氯化钕电解真空蒸馏法制取金属钕的制作方法

专利名称:氯化钕电解真空蒸馏法制取金属钕的制作方法
本发明涉及电解法制取钕镁合金再经蒸馏其合金制取金属钕的工艺方法。
金属钕的制取方法主要有金属热还原法和熔盐电解法等。
盐川二郎(T.Kurita，Denki Kagaku，1967，35(7)，496-501)在氯化钾-氯化钕熔盐体系中直接电解制取了金属钕。但该法电解温度高达1050-1100℃，电解质挥发损失和金属钕的溶解损失均较大，因此，钕的回收率很低，仅为6.95～19.70%。
六十年代初，莫瑞斯E.等(Morrice E.，Sheld E.S.et al，US Bur.Mines，RI7146，1968)报导了以LiF-NdF3为电解质，在惰性气氛下电解氧化钕制取金属钕。包头冶金所同样是将氧化钕溶解在LiF-NdF3电解质中，但采用敞开式电解槽制取了金属钕(冶金部包头冶金研究所，氧化钕电解制取金属钕研究报告，1984.9)。该法的优点是电流效率较高，可达68.94%，按电解过程中加入的氧化钕计算，钕的回收率可达95.36%，比莫瑞斯E.提高了金属钕的回收率。氧化物电解法的不足之处是电解温度高达1050℃，电解质挥发损失大;用氟化物作电解质，给电解设备材料的选择带来了困难，且耐氟化物腐蚀的材料价格均昂贵;电解原料氧化钕是由萃取分离得到的钕的化合物经草酸沉淀或碳酸钠沉淀、煅烧后制得，其中一部分氧化钕还要制成氟化钕，这又增加了制取金属钕的成本。
法国专利(FR 2548687 A)阐述了一种从稀土合金中制取金属钕的方法，即将脱水的钕的卤化物(最好是氟化钕)与氯化钙或氟化钙混合，于900-1100℃，用金属钙热还原制取钕镁中间合金，再于1100～1500℃和1.33×10-2Pa～1.33×102Pa(1×10-4mmHg～1mmHg)压力下蒸馏该合金制取金属钕。该法收率高，但要求氯化钕原料中杂质含量低;为了蒸馏除钙，需要较高温度，蒸馏必须在感应炉内进行;还原的反应温度亦高，且还原的反应器需用耐氢氟酸和盐酸蒸气的材料制成，例如用价格较高的钽坩埚。所以该法要求的设备较复杂，原材料成本高。
本发明的目的在于研究出一种易于工业化的制取金属钕的工艺流程，使用该流程可降低制取金属钕的成本。
本发明的另一个目的是直接使用混合稀土提取分离时得到的氯化钕做为本工艺的原料，不需再转化为氧化物或氟化物。
本发明的再一个目的是不使用金属钙，避免金属钙对产品的污染，降低真空蒸馏钕镁合金的温度，可采用普通的电阻炉、外部加热蒸馏罐，使其适于大规模生产。
稀土金属是外层电子结构、化学性质极相似的一族元素，它们均能与镁形成合金。可以通过蒸馏稀土镁合金除去金属镁，制取稀土金属。依据这一原理，用同一种方法可制取各种稀土金属。
本发明是以液体镁为阴极，石墨为阳极电解制取钕镁合金，再经蒸馏除去镁制取金属钕的一种工艺方法。采用液体镁作阴极，电沉积的钕可以很容易地溶于其中形成所需要的钕镁合金。电解质由氯化钕和氯化钾组成(也可添加NaCl)，电解过程中电解质里的氯化钕含量保持在10～45%(重量百分数，以下表示含量的百分数除特别说明外均为重量百分数)之间，其余为氯化钾。电解质温度为790～1000℃。电解得到的钕镁合金经蒸馏除去其中的镁。蒸馏除镁的条件是蒸馏罐内的压力保持在低于1.33Pa(1×10-2mmHg)，蒸馏温度为600～950℃。
