[其他]一种连续电解生产金属钕及钕铁合金的槽型结构

说明书

本发明是用氧化钕或镨钕富集物电解法连续生产金属钕及钕铁合金的一种槽型结构。

通常的电解槽结构，阳极采用石墨、碳棒，阴极采用钼棒，钨棒或铁棒，金属接受器采用氧化镁、氧化铍、氧化锆或萤石、钼坩埚等材料，有的电解槽还采用密封装置和氩气保护，或需辅助加热。例如，从溶于氟化物盐浴中的氧化稀土电解制取金属钕，采用的电解槽就是石墨坩埚、二根石墨棒阳极和一根钨棒阴极，电解是在保护气氛下进行，电解温度需通过阳极供给辅助交流电来维持。发明人曾于1977年进行过在氟化物体系中电解混合稀土氧化物制取混合稀土金属的扩大试验，采用石墨槽体、带有凸缘的石墨筒阳极和钼棒阴极，以碳化钙坩埚作金属接受器，电解槽底部用硅碳棒辅助加热（熔盐电解稀土氧化物制取稀土金属，“稀土”，1980年第二期，第45～51页），由于电解槽结构设计不合理，金属接受器材质不耐高温腐蚀，致使电解26小时被迫中断试验。

本发明的目的是为电解制取金属钕及钕铁合金提供一个能实现连续生产、金属直收率高和成本低的槽型结构。

附图为电解槽结构示意图。图中1为耐火砖，2为保温砖，3为石棉，4为凸缘石墨阳极，5为钼棒阴极，6为钼金属接受器，7为石墨槽，8为碳粒，9为导电板。

本发明的要点在于采用抗高温和耐腐蚀的石墨槽来盛置熔融盐浴，石墨槽放在由石棉板、保温砖和耐火砖做成的砌体内。在石棉板与石墨槽之间填充一层碳粒，其作用在于使石墨槽外壁不易发生氧化，并形成还原气氛的保护层。电极装置由一个带有凸缘的石墨筒阳极和一根钼棒阴极构成（生产钕-铁合金时采用铁棒阴极）。阳极与槽体的距离为3～5厘米，阳极与金属接受器的距离为2.5～3.5厘米。石墨筒阳极下部浸没在盐浴中，钼棒或铁棒阴极从石墨筒阳极中心垂直插入盐浴中，在槽底正对钼阴极下端放置一个不易与电沉积金属起作用的高熔点金属钼接受器，收集从阴极析出的金属。

本发明与已有技术相比，槽型结构合理，槽体寿命长，保温效果好，电解过程完全自热进行，不需要辅助加热，电能消耗低。采用敞开式电解槽，不需要保护气氛，操作简单易行，不仅适用于生产金属钕与钕铁合金，也同样适用于生产镧、铈、镨及其合金。

发明人曾进行过1000～1100安培规模的制取金属钕的扩大实验。采用敞开式石墨电解槽，一个带有凸缘和导电板的阳极筒、一个钼棒阴极和一个钼坩埚接受器，阳极与槽体的距离为3～5厘米，阳极与金属接受器的距离为2.5～3.5厘米，槽体外部是由碳粒层、石棉层、保温砖和耐火砖组成的保温结构，连续电解14天，加氧化钕418公斤，得金属钕329公斤。取得了以下技术经济指标：

电流效率≥65%

稀土直收率≥95%

电能单耗＜12度电/公斤金属