[发明专利]一种稀土电解槽用稀土氮化物材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种稀土电解槽用稀土氮化物材料及其制备方法和应用，属于稀土金属制备技术领域。本发明在含氮气氛中将稀土金属进行氮化，所制备的稀土氮化物材料耐高温、抗熔盐腐蚀且抗氧化性能强，且带入杂质离子影响稀土金属产品，符合稀土熔盐电解槽要求的材料。

技术领域

本发明涉及稀土金属制备技术领域，尤其涉及一种稀土电解槽用稀土氮化物材料及其制备方法和应用。

背景技术

稀土是一类元素的代名词，于18世纪末被发现，代表着元素周期表中的镧系元素和钪、钇等十七种金属元素。因具有独特的物理化学性质备受关注，稀土被广泛应用于冶金、军工、机械、交通工具(飞机、汽车等)以及新材料等众多方面。熔盐电解法是目前制备稀土金属或者稀土及金属合金比较常用的方法。顾名思义，熔盐是将氯化物、氟化物及氧化物(固态或粉末状)的盐类变为熔融状态作为反应熔体，对熔融的熔盐外加电压或电流，使熔盐中离子发生定向移动，金属阳离子在熔盐中阴极被还原，阴离子在阳极被氧化，进而实现能量之间的转换，此方法具有设备简单、方便操作、规模化程度高、连续性好以及流程短的特点。

目前，氟化物体系下稀土熔盐电解是最主要生产稀土金属或者合金的工艺，其原理是高温条件下，氧化稀土溶解于REF₃-LiF熔体中，氧化稀土在熔体中的溶解度一般为2％～5％，溶解的氧化物随之发生电离：

RE₂O₃→RE³⁺+3O²-；

在直流电作用下，稀土阳离子和氧阴离子分别向阴极、阳极方向迁移，稀土阳离子在阴极上进行放电反应：

RE³⁺+3e→RE；

氧阴离子在阳极上进行放电反应：

20^2-+4e→O₂

2O^2-+C-4e→CO₂

O^2-+C-2e→CO

总反应式为:RE₂O₃+3C＝2RE+3CO

RE₂O₃+1.5C＝2RE+1.5CO₂

然而，在高温电解温度1000～1060℃条件下，氟化物的腐蚀以及氧化区的氧化性，很难有符合稀土熔盐电解的电解槽内壁和槽底需要的筑炉材料。通常情况下，只能用耐高温和抗腐蚀性能较好的石墨碳材料用于稀土电解槽。但是，石墨碳材料消耗大、氧化损失快以及高温下会与熔盐中的稀土金属发生反应等诸多缺点给稀土熔盐电解带来很多的问题，其结果是造成稀土金属产品含碳超标，电解槽早期破损，寿命降低等。

随着稀土熔盐电解槽的大型化发展，急切需要寻找符合稀土熔盐电解槽要求的材料，既能耐高温、抗熔盐腐蚀且抗氧化性能强，又能不带入杂质离子影响稀土金属产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稀土电解槽用稀土氮化物材料及其制备方法和应用，所制备的稀土氮化物材料耐高温、抗熔盐腐蚀且抗氧化性能强，且不带入杂质离子影响稀土金属产品。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种稀土电解槽用稀土氮化物材料的制备方法，包括以下步骤：

将稀土金属粉在含氮气氛中进行氮化，得到稀土氮化物材料。

优选的，所述稀土金属粉的制备方法包括：在惰性气氛中，将稀土金属进行切屑，得到稀土金属粉；所述惰性气氛为氩气气氛或氮气气氛。