【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種稀土金屬或其合金的生產方法。
技術介紹
1、稀土金屬及其合金由于具有獨特的物理、化學性質被廣泛應用于電子、制導、航空、磁材等高新
，稀土金屬的需求量越來越大。熔鹽電解法是生產稀土金屬或其合金的主要生產工藝，其電解質體系主要包括氯化物體系和氟化物體系。
2、cn113235137a公開了一種液態(tài)mg-zn陰極熔鹽電解提取稀土元素的方法，以熔融態(tài)mg-zn合金為陰極，將陰極放在電解槽裝置的坩堝中，以石墨棒為陽極，ag/agcl電極為參比電極，電解質為含有待提取稀土元素的licl-kcl熔鹽體系，電解溫度控制在550～750℃，電解完成后，取出小坩堝，將小坩堝冷卻至室溫，得到合金形式的稀土元素。該方法以氯化物體系作為電解質，能耗較高，污染較大。
3、cn103540961a公開了一種電解輕稀土金屬或合金的方法，向預熱烘干后的電解槽內注入由氟化稀土-氟化鋰組成的電解質溶液；啟動陽極升降裝置，使預熱后的石墨陽極下降并浸沒在電解質溶液中，石墨陽極在電解質溶液中的浸沒深度為10～240mm；開啟電解電源，通入2000a～5000a的電流為電解質溶液加熱，以使電解質溶液保持熔融狀態(tài)，向電解質溶液中添加稀土氧化物，以保證通入2000a～5000a電流后的電觸順利進行；啟動內壁內的熱交換裝置，使電解質溶液依附在內壁的表面上緩慢凝固形成結殼保護層，同時向電解槽內補電解質和稀土氧化物，以維持電解質液面高度穩(wěn)定；當結殼保護層厚度為10～100mm時，調大電流進行正常電解操作；電解過程的極間距，即石墨陽極下表
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種稀土金屬或其合金的生產方法，該生產方法槽電壓低，能耗低。進一步地，該生產方法電流利用率高，陽極殘極率低。更進一步地，該生產方法能夠應用于大規(guī)模工業(yè)生產。
2、上述目的通過如下方案來實現。
3、本專利技術提供了一種稀土金屬或其合金的生產方法，所使用的電解裝置包括外殼、絕緣層、內襯層、陽極和接收器；
4、所述外殼包括外殼底部和外殼側壁，所述外殼底部和外殼側壁圍合形成外殼腔體，所述外殼設置為對外殼腔體內的物料進行保溫；
5、所述接收器包括接收器底部和接收器側壁，所述接收器位于所述外殼腔體中，所述接收器底部與所述外殼底部相接觸，所述接收器側壁與所述外殼底部之間的夾角為α，α大于0°且小于90°，所述接收器設置為接收電解產生的液態(tài)稀土金屬或液態(tài)稀土合金，并作為陰極使用；
6、所述絕緣層設置在所述外殼側壁的內表面上，并與所述接收器側壁相接觸，所述絕緣層設置為防止所述接收器與所述外殼形成回路；
7、所述內襯層設置在所述絕緣層遠離所述外殼側壁的一側，所述內襯層不與所述接收器相接觸，所述內襯層設置為阻隔電解質與所述絕緣層相接觸；
8、所述陽極設置在所述接收器的上方，所述陽極的至少一部分側壁傾斜設置，傾斜設置的陽極側壁部分與外殼底部之間的夾角為β，|α-β|≤10°；
9、包括如下步驟：
10、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，槽電壓為3～8v，陰極電流密度為0.5～2a/cm2，陽極電流密度為0.5～2.5a/cm2。
11、根據本專利技術的生產方法，優(yōu)選地，所述電解裝置還包括陽極升降機構，所述陽極升降機構設置為調節(jié)所述陽極和所述接收器之間的距離；
12、在電解的過程中，所述陽極的底部與所述接收器側壁上表面所在的平面之間的距離保持在5～20厘米。
13、根據本專利技術的生產方法，優(yōu)選地，所述電解裝置還包括陰極導線，所述陰極導線的一端與所述接收器相連，所述陰極導線的另一端用于與電源陰極相連。
14、根據本專利技術的生產方法，優(yōu)選地，所述外殼由石墨形成，所述接收器由鉬形成，所述絕緣層選自氮化硅、氮化硼、滲氮碳化硅、氮化硼-氮化硅復合材料、稀土氧化物中的一種或多種，所述內襯由石墨形成。
15、根據本專利技術的生產方法，優(yōu)選地，電解溫度為900～1150℃。
16、根據本專利技術的生產方法，優(yōu)選地，所述稀土氟化物與氟化鋰的質量比為(3～9):1，所述稀土氟化物中所含的稀土元素為稀土氧化物中所含的全部稀土元素或部分稀土元素。
17、根據本專利技術的生產方法，優(yōu)選地，每小時向電解裝置中加入0.57～900kg稀土氧化物，每3～5小時出爐一次。
18、根據本專利技術的生產方法，優(yōu)選地，所述陽極包括第一陽極部分和第二陽極部分；所述第二陽極部分與所述第一陽極部分相連，且設置在所述第一陽極部分的下方；所述第二陽極部分包括第二陽極部分側壁，所述第二陽極部分側壁傾斜設置，所述第二陽極部分側壁與所述外殼底部之間的夾角為β；
19、10°＜α＜50°，|α-β|≤5°。
