[其他]制备稀土族金属或其合金的电解方法及实施这个方法的装置

说明书

本发明是关于电解稀土金属或稀土基合金熔融盐电解液的制备方法，以及实现这个工艺的装置。

本文叙述的稀土族（RE）这个术语，是指钇族和镧族元素中除了钐、铕、镱以外的任何一种元素。

目前，电解稀土金属氯化物的熔融介质，特别是电解钕的熔融介质时所存在的问题是产率很低。这是因为在稀土金属氯化物存在的情况下，金属的溶解度很高。这个方法，在T.KU    RITA（Denku    Kagaku，1967    35卷，第七期，496-501页）的论文中有描述。那篇论文提出，由氯化钕和氯化钾组成的熔融盐电解液，产率达不到20%纯钕。

本发明的第一个目的是，在实现工业规模条件下的电解方法制备稀土族金属。

本发明的第二目的是，提供适合工业规模的制备稀土基合金的工艺法。

最后，本发明的另一个目的是提供一个能具体实现上述工艺的装置。

为了这样的目的，按照本发明，电解稀土金属或稀土基合金与含有至少一种选自稀土族的金属和过度金属熔融盐液的制备工艺和特征是使用一种电解液至少包含一种稀土金属的氯化物，至少一种碱金属或碱土金属氯化物和至少一种碱金属或碱土金属的氟化物的电解液。

根据本发明特殊选用的具体装置，这个电解液至少含有锂作碱金属。

此外，本发明也涉及具体实现上述电解液工业的电解槽，其特征是含有一个贮罐，罐的底部伸进一个排放管，而管的内横断面小于贮罐的横断面。

根据本发明特殊具体装置，排放管对准罐的底部中心。

本发明的方法在工业化条件下，能够生产高纯度的金属或高稀土族金属含量的合金，并能得到超过80%的产率。

从下面的叙述以及使工艺得以实施的特定而非限制的具体装置，将能更容易地评价本发明的特点及优点。

图1是一个按照本发明的电解法的第一个具体装置的断面示意图。

图2是按照本发明的电解槽的第二个具体装置的断面示意图。

如上所述，本发明涉及稀土金属和稀土基合金的制备，特别应用于由氯化钕制备金属钕的方法，实际上，特别显著地提高了钕的产率。

本发明也涉及合金的制备，尤其是钕基合金的制备。

能用上述方法制备的合金，例如钕-镧，钕-铈、或钕-镨稀土族之间的合金或一种或多种稀土金属与从一组过渡族金属选择出的金属之间的合金。可以采用的过渡金属包括具有熔点高于电解槽熔融盐液温度的所有金属。例如，这温度可以在650℃-1100℃之间变化。铁、钴、镍和铬是这些过渡金属的实例，根据本发明，尤其能够制备以下合金：钕-铁，镧-铁，钕-镧-铁和镨-铁。

根据本发明，本工艺的第一步是制备金属形式的稀土金属氯化物，为了生产含有多元的稀土金属合金所采取第一步是制备含有每一种稀土金属氯化物混合的熔融电解液，这些氯化物含水量按重量计取最好应小于6%。

用于电解槽操作的电解液，除了稀土金属氯化物或氯化物之外，还应含有一种或多种的碱金属或碱土金属氯化物和一种或多种碱金属或碱土金属氟化物。

业已发现，用锂作碱金属是有利的。在电解液中存在卤化锂能明显地提高产率。

最后，依照本发明所采用的优选的实施例，电解液至少含有一种氟化锂和氯化锂。那样，通常得到最好的产率。

电解液中稀土金属氯化物或氯化物比率，按重量计可以在10%-70%之间变化，尤其是在15%和45%之间。

另外，碱金属或碱土金属氯化物或氯化物与一种氟化物或多种氟化物之间的重量比最好在1.5∶1与3∶1之间变化。

最后，使用至少含量为15%的一种氟化物或多种氟化物的电解液是有利的。

电解操作过程中，电解液的温度要高于电解液的熔融温度。

通常，电解液的温度是从650℃-1100℃，尤其是在700℃和900℃之间。

关于电解操作的详细条件，将在下文叙述。

关于电极，装置一般使用石墨阳极，阴极的性质可以按照所制备产物的类型而变化。

当制备一种纯稀土族金属时，最好使用钨作阴极。使用与制备的稀土族金属相同的材料作阴极也是可能的。同一类型的阴极常用于制备各种稀土金属组成的合金。

当制备一种含有过渡金属的稀土基合金时，阴极将是一个自耗的阴极，这个阴极是由过渡金属或所生产的同种稀土金属-过渡金属的合金制成的。