专利名称：一种富铈混合稀土金属的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种富铈混合稀土金属的制备方法，属于冶金技术领域。
背景技术：
现有的富铈混合稀土金属生产主要采用氯化物体系(REC13+KC1)做电解质，在温度为950±100°C条件下，通入直流电、加入氯化稀土反应制得。单一的稀土金属及其合金如金属镧、镨钕合金等采用氟盐体系(REF3+LiF)做电解质、在1000±100°C，通入直流电、力口入氧化稀土反应制得。前一种方法稀土工业称为“氯化物电解法”，生产步骤将氯化稀土(大于45% RE0)与氯化钾(42-45% RE0)按一定比例混合起弧加热至950°C，通入直流电，不断加入氯化稀土，钨阴极上析出金属滴落至瓷碗中，阳极产生氯气，定期将瓷碗夹出倒入锭模，冷却后清理检验、打磨、包装。缺点每生产I吨稀土金属大约产生0. 7吨氯气，回收困难、成本高、操作环境差。该工艺于2010年12月已被国家工信部下文淘汰。
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第二种方法稀土工业称为“氧化物电解法”，是目前富铈混合稀土金属生产的主流工艺。生产步骤将富铈混合氟化稀土与氟化锂(REF3+LiF或+BaF2)按一定比例混合起弧加热至1050°C，通入直流电，不断加入富铈混合氧化稀土，阴极上析出富铈混合金属滴落至钨等难熔金属接收器中，阳极产生氧气并与石墨反应产生二氧化碳，定期将液态金属取出倒入锭模，冷却后清理、检验、打磨、包装。缺点富铺混合稀土氧化物要从富铺混合稀土碳酸盐高温煅烧制得,成本高。综上所述，现有富铈混合稀土金属生产工艺存在的缺点是I)方法I工艺陈旧，稀土收率偏低约88%，产生大量氯气，治理成本高且不利于环保，现场操作环境差。2)方法2工艺先进，稀土收率高约95%，产生的尾气可在除尘、中和处理后达标排放。缺点富铈混合稀土氧化物要从富铈混合稀土碳酸盐高温煅烧制得，该工艺过程的成本为2000元/吨。
发明内容
本发明目的是针对现有富铈混合稀土金属生产工艺所存在的缺点，提出一种富铈混合稀土金属的制备方法。本发明的指导思想是用富铈混合稀土碳酸盐直接做电解原料，加入氟盐体系(REF3+LiF+CaF2)的电解槽中制得富铈混合稀土金属，来替代目前富铈混合稀土氧化物做电解原料。不需要将富铈混合稀土碳酸盐高温煅烧成稀土氧化物，可降低原料转化成本2000元/吨，工业推广前景远大。具体技术方案如下I.以富铈混合稀土碳酸盐为原料(经钕钐分组、提取镨钕之后的富铈混合稀土)，铺> 60wt*% ；2.富铈混合碳酸稀土经过100 300°C烘干至含水0. 5 3wt%后制块(原料略含少量的水有利于制块，制块后的原料加入到电解炉中可以有效减少挥损)；3.采用REF3+LiF+CaF2的氟盐体系做电解质，电解炉加热到960 1100°C温度后通入直流电，向电解炉中持续加入经烘干、制块的富铈混合稀土碳酸盐，发生电解反应，在电解炉的阴极上析出富铈混合稀土金属(引入氟化钙主要是降低熔盐熔点，氟化钙价格相对低廉且不易污染稀土金属)。在所述REF3+LiF+CaF2的氟盐体系中富铈混合稀土氟盐占75 98wt %、氟化锂占I 15wt*%、氟化I丐占I IOwt%。上述电解炉阴极上析出的富铈混合稀土金属滴落至难熔金属接收器(例如钨金属)中，阳极产生氧气并与石墨反应产生二氧化碳，定期将液态金属取出倒入锭模，冷却后清理、检验、打磨、包装。产生的尾气经过除尘、中和后排放。本发明的有益效果是本发明为生产高质量富铈混合稀土金属提供了一种新的方法。该方法经济、环保，是一种值得推广的方法。在生产上使用效果良好、操作简单。采用氟 盐体系富铈混合碳酸稀土作原料电解生产富铈混合稀土金属，可以降低原料成本2000元/吨，可以取得较好的经济效益，符合国家节能减排政策要求。
