減小偏析。

Method for preparing high-purity La and Ce mixed rare earth by electrolysis

The invention belongs to the field of rare earth preparation, in particular to a method for electrolytic preparation of high-purity La and Ce mixed rare earth. The electrolytic preparation of high purity La, Ce hybrid method is mainly through the electrolysis of pure rare earth electrolytic cell, the cathode electrolysis after precipitation of rare earth metals, and then covered with rare earth metal electrolyte is placed in the air; the cooling after stripping, fine blasting treatment, thus to maximize the elimination of the surface oxide layer rare earth metal surface, with metallic luster; rare earth metal polishing for vacuum packaging, to prevent the oxidation of the surface, thus affecting its purity. The invention has the advantages of convenient operation, high purity of rare earth, simple process, safety and reliability, uniform alloy composition and reduced segregation.

【技術實現步驟摘要】
一種電解制備高純La、Ce混合稀土的方法
本專利技術屬于稀土制備領域，具體為一種電解制備高純La、Ce混合稀土的方法。
技術介紹
氧是鋼中的有害元素，高的氧含量會導致材料中出現較多的大塊氧化物夾雜，從而破壞鋼基體的連續性，甚至會導致材料發生嚴重的脆性斷裂。冶煉鋼液時對氧含量有明確的要求，要求氧含量一般在20ppm以下，高端產品要求氧含量小于10ppm以下。對于煉鋼中需要添加的純稀土而言，加入鋼液之前要求其自身具有高的純凈度，即不能發生二次氧化，否則稀土將會以稀土氧化物的形式加入鋼液中，從而會污染鋼液，起不到應有的凈化鋼液、變質夾雜物以及細化晶粒等作用。通常只能選取利用特殊方法制備的氧含量較低的高純稀土，這樣會導致生成成本的增加，同時產品的市場競爭力也會大大降低。近年來，隨著科技的發展，在制備高純稀土金屬方面，發展了很多的技術和方法，根據各單一稀土金屬性質的差異和原料中雜質的不同，已經發展起來五種提純稀土金屬的方法：真空重熔、蒸餾/升華、區域熔煉、固態電遷移和電解精煉，區域熔煉和固態電遷移只是使被提純金屬中的雜志“再分布”，并不能從被提純金屬中“去除”而“純化”，這些方法雖然能夠達到對稀土金屬提純的目的，但由于應用領域的不同，往往只是提純稀土金屬中Si、Ca、Al、Mg等雜質合金元素。對于應用于煉鋼領域的稀土而言，并不需要花費高成本的方法而去除諸如Si、Ca、Al、Mg等雜質，因為這些元素在鋼中可作為強的脫氧劑，此外，利用這些方法制備高純稀土全氧含量均在300ppm以上。綜上所述，迫切需要一種簡單而又實用的去除稀土金屬中氧含量的成套制備方法。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種電解制備高純La、Ce混合稀土的方法，有效制備低氧的高純稀土金屬，提高合金的純凈度，降低鋼合金中的全氧含量，從而減少稀土金屬中的夾雜物，加入鋼液后不會對其產生污染，進而解決鋼中純凈性問題。本專利技術的技術方案是：一種電解制備高純La、Ce混合稀土的方法，按重量百分比計，La、Ce混合稀土中，La元素的范圍為30～35％，Ce元素的范圍為60～70％，該方法包括以下步驟：(1)采用電解槽進行電解，通入直流電，控制陰極電流密度為3～9A/cm2，陽極電流密度為1～3A/cm2，槽壓為6～11V，進行電解，電解質為混合的氧化物稀土和氟化稀土，通電之后，陰極沉淀析出純La、Ce稀土金屬；(2)利用金屬容器將稀土金屬出爐，表面完全覆蓋有電解質，出爐溫度為1000～1200℃，金屬容器預熱200～400℃，出爐時稀土攪拌均勻，以防引起偏析；(3)待稀土金屬表面覆蓋的電解質完全固化后，將其浸入到冷卻循環水中，水溫為25～50℃，循環水冷卻1～3min后，稀土金屬完全冷卻凝固，脫模取出稀土金屬；(4)稀土金屬放入精細拋丸機內進行拋光，拋光時間為10～20min，充分處理稀土金屬表面氧化層，使其露出金屬光澤；(5)由于稀土金屬極其活潑，為了防止其發生氧化，將拋光后的高純稀土金屬進行真空包裝處理，包裝重量為0.5～1.5公斤/塊，便于后續向鋼液中添加，最終達到制備高純La、Ce混合純稀土的目的，稀土的純度達到總氧含量小于80ppm，完成制備。所述的電解制備高純La、Ce混合稀土的方法，電解質為混合的氧化鑭鈰和氟化鑭鈰，且鑭鈰重量比例為1︰2。所述的電解制備高純La、Ce混合稀土的方法，金屬容器為具有2～10°錐度的倒錐形內壁，以便于稀土金屬的脫模，且表面電解質厚度為1～3mm，以有效防止稀土金屬在出爐過程中發生氧化。所述的電解制備高純La、Ce混合稀土的方法，拋丸機進行拋光時，不銹鋼丸的粒度在0.5～3mm，施加壓強為100～300MPa，達到消除稀土金屬表面氧化層目的的同時不損壞過多稀土金屬。所述的電解制備高純La、Ce混合稀土的方法，將拋光后的稀土金屬進行真空封裝時，采用0.5～2mm的真空包裝袋，真空度為5～20Pa。所述的電解制備高純La、Ce混合稀土的方法，制備高純La、Ce混合純稀土后，進行取樣，檢驗氣體氧含量。本專利技術具有如下優點及有益效果：1.本專利技術工藝設計合理，是一種高效實用的去除稀土金屬氧含量的方法，主要通過合適的稀土金屬出爐方式、合理的脫模方法、適當的后續拋丸機真空處理等一系列技術措施，可以有效的進行去除稀土金屬中的氧含量，為提升生產的鑄鋼件和鋼鐵大鑄坯內部質量，提供了一種簡單而實用的制備高純稀土的方法。2.本專利技術所采用的電解制備高純La、Ce混合純稀土的方法，能夠將最終稀土金屬中的氧含量控制在80ppm以內，脫氧率達到73％以上，為發展制備高純稀土提供了一種簡單而高效的方法。3.本專利技術所采用的電解制備高純La、Ce混合純稀土的方法，工藝設計合理，流程簡單，安全性高，可操作性強，工業容易實現。4.本專利技術電解制備高純La、Ce混合純稀土的使用，能起到精煉、脫硫、中和低熔點有害雜質的作用，并可以改善鋼的加工性能，可以改善合金的物理化學性能，并提高合金室溫及高溫機械性能。具體實施方式在具體實施過程中，本專利技術電解制備高純La、Ce混合純稀土的方法主要是通過電解槽進行電解，電解后陰極沉淀析出稀土金屬，然后將表面覆蓋著電解質的稀土金屬放置于空氣中；待其冷卻脫模后，進行精細拋丸處理，從而可最大限度的消除表面氧化層，稀土金屬表面露出金屬光澤；拋光后的稀土金屬需進行真空包裝處理，以防止其表面發生氧化，從而影響其純度。本專利技術電解制備高純La、Ce混合稀土，按重量百分比計，La元素的重量百分比范圍為30～35％，Ce元素的重量百分比范圍為60～70％，并且La與Ce的重量比例約為1︰2。該方法操作方便，稀土純凈度高，而且工藝簡單，安全可靠，得到的合金成分均勻，減小偏析。下面通過實施例對本專利技術作進一步詳細說明。實施例1試驗所制備的高純La、Ce混合稀土為50kg。傳統電解制備高純稀土的化學成分如表1所示。將電解質放入電解槽，通電熔化后陰極析出高純La、Ce混合稀土，利用內壁為8°倒錐形的金屬容器將稀土金屬出爐，且表面完全覆蓋有電解質，出爐溫度為1200℃，金屬容器預熱200℃，出爐前稀土攪拌均勻，以防引起偏析；待稀土金屬表面覆蓋的電解質完全固化后，將其浸入到冷卻循環水中，水溫為25℃，循環水冷卻1min后，稀土金屬完全冷卻凝固，脫模取出稀土金屬；稀土金屬放入精細拋丸機內進行拋光，拋光時間為10min，充分處理稀土金屬表面氧化層，使其露出金屬光澤；將拋光后的高純稀土金屬進行真空包裝處理，包裝重量為1公斤/塊，便于后續向鋼液中添加，真空包裝處理前取成品樣進行化學及氣體含量測定，其化學成分和氣體含量如表2所示，最終將高純La、Ce混合稀土的脫氧率達到67％以上。表1傳統電解制備高純稀土的化學成分(wt％)表2采用本專利技術電解制備高純稀土的化學成分(wt％)實施例2試驗所制備的高純La、Ce混合稀土為500kg。傳統電解制備高純稀土的化學成分如表1所示。將電解質放入電解槽，通電熔化后陰極析出高純La、Ce混合稀土，利用內壁為6°倒錐形的金屬容器將稀土金屬出爐，且表面完全覆蓋有電解質，出爐溫度為1150℃，金屬容器預熱250℃，出爐前稀土攪拌均勻，以防引起偏析；待稀土金屬表面覆蓋的電解質完全固化后，將其浸入到冷卻循環水中，水溫為30℃，循環水冷本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電解制備高純La、Ce混合稀土的方法，其特征在于，按重量百分比計，La、Ce混合稀土中，La元素的范圍為30～35％，Ce元素的范圍為60～70％，該方法包括以下步驟：(1)采用電解槽進行電解，通入直流電，控制陰極電流密度為3～9A/cm