氯化钕通常以NdCl3·6～7HO的水合状态存在，这种水合状态的氯化钕可以直接用于电解。为了提高电解电流效率，较佳方案是将氯化钕中的结晶水脱去。为了与稀土萃取分离工艺相衔接，本发明工艺所用的氯化钕是由萃取分离混合稀土得到的氯化钕水溶液制成。在脱水过程中，为了防止氯化钕形成氧化物和氯氧化物，在浓缩氯化钕水溶液的蒸发罐或蒸发锅中添加氯化铵，此时氯化钕水溶液的温度为125℃左右。氯化铵的加入量按每一公斤氧化钕加入0.05～0.5公斤为宜。随着氯化铵加入量的增大，脱水氯化钕中的水不溶物的含量减少。当加入0.1公斤氯化铵脱水时，其水不溶物含量为6.8%;加入0.2公斤时，水不溶物含量为3.99%;加入0.4公斤时，水不溶物的含量为0.06%。所以每公斤氧化钕加入0.2-0.4公斤时最佳。当氯化钕水溶液的温度达到134～135℃时，将其倒入铁盘中，冷却得到含水的氯化钕结晶块，其中含氧化钕43-47%。将结晶块破碎成20毫米左右的块，装入减压脱水炉中加热，由室温缓慢升至所需温度脱水，脱水温度控制在140-350℃之间，脱水时间为3.5-10小时，视装料多少而定。脱水炉的压力保持在低于2.80×104Pa(210mmHg)。当炉温降至100℃即可出炉。含结晶水的氯化钕减压脱水制备脱水的氯化钕时，钕的回收率为98.5～99.0%，脱水后的氯化钕含水不溶物＜5%，含氧化钕为52～55%。含水氯化钕结晶块脱水在横管式脱水炉内进行。脱水炉由玻璃或不锈钢制成的炉管、真空系统及管式加热炉组成。对含结晶水的氯化钕脱水条件无特别严格的要求。
为了提高电流效率，电解质由脱水氯化钕和氯化钾组成为佳，电解时电解质中氯化钕含量保持在10～45%之间。在电解质中若氯化钕的含量小于10%或大于45%时，电流效率和金属钕的回收率均低;当氯化钕含量过高或过低时，甚至不析出金属钕。电解质中氯化钕的含量在25～35%时，电流效率趋于恒定。钕的回收率随着电解质中氯化钕的含量增加亦增大，在18-26%时出现最高点，而后随着氯化钕含量的增加逐渐下降。据此选择电解质中氯化钕的最佳含量为18-26%。作为阴极的液体镁量视电解槽的大小，电解时间的长短和镁钕合金中钕含量的多少而定。对镁无特殊要求，可采用普通电解镁。
对氯化钕、氯化钾和氯化铵的质量要求如下P＜0.005%，SO2-4＜0.02%;氯化钕中钕的含量按其氧化物计，即三氧化二钕/稀土氧化物之比可在0.80～1.00范围内，再低没有限制，脱水氯化钕的水不溶物不大于5%。
如果氯化钾和氯化铵是工业级产品，SO2-4以及夹杂物高时，则需将其溶解，加入一定量的氯化钡溶液除去硫酸根，过滤浓缩后可得符合本工艺标准的氯化钾和氯化铵。对氯化钾、氯化铵的粒度无甚限制要求。
在电解时阴极电流密度对电解有较大影响。随着阴极电流密度的增大，电流效率和钕的回收率随之增大，在通过一个极大值后则显著降低。阴极电流密度小于1.0A/cm2，大于5.0A/cm2时，电流效率和钕的回收率均较低。例如，当电流强度为30A，电流密度为1.7A/cm2，电流效率仅为24%，钕的回收率为31.4%;当电流强度为80A，电流密度为4.4A/cm2时，电流效率为45.3%，钕的回收率为56.5%;而电流密度大于1.0A/cm2，小于2.7A/cm2，或大于3.8A/cm2，小于5.0A/cm2时，其电流效率和钕的回收率较高，而阴极电流密度为2.7～3.8A/cm2时，电流效率和钕的回收率为最佳，电流效率可达50%以上。
本发明工艺由于是以液态镁作阴极，电解得到的金属钕与镁形成低熔点合金，从而使电解能在较低的温度下进行，这是本发明工艺的优点之一。电解时用热电偶测量电解质的温度。电解质温度控制在790～1000℃之间，上限温度不严格，可高于1000℃。电解质温度低于790℃，电解不能顺利进行，高于1000℃时，电解质中的氯化钕挥发损失大，钕的回收率低，电耗增高，因此电解质温度以850～870℃为佳。