20、根據本專利技術的生產方法，優(yōu)選地，稀土氧化物原料電解生成的液態(tài)稀土金屬或液態(tài)稀土合金落入接收器中，與接收器共同作為陰極使用。
21、根據本專利技術的生產方法，優(yōu)選地，所述內襯層遠離所述接收器的一側高于所述絕緣層遠離所述接收器的一側；
22、所述絕緣層、接收器側壁和外殼側壁三者之間形成封閉的腔體，物料不進入所述腔體中。
23、本專利技術的生產方法槽電壓低，能耗低。進一步地，該生產方法電流利用率高，陽極殘極率低。更進一步地，該生產方法能夠應用于大規(guī)模工業(yè)生產。
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1.一種稀土金屬或其合金的生產方法，其特征在于，所使用的電解裝置包括外殼、絕緣層、內襯層、陽極和接收器；
2.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于，所述電解裝置還包括陽極升降機構，所述陽極升降機構設置為調節(jié)所述陽極和所述接收器之間的距離；
3.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于，所述電解裝置還包括陰極導線，所述陰極導線的一端與所述接收器相連，所述陰極導線的另一端用于與電源陰極相連。
4.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于，所述外殼由石墨形成，所述接收器由鉬形成，所述絕緣層選自氮化硅、氮化硼、滲氮碳化硅、氮化硼-氮化硅復合材料、稀土氧化物中的一種或多種，所述內襯由石墨形成。
5.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于，電解溫度為900～1150℃。
6.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于，所述稀土氟化物與氟化鋰的質量比為(3～9):1，所述稀土氟化物中所含的稀土元素為稀土氧化物中所含的全部稀土元素或部分稀土元素。
7.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于，每小時向電解裝置中加入0.5
8.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于，所述陽極包括第一陽極部分和第二陽極部分；所述第二陽極部分與所述第一陽極部分相連，且設置在所述第一陽極部分的下方；所述第二陽極部分包括第二陽極部分側壁，所述第二陽極部分側壁傾斜設置，所述第二陽極部分側壁與所述外殼底部之間的夾角為β；
9.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于，稀土氧化物原料電解生成的液態(tài)稀土金屬或液態(tài)稀土合金落入接收器中，與接收器共同作為陰極使用。
10.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于，所述內襯層遠離所述接收器的一側高于所述絕緣層遠離所述接收器的一側；
...【技術特征摘要】
1.一種稀土金屬或其合金的生產方法，其特征在于，所使用的電解裝置包括外殼、絕緣層、內襯層、陽極和接收器；
2.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于，所述電解裝置還包括陽極升降機構，所述陽極升降機構設置為調節(jié)所述陽極和所述接收器之間的距離；
3.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于，所述電解裝置還包括陰極導線，所述陰極導線的一端與所述接收器相連，所述陰極導線的另一端用于與電源陰極相連。
4.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于，所述外殼由石墨形成，所述接收器由鉬形成，所述絕緣層選自氮化硅、氮化硼、滲氮碳化硅、氮化硼-氮化硅復合材料、稀土氧化物中的一種或多種，所述內襯由石墨形成。
5.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于，電解溫度為900～1150℃。
6.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于，所述稀土氟化物與氟化鋰的質...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)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，
申請(專利權)人：包頭稀土研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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