【技術特征摘要】
1.一種電解制備高純La、Ce混合稀土的方法，其特征在于，按重量百分比計，La、Ce混合稀土中，La元素的范圍為30～35％，Ce元素的范圍為60～70％，該方法包括以下步驟：(1)采用電解槽進行電解，通入直流電，控制陰極電流密度為3～9A/cm2，陽極電流密度為1～3A/cm2，槽壓為6～11V，進行電解，電解質為混合的氧化物稀土和氟化稀土，通電之后，陰極沉淀析出純La、Ce稀土金屬；(2)利用金屬容器將稀土金屬出爐，表面完全覆蓋有電解質，出爐溫度為1000～1200℃，金屬容器預熱200～400℃，出爐時稀土攪拌均勻；(3)待稀土金屬表面覆蓋的電解質完全固化后，將其浸入到冷卻循環水中，水溫為25～50℃，循環水冷卻1～3min后，稀土金屬完全冷卻凝固，脫模取出稀土金屬；(4)稀土金屬放入精細拋丸機內進行拋光，拋光時間為10～20min，充分處理稀土金屬表面氧化層，使其露出金屬光澤；(5)將拋光后的高純稀土金屬進行真空包裝處理，包裝重量為0.5...

【專利技術屬性】
技術研發人員：傅排先，劉宏偉，欒義坤，李殿中，夏立軍，
申請(專利權)人：中國科學院金屬研究所，
類型：發明
國別省市：遼寧,21