电解时间对电解过程有影响。随着电解时间的延长，钕镁合金中钕的含量增加，电流效率略有下降，综合考虑使钕镁合金中钕的含量达70%左右为宜。电解可连续进行，一般电解一炉时间控制在1～4小时之间，视电解电流大小、镁阴极量及合金中钕含量而定。
本发明制备钕镁合金的工艺方法可采用通常的稀土熔盐电解设备加以实现。
电解用的电解槽可由石墨车制成，也可用耐火材料砌成。石墨电解槽呈园形，外部套以钢制或铁制外壳。用石墨作电解槽，电解槽本身作阳极。用耐火材料砌成的电解槽，则另需石墨棒作阳极。电解槽中放置一瓷质金属盛接坩埚，一根钼棒或铁棒插入该坩埚中，与其中作为阴极的液态金属镁相接触。电解槽的温度靠外部加热或电解时的直流电自热来维持。在本试验条件下，通常电解电流大于250A时，即可保持电解槽自热，进行正常电解。电解槽的起动需靠交流电加热电解质来实现。
将符合要求的氯化钕和氯化钾按本发明规定的比例范围加入电解槽中，接通交流电加热电解质，逸出的氯化铵予以回收。在电解质熔化后放入瓷质金属盛接坩埚，并将所需量的金属镁加入电解槽内。将钼棒插入电解槽与液态镁相接触后，通直流电电解，并使液体镁阴极沉入金属盛接坩埚中。隔一定时间加入一定量的脱水氯化钕。若用耐火材料砌成电解槽，则插入石墨阳极棒后，进行电解。当镁中钕含量达到要求时停止电解，取出瓷质金属盛接坩埚，冷却后取出钕镁合金。向电解槽中重新放入瓷质盛接坩埚，电解可连续进行。
按本发明提出的电解条件电解制取的钕镁合金，其钕的回收率可达92%，钕镁合金中钕含量最高达90%，镁的含量最少为10%。钕镁合金中钕含量再增高，合金的熔点显著升高，金属钕回收率、电流效率均下降。合金中钕的最低含量不限。
电解得到的大块钕镁合金，破碎成小于10毫米，大于0.45毫米的合金块，装入钼片衬里的钢桶中，并将其放入真空蒸馏罐内，蒸馏除去钕镁合金中的镁。
真空蒸馏装置由蒸馏罐、真空系统以及加热用的电阻炉组成。真空蒸馏炉温由热电偶测量。在蒸馏过程中，金属镁蒸出后，冷却、凝固。蒸馏时蒸馏罐内所保持的压力一般低于1.33Pa(1×10-2mmHg)，最好低于1.33×10-1Pa(1×10-3mmHg)。蒸馏温度与选择的压力有关。蒸馏时的温度至少在600℃以上，最高温度为950℃。最好为850～870℃。蒸馏除镁后蒸馏罐保持真空状态冷却至300～500℃充氩气1大气压，再冷却至室温。蒸馏的时间视合金的数量和炉子的结构而定。
用本发明的蒸馏条件，钕镁合金在蒸馏过程不熔化，蒸馏得到块状金属钕和在冷凝器上冷凝的金属镁。本工艺制得的金属钕已用于制作高性能钕铁硼永磁材料。
按钕在钕镁合金中的含量计算，蒸馏工序钕的回收率达97～99%，蒸馏得到的金属镁，其回收率按电解时加入量计算可达97～99%，所得的镁返回电解使用。
本发明对块状金属钕熔铸无特殊要求，可在真空或氩气氛电阻炉、感应熔炼炉以及自耗与非自耗电极电弧炉中熔铸成金属钕锭。熔铸过程金属钕的回收率为98.9～99.5%。
按本发明工艺从氯化钕进行脱水开始计算，钕的回收率为81～91%。金属钕的品位为85～99.9%(按稀土中钕计)。
按本发明工艺连续电解出炉时电极棒、盛接金属瓷坩埚等容器上带出的少量电解质加水再加少量盐酸溶解后过滤，经草酸沉淀得到稀土氧化物。此种回收的氧化钕制成氯化钕与回收的氯化钾和氯化铵作为原料返回使用，使本工艺方法形成闭路循环。电解时产生的氯气用石灰吸收生成漂白粉，不污染环境。经长时间电解，电解质中Sm、Eu等元素得到富集(见表一)，例如Sm的含量比原料氯化钕中的含量可提高十倍以上，故可作为提取Sm、Eu的原料。