具体实施例方式在本发明的制备方法中电解炉采用4000A电解炉，采用氟盐体系、石墨材料作坩埚，难熔金属做阴极、接收器。实施例I将分组提取后的富铈混合碳酸稀土(铈> 60wt% )经烘干、制块，加入氟盐体系(富铺混合氟化稀土 75wt%,氟化锂15wt%,氟化I丐IOwt% )电解炉中，通入直流电，电流强度4000A，电压9V，温度1020°C，电解15天，制得富铈混合稀土金属，所得混合稀土金属的成分C < 0. 05wt%, 0 < 0. 05wt%, Fe < 0. 05wt%, RE > 99wt%，稀土收率为 95%，电耗9. 0度/kg金属，反应过程中产生的尾气采用布袋除尘、中和后排放。实施例2将分组提取后的富铈混合碳酸稀土(铈> 60wt% )经烘干、制块，加入氟盐体系(富铺混合氟化稀土 87wt%,氟化锂8wt%,氟化I丐5wt% )电解炉中，通入直流电，电流强度4000A，电压9. 3V，温度1030°C，电解15天，制得富铈混合稀土金属，所得混合稀土金属的成分C < 0. 05wt%, 0 < 0. 05wt%, Fe < 0. 05wt%, RE > 99wt%，稀土收率为 94%，电耗9. I度/kg金属，反应过程中产生的尾气采用布袋除尘、中和后排放。实施例3将分组提取后的富铈混合碳酸稀土(铈> 60wt% )经烘干、制块，加入氟盐体系(富铺混合氟化稀土 98wt%,氟化锂lwt%,氟化I丐Iwt% )电解炉中，通入直流电，电流强度4000A，电压9. 5V，温度1040°C，电解15天，制得富铈混合稀土金属，所得混合稀土金属的成分C < 0. 05wt%, 0 < 0. 05wt%, Fe < 0. 05wt%, RE > 99wt%，稀土收率为 94%，电耗9. 2度/kg金属，反应过程中产生的尾气采用布袋除尘、中和后排放。
权利要求
1.一种富铈混合稀土金属的制备方法，其特征是以铈> 60wt%的富铈混合稀土碳酸盐为原料，经过100 300°C烘干至含水0. 5 3wt%后制块；采用REF3+LiF+CaF2的氟盐体系做电解质，电解炉加热到960 1100°C温度后通入直流电，向电解炉中持续加入经烘干、制块的富铈混合稀土碳酸盐，发生电解反应，在电解炉的阴极上析出富铈混合稀土金属。
2.根据权利要求I所述的富铈混合稀土金属的制备方法，其特征是在所述REF3+LiF+CaF2的氟盐体系中富铈混合稀土氟盐占75 98wt%、氟化锂占I 15 七％、氟化隹丐占I IOwt%。
全文摘要
本发明涉及一种富铈混合稀土金属的制备方法，其特征是以铈＞60wt％的富铈混合稀土碳酸盐为原料，经过100～300℃烘干至含水0.5～3wt％后制块；采用REF3+LiF+CaF2的氟盐体系做电解质，电解炉加热到960～1100℃温度后通入直流电，向电解炉中持续加入经烘干、制块的富铈混合稀土碳酸盐，发生电解反应，在电解炉的阴极上析出富铈混合稀土金属。其优点是本发明的方法经济、环保，在生产上使用效果良好、操作简单。采用氟盐体系富铈混合碳酸稀土作原料电解生产富铈混合稀土金属，可以降低原料成本2000元/吨，具有较好的经济效益，符合国家节能减排政策要求。
文档编号C25C3/36GK102677098SQ201210152058
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月9日 优先权日2012年5月9日
发明者侯磊, 刘义, 孔向民, 尹祖平, 张天奇, 张志军, 张志宏, 徐志广, 李冬, 李志强, 梁行方, 琚建勇, 蔡曙光, 贾恩泽, 郭海涛 申请人:包头瑞达稀土材料有限公司, 包头瑞鑫稀土金属材料股份有限公司