一种高纯稀土的熔盐电解生产工艺的制作方法

本发明属于稀土熔盐电解，具体涉及到一种高纯稀土的熔盐电解生产工艺。

背景技术：

1、目前，国内外生产稀土金属的方法主要为熔盐电解法。电解质体系主要分为稀土氯化物体系和稀土氟化物体系。由于稀土氯化物易吸水水解、生产效率低、污染环境，因此，稀土氯化物体系已逐渐被市场淘汰。稀土氟化物体系指的是lif-refx体系，其中lif增加熔体的电导率，refx增加稀土氧化物的溶解度，lif-refx的配比会改变熔盐电解质体系的熔化温度。而电解温度的高低会影响钼坩埚尖端放电的强弱。因此，找到合适的lif-refx配比对稀土的熔盐电解至关重要。

2、在熔盐电解过程中，熔盐电解稀土金属中的杂质来源主要有四个：稀土氧化物原料、电解槽和操作工具、石墨阳极、钼阴极棒和钼坩埚。稀土氧化物原料主要是铝、硅、钙等杂质的来源；电解槽和操作工具是杂质铁的主要来源；石墨阳极是碳的主要来源，钼阴极棒和钼坩埚是杂质钼的主要来源。因此，采用合适的原料、恰当的电解工艺对产品的纯度至关重要。

3、在熔盐电解过程中，通常采用钼坩埚来收集电解生成的液态稀土金属。在通电条件下，坩埚易发生尖端放电，使得金属钼进入到电解质熔体中，参与电解反应。这不仅加速了坩埚的损耗，还使得电解产品中有杂质钼的污染。

技术实现思路

1、本发明公开了一种高纯稀土的熔盐电解生产工艺，以解决现有技术的上述以及其他潜在问题中任一问题。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种稀土熔盐电解时防尖端放电产生的生产工艺，该生产工艺具体包括以下步骤：

3、s1)钝化钼坩埚的制备；

4、s2)配置电解质体系，并将电解质体系与s1)得到钝化钼坩埚置于石墨坩埚内；

5、s3)加热电解质体系，得到熔体，调节阴极棒与钼坩埚之间的距离、熔体温度、电解电压和电流，加入稀土氧化物，进行电解，得到高纯电解产品。

6、进一步，所述s1)中的具体步骤为：

7、s1.1)以4n钼粉为原料，将4n钼粉通过冷等静压压制成整体为圆柱体型的坩埚的压坯；

8、s1.2)再通过机械处理得到开口圆底坩埚的压坯，且内侧壁的端部至内侧壁的2/3高度为圆弧过渡面，所述过渡面到坩埚的内部底面为竖直面；

9、s1.3)最后进行烧结处理后的，得到钝化钼坩埚。

10、进一步，所述圆弧过渡面的弧度为60°；所述侧壁的厚度不小于3mm。

11、进一步，所述s2)中的具体工艺为：

12、s2.1)选取ref3-lif-baf2为电解质体系，按照设计配比分别称取ref3、lif和baf2；

13、s2.2)将s2.1)称取的物料ref3、lif和baf2加入到三维混料机，在一定的转速搅拌一段时间，即得到电解质体系；

14、s2.3)先将s1)得到的钝化钼坩埚置于石墨坩埚的内部中心位置，再将s2.2)配置的电解质体系加入石墨坩埚内。

15、进一步，所述s2.1)中的电解质lif、ref3配比满足lif-ref3相图中的共晶点成分的±1％，baf2占电解质总质量的1％。

16、进一步，所述s2.2)中的转速为：150～300rpm，搅拌时间为：12～24h。

17、进一步，所述s3)的具体工艺为：

18、s3.1)对所述电解质体系进行加热，使电解质体系熔化，得到熔体；

19、s3.2)根据所述熔体的液面高度h1、阴极棒浸入所述熔体的深度h2和钝化钼坩埚的高度h，计算得到阴极棒与钼坩埚之间的距离h2，h2＝h1-ht-h，h2≥10cm；

20、s3.3)将熔体的温度降低至t，加入稀土氧化物，调节电压电流，进行电解，即得到高纯稀土；

21、t取值为：t≧电解质的熔化温度tm1，且t≧稀土金属熔点温度tm2+30℃。

22、进一步，所述阴极棒的材质为钼。

23、进一步，所述高纯稀土的纯度不低于99.3％，相较于常规工艺，钼杂质的含量降低69％以上。

24、一种高纯稀土，所述高纯稀土采用上述的生产工艺制备得到。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于采用上述方法，本发明通过优化氟化稀土与氟化锂的配比，使得其成分在共晶成分附近，降低了电解质体系的熔化温度，降低电解温度，因而减弱了钼坩埚的尖端放电作用，提高了产品纯度；

26、通过一种侧壁为光滑曲面的钼坩埚，进一步降低了钼坩埚的尖端放电作用，提高了稀土产品纯度；而且可以降低钼坩埚的损耗，延长使用寿命，同时降低能耗。

技术特征：

1.一种高纯稀土的熔盐电解生产工艺，其特征在于，所述生产工艺具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述s1)中的具体步骤为：

3.根据权利要求2所述的生产工艺，其特征在于，所述圆弧过渡面的弧度为60°；所述侧壁的厚度不小于3mm。

4.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述s2)中的具体工艺为：

5.根据权利要求4所述的生产工艺，其特征在于，所述s2.1)中的电解质lif、ref3配比满足lif-ref3相图中的共晶点成分的±1％，baf2占电解质总质量的1％。

6.根据权利要求4所述的生产工艺，其特征在于，所述s2.2)中的转速为：150～300rpm，搅拌时间为：12～24h。

7.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述s3)的具体工艺为：

8.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述阴极棒的材质为钼。

9.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述高纯稀土电解产品的纯度不低于99.3％，钼杂质含量降低至少69％。

10.一种高纯稀土，其特征在于，所述高纯稀土采用如权利要求1-9任意一项所述的生产工艺制备得到。

技术总结本发明属于稀土熔盐电解技术领域，具体涉及到一种高纯稀土的熔盐电解生产工艺，该生产工艺的步骤为：钝化钼坩埚的制备；配置电解质体系，并将电解质体系钝化钼坩埚置于石墨坩埚内；加热电解质体系，得到熔体，调节阴极棒与钼坩埚之间的距离、熔体温度、电解电压和电流，加入稀土氧化物，进行电解，得到高纯电解稀土产品。本发明的生产工艺采用钼坩埚钝化、低温熔盐电解、增大阴极棒与钼坩埚之间距离的方法，降低了熔盐电解过程中钼坩埚表面的尖端放电，杜绝了钼污染，提高了电解产品的纯度。技术研发人员：习瑶瑶,谌日葵,洪明,李诵斌,李阁平受保护的技术使用者：江西铜业技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29