表一.500安培电解时电解质中稀土组分的变化(重量百分数)电解进行的时间(h) Pr6O11Nd2O3Sm2O3Eu2O30 1.57 97.71 0.59 ＜0.106 1.47 94.62 4.57 ＜0.1012 1.47 94.53 5.04 0.1018 1.45 93.20 6.43 0.1330 1.50 91.92 7.78 0.1245 1.41 89.75 9.94 0.2553 1.47 90.31 9.36 0.1765 0.90 83.37 12.85 0.2677 0.83 89.05 11.16 0.35(注以稀土总量作为100%计)本发明的优点在于第一，本发明工艺所用主要原料之一氯化钕，是混合稀土分离时盐酸反萃取物。氯化钕溶液不需要再经草酸等沉淀制备氧化物而消耗草酸，不需要制备氟化物而消耗氢氟酸等化工试剂，减少了制备工序，降低了成本，而与混合稀土萃取分离工艺相衔接。
第二，以金属镁作阴极，电解得到的钕镁合金熔点较低，电解温度控制在850～870℃，电解质挥发损失小，而以氧化钕为原料、以氟化钕、氟化锂为电解质的电解需在1050℃下进行，电解质挥发损失大。
第三，本发明工艺采用氯化物体系电解，电解温度低，电解槽材料易于解决。而氟化物体系电解，电解温度高，需能够耐氟化物腐蚀的材料，用钙还原氟化钕制取钕镁合金，还原温度高达1100℃，反应器及坩埚均需由耐氟化物腐蚀的材料制成，其还原反应器结构复杂。
第四，本发明工艺电解制取钕镁合金不用钙，用镁作阴极，镁可循还使用。镁的沸点比钙低，降低了蒸馏温度，故蒸馏可采用普通的电阻炉，由外部加热不锈钢制的蒸馏罐，而无需采用价格昂贵的感应炉，操作简便。
第五，本发明工艺在电解中形成的电解质废料，尾气处理的冷凝物，加水和少量盐酸溶解后，易于回收氧化钕和氯化钾。长期电解时形成的电解质废料中Sm、Eu等元素含量大大提高，可作为提取Sm、Eu的原料。回收后的氯化钾、氯化钕、氯化铵又可作为原料重复使用，使本发明工艺方法形成闭路循环。
第六，本发明的工艺方法使用的设备适于大规模生产，易于工业化。生产的金属钕成本低。用本发明工艺生产一公斤金属钕所用原料、辅助材料、水、电等作100%计，则氟化物体系电解出的金属钕消耗为本工艺的123%;钙热还原氟化物法的消耗为本工艺的108%。
各元素测定方法重量法测定稀土总量;
X萤光光谱法测定各种稀土元素;
分光光度法测定硅、铁;
原子吸收光谱法测定钙、镁、铜;
脉冲加热红外定氧法测定氧。
以下给出具体的非限定性实例，氯化钕脱水2例，钕镁合金的制取9例，由钕镁合金蒸馏制备钕2例。
实例1.
将含有4公斤氧化钕的氯化钕水溶液(甘肃稀土冶炼厂，按稀土氧化物为100%计，含Nd2O398.06%，Pr6O111.05%，Sm2O30.88%，其它稀土氧化物均小于0.1%)过滤除去不溶物，将滤液加热浓缩，当溶液达到125℃变稠时，加入1.6公斤氯化铵(北京红星化工厂，化学纯，其中含SO2-40.005%，PO3-4＜0.0005%)浓缩得结晶氯化钕9.15公斤。将结晶氯化钕破碎成20毫米块，放入塘瓷盘中，料层厚度不超过40毫米。将此盘放入横管式脱水炉中减压，缓慢加热至100℃，保温2.5小时;逐渐升温至140℃，170℃，各保温1小时;200℃保温1.5小时，整个脱水过程保持压力低于2.80×104Pa(210mmHg)。得脱水氯化钕7.43公斤，含稀土氧化物52.8%，水不溶物4.77%，SO2-40.011%，P0.0009%。脱水氯化钕用于电解，电解正常。
实例2.
将0.5公斤回收的氧化钕(按稀土氧化物计，含Nd2O391.01%，Pr6O118.22%，Sm2O30.28%，其它稀土＜0.1%)溶于盐酸中，过滤除去不溶物，将滤液加热浓缩。当溶液达到125℃变稠时，加入0.1公斤氯化铵，继续加热浓缩。当温度达到134～135℃时，将溶液倒入铁盘中，冷却得1.061公斤氯化钕结晶块。将结晶块破碎后装入横管式脱水炉中，减压缓慢脱水，保持容器压力在6.67×103Pa～2.00×104Pa(50-150mmHg)。升温至120℃，保温1小时;再升温至160℃，保温2小时。得脱水氯化钕0.898公斤，含稀土氧化物55.52%，水不溶物0.10%，脱水氯化物用于电解，电解正常。
实例3.
将0.105公斤脱水氯化钕(含稀土氧化物51.67%)与0.595公斤氯化钾(北京红星化工厂产品，化学纯)相混合作为电解质，装入内直径80毫米，深90毫米的石墨电解槽中。将热电偶插入测温套管中测量电解质温度。加热熔化电解质，达到850℃时，放入容积为50毫升的瓷质金属盛接坩埚，加入0.021公斤镁块(抚顺铝厂产品)，插入钼棒与液体金属镁接触作为阴极，石墨电解槽本身作为阳极。通直流电进行电解，电解电流60安培，电解温度850℃，阴极电流密度为3.3安培/厘米2，每十分钟加一次脱水氯化钕(逸出的氯化铵予以回收)。用EDTA滴定法随时快速测定电解质中稀土总量，控制氯化钕在电解质中的含量在11%左右，进行予电解。电解1小时后停止，取出瓷坩埚，再重新放入容积为50毫升的瓷质金属盛接坩埚及0.021公斤镁，插入钼棒，重复上述过程，电解1小时。共加入氯化钕0.120公斤，得钕镁合金0.064公斤，合金中含钕67.2%。再放入瓷质金属盛接坩埚，按上述过程操作可进行多次电解。
实例4.
将1.8公斤脱水氯化钕(含稀土氧化物55.51%)与4.2公斤氯化钾相混合，装入内直径180毫米，深180毫米的石墨电解槽中。电解质熔化后加入容积为700毫升的瓷质金属盛接坩埚，加入金属镁块0.6公斤。其它操作同实例3。再重新放入容积为700毫升的瓷质金属盛接坩埚，镁的加入量为0.6公斤，电解电流强度500安培，电解温度850～870℃，电流密度3.7安培/厘米2，电解3小时。电解质中，氯化钕的含量保持在18%左右，每隔20分钟加脱水氯化钕一次，总计添加脱水氯化钕3.5公斤，得到钕镁合金2.15公斤，合金含钕72.1%。再放入瓷质金属盛接坩埚，按上述过程操作可进行多次电解。
实例5.
将2.1公斤脱水氯化钕(含稀土氧化物53.67%)与3.6公斤氯化钾相混合作为电解质，装入内直径160毫米，深160毫米的石墨电解槽中，加热熔化后放入容积为500毫升的瓷质金属盛接坩埚，镁块0.32公斤，在795℃下进行电解。其它操作步骤同实例3，唯电解温度795℃。再重新放入同样容积的瓷质金属盛接坩埚，镁加入量为0.32公斤，电解电流300安培，阴极电流密度3.2安培/厘米2，电解两小时，保持电解质中氯化钕的含量在18%左右，每隔20分钟加入脱水氯化钕一次。脱水氯化钕总加入量1.4公斤，得钕镁合金0.865公斤，合金中钕含量63.0%。再放入瓷质金属盛接坩埚，按上述过程操作可进行多次电解。
实例6.
按实例5配料与操作进行电解一小时，其它操作步骤与实例3同。再放入容积为500毫升瓷质金属盛接坩埚，镁加入量为0.350公斤，电解电流强度为300安培，电解温度为850℃，阴极电流密度为3.2安培/厘米2，电解2.38小时，脱水氯化钕加入量为1.25公斤，得钕镁合金0.850公斤，钕镁合金中含钕58.9%。再放入瓷质金属盛接坩埚，按上述过程操作可进行多次电解。
实例7.
将0.3公斤脱水氯化钕(含稀土氧化物53.67%)与1.2公斤氯化钾混合作为电解质，装入内直径100毫米，深100毫米石墨电解槽中，加热熔化后放入容积为100毫升的瓷质金属盛接坩埚，加入0.0705公斤镁，在870℃下进行予电解，其它操作与例3同。再放入同样的瓷质金属盛接坩埚，镁加入量为0.0705公斤，电解质中氯化钕含量保持在21%左右，电解电流强度160安培，电解温度870℃，阴极电流密度为3.7安培/厘米2，电解2.25小时，脱水氯化钕加入量为0.76公斤，得钕镁合金0.373公斤，其中含钕81%。再放入容积为100毫升的瓷质金属盛接坩埚，按上述过程操作可进行多次电解。
实例8.
按实例7配料与操作进行电解，放入容积为100毫升的瓷质金属盛接坩埚，加入0.046公斤金属镁，在850℃进行电解。电解质中氯化钕(含稀土氧化物53.41%，按稀土氧化物为100%计，含Nd2O388.34%，Pr6O1110.49%)含量保持在13%左右，电解电流强度为160安培，阴极电流密度为3.7安培/厘米2，电解1小时，脱水氯化钕加入量0.28公斤，得钕镁合金0.152公斤，含钕69.7%，按上述过程操作可进行多次电解。
实例9.
按实例4配料与操作进行电解1小时，加入脱水氯化钕将电解质中氯化钕含量调至26%左右，并在电解过程中保持此含量，其它操作同实例4。共添加脱水氯化钕3.90公斤，得钕镁合金2.325公斤，其中含钕74.2%。
实例10.
按实例3配料与操作进行予电解1小时，加脱水氯化钕，将电解质中氯化钕含量调至35%左右，并在电解过程中保持此含量，其它操作同实例3。镁加入量为0.023公斤，共添加脱水氯化钕0.23公斤，得钕镁合金0.0965公斤，其中含钕76.2%。
实例11.
按实例4配料与操作进行予电解1小时，加脱水氯化钕，将电解质中氯化钕含量调至42%左右，并在电解过程中保持此含量，其它操作同实例4，唯镁加入量为0.595公斤。电解电流强度为500安培，阴极电流密度3.7安培/厘米2，电解温度880～900℃，电解2小时，共添加脱水氯化钕3.035公斤，得钕镁合金1.0公斤，其中含钕40.5%。
实例12.
电解得到的钕镁合金1.310公斤，其中含镁0.346公斤，将其破碎，共得到小于10毫米，大于0.45毫米的合金1.282公斤，小于0.45毫米合金粉末0.025公斤，损失0.003公斤。将粉碎后的大于0.45毫米的合金装入有钼片衬里的钢桶中，并将其放入真空蒸馏罐内，真空蒸馏罐置于外热电阻炉中。蒸馏过程中保持真空蒸馏罐内压力低于1.33×10-2Pa(1×10-4mmHg)。用热电偶测量蒸馏温度。缓慢升温至860℃，在860℃保温2小时之后停止加热，保持罐内真空状态。当蒸馏罐冷却至300～500℃后，向罐内充入氩气至1大气压，再冷却至室温。从升温至蒸馏结束需15小时，得块状金属钕0.937公斤，镁0.322公斤。制得的钕中含Mg0.034%，Ca0.046%，Si0.014%，Cu＜0.0005%，Fe0.034%，O0.188%，La＜0.1%，Ce＜0.1%，Pr6.92%，Sm0.1%，其它稀土金属＜0.1%。
实例13.
电解制得的钕镁合金16.847公斤，其中含镁4.886公斤，破碎后总重16.685公斤，小于10毫米，大于0.45毫米的共16.500公斤，小于0.45毫米的粉末0.185公斤，损失0.162公斤。将破碎后粒度大于0.45毫米的合金装入有钼片衬里的钢桶中，并将其装入真空蒸馏罐内，真空蒸馏罐置于外热电阻炉中。蒸馏过程中保持罐内压力低于1.33×10-2Pa(1×10-4mmHg)。用热电偶测量蒸馏温度。缓慢升温至850℃，保温8小时之后，停止加热蒸馏罐，保持罐内真空状态。当蒸馏罐冷却至300～500℃后，向罐内充入氩气至1大气压，继续冷却至室温。从升温至蒸馏结束共需42小时，总计制得块状金属钕11.72公斤，镁4.775公斤。块状金属钕中Mg0.04%，Ca0.0091%，Fe0.034%，Si0.026%，Cu0.0005%，O0.053%。取6.403公斤块状钕在电弧炉中熔铸成锭，得到6.335公斤金属钕锭。钕锭中Mg0.04%，Ca0.0094%，Fe0.037%，Si0.025%，Cu0.0047%，O0.071%，La＜0.1%，Ce＜0.1%，Pr1.37%，Sm＜0.1%，其它稀土元素＜0.1%。
权利要求
1.一种通过制取钕镁合金，再蒸馏除去其中的镁制取金属钕的工艺方法，本发明的特征1)所说的制取钕镁合金的方法是以液态镁为阴极，石墨为阳极的电解法，电解质由氯化钕和氯化钾所组成，电解过程中电解质里的氯化钕的含量保持在10～45%(重量百分数)之间，其余为氯化钾；2)电解质的温度为790～1000℃；3)将电解法所得的钕镁合金用所说的蒸馏法除去金属镁，蒸馏除镁的条件是蒸馏罐内的压力保持在低于1.33Pa(1×10-2mmHg)，蒸馏温度为600～950℃。
2.根据权利要求
1制取金属钕的工艺方法，其特征是，所说的氯化钕中钕按其氧化物计，三氧化二钕/稀土氧化物的比为0.80～1.00。
3.根据权利要求
1、2制取金属钕的工艺方法，其特征是，所说的氯化钕在氯化铵存在下脱水，其条件是脱水温度为140～350℃，压力保持在低于2.80×104Pa(210mmHg)。
4.根据权利要求
3制取金属钕的工艺方法，其特征是，将每含1公斤氧化钕的氯化钕脱水时，加入0.05～0.5公斤氯化铵。
5.根据权利要求
4制取金属钕的工艺方法，其特征是，所说的加入氯化铵的量为0.2～0.4公斤。
6.根据权利要求
1制取金属钕的工艺方法，其特征是电解质中所说的氯化钕的含量保持在18～26%(重量百分比)之间，其余为氯化钾。
7.根据权利要求
1制取金属钕的工艺方法，其特征是，电解时阴极电流密度为1.0安培/厘米2～5.0安培/厘米2。
8.根据权利要求
7制取金属钕的工艺方法，其特征是，所说的阴极电流密度为2.7安培/厘米2～3.8安培/厘米2。
9.根据权利要求
1、6、8制取金属钕的工艺方法，其特征是，电解质的温度为850～870℃。
10.根据权利要求
1制取金属钕的工艺方法，其特征是，将制出的钕镁合金蒸馏除镁，其条件是蒸馏罐内的压力保持低于1.33×10-1Pa(1×10-3mmHg)，蒸馏温度为850～870℃。
11.根据权利要求
10制取金属钕的工艺方法，其特征是，蒸馏除镁后蒸馏罐保持真空状态冷却至300～500℃，充氩1大气压，再冷却至室温。
12.根据权利要求
11制取金属钕的工艺方法，其特征是，蒸馏分离钕、镁后，将镁凝固。
专利摘要
一种电解法制取钕镁合金，真空蒸馏该合金制取金属钕的工艺。制取钕的最佳条件为电解质由脱水氯化钕和氯化钾组成，电解过程中氯化钕在电解质中保持18～26％(重量百分数)，电流密度为2.7安培/厘米
文档编号C25C3/36GK86100333SQ86100333
公开日1987年8月5日 申请日期1986年1月21日
发明者李作顺, 杨广禄, 李宗安, 李振海, 杨志, 唐仁泽 申请人:北京有色金属研究总院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan