CN1091158C - 镧镨铈混合稀土金属及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种镧镨铈混合稀土金属及其生产工艺，其中，镧镨铈混合稀土金属的配分为：镧78～86%，镨4～12%，铈5～15%，钕＜1%，稀土金属总量为99～99.5%，杂质总量为0.5～1%；其生产工艺采用熔盐电解法，电解液是RECl3-KCl混合熔盐，其中，原料RECl3是提钕、提铈并分除Sm、Eu、Gd后剩下的含水镧镨铈混合氯化稀土，电解后所得产物出炉后经铸锭、包装得成品镧镨铈混合稀土金属，炉渣和氯气回收。本发明生产工艺原料成本低，经济技术指标高，产品广泛用于冶金领域和贮氢合金等新材料。
Description
本发明涉及稀土金属领域，特别是涉及一种镧镨铈混合稀土金属及其生产工艺。
稀土金属分为两大类，其一是混合稀土金属，其二是单一稀土金属。混合稀土金属的生产我国几乎全部采用稀土氯化物电解法，普通混合稀土金属一般以原矿稀土配分的氯化稀土作原料，采用熔盐电解法，电解质组成为KCI-RECI3，以石墨做阳极，钼棒或钨棒做阴极，对于1000A的电解槽采用石墨坩埚兼作阳极，瓷坩埚作金属接受器，电解温度一般为870～920℃，电流效率为40～50％，直收率为80～85％。而随着稀土金属应用领域的发展，氧化钕和氧化铈的消费市埸不断扩大，需求量急剧增长，它们的价格比普通的混合稀土高得多，已成为稀土氧化物的主导产品，而提钕、提铈后剩下的大量镧镨铈混合稀土成为钕、铈生产中的副产物，大量堆积的这种“下脚料”，已成为严重影响稀土产业平衡发展的制约因素。
本发明的目的在于提供一种利用钕、铈生产中的副产物，即提钕、提铈后的剩下的大量镧镨铈混合氯化稀土为原料，生产性能优良的镧镨铈混合稀土金属及其生产工艺。
本发明镧镨铈混合稀土金属中按重量％计，混合稀土金属的总量为99～99.5，杂质总量为0.5～1，其稀土配分为：
镧 78～86％
镨 4～12％
铈 5～15％
钕 0.01＜1％其中，杂质成分包括铁、硅、碳、硫和磷。
本发明镧镨铈混合稀土金属的生产工艺采用熔盐电解法，电解液是REC13-KCl混合熔盐，其中，原料REC13是提钕、提铈、分除Sm、Eu、Gd后的含水镧镨铈混合氯化稀土，水分含量小于28％，化学成分按重量％表示如下：
REO ≥46
NH4CI 3～5
SO4 2- ＜0.03
PO4 3- ＜0.01
Fe2O3 ＜0.07REO中稀土配分是：
La2O3/REO 78～86
CeO2/REO 5～15
Pr6O11/REO 9～12
Nd2O3/REO ＜1
Sm2O3/REO ＜0.03其生产过程是，因氯化稀土易吸潮，电解加料时易喷溅和造渣，宜将原料在湿度小于45％的环境下粉碎至粒度小于3mm，并于此湿度环境条件下保存，然后果用传统的熔盐电解方式进行电解，以石墨坩埚盛电解液兼作阳极，钨棒作阴极，电解液为RECI3∶KCI＝60～68∶32～40，即控制电解液中REO浓度为21～25％，调整电解过程中电解电压为10～18V，电流1000～1100A，电解温度900～940℃，并随时清理阴极，在直流电埸的作用下，RE3+在阴极得电子还原成稀土金属，汇集于阴极下端的瓷皿中，电解后取出瓷皿，将电解产品铸锭、包装得成品镧镨铈混合稀土金属，炉渣和氯气采用传统方式回收。电解一般采用多组单槽串联。本生产工艺的经济技术指标如表1所示。
本发明镧镨铈混合稀土金属的优点在于其还原性强于普通混合稀土金属对钢铁和有色金属中的氢除去能力大于普通混合稀土，与普通混合稀土金属相比对铝硅合金变质细化能力更好。主要用作钢铁及有色金属的添加剂，生产稀土合金，以及生产贮氢合金，用作镍氢电池负极材料，其电化学容量比用普通混合稀土金属做成的合金高；本发明镧镨铈混合稀土金属生产工艺的优点在于由于原料采用提铈、提钕后的“下脚料”，其价格大幅度下降，与普通混合氯化稀土相比价格下降30％以上，同时由于本生产工艺比普通混合稀土金属的电流效率提高15％以上，比目前最高回收效率提高2％以上，单耗降低0.1～0.3吨氯化稀土结晶料/每吨金属，故产品价格亦低，采用该种原料主要是解决了提铈、提钕后副产物大量堆积且迫切需要解决的大问题，有利于稀土产业的平衡持续发展，同时提供了性能优良而又廉价的镧镨铈混合稀土金属，为创造性能更优越的新型稀土有色金属、稀土处理钢和稀土贮氢合金等新型材料提供了物质基础。
下面详细说明本实用新型实施例。
实施例1：采用单槽电解，以氯化钾和氯化稀土为电解液，消耗镧镨铈混合氯化稀土结晶7.7公斤，电解液中REO浓度为25％，调整电解过程中电解电压为16～18V，电流1100A，电解温度920～940℃，电解2小时，得镧镨铈混合稀土金属产品2.8公斤。电流效率73.5％，收率93％。混合稀土总量和稀土配分如表2所示。
实施例2：采用3槽串联，共2组进行电解，以氯化钾和氯化稀土为电解液，消耗镧镨铈混合氯化稀土结晶19.7吨，电解液中REO浓度为21～25％，调整电解过程中电解电压为16～18V，电流1030～1070A，电解温度900～940℃，电解40天，共960小时，得镧镨铈混合稀土金属产品7.063吨，电流效率67.5％，收率92％。混合稀土总量及稀土配分如表2所示。表1：本发明与普通混合稀土金属的主要经济技术指标对比
表2：镧镨铈混合稀土金属总量及稀土配分
| 混合稀土金属种类 | 单耗氯化稀土结晶料吨/每吨金属 | 稀土收率％ | 电流效率％ |
| 本发明 | ＜2.8 | ＞92 | ＞65 |
| 普通混合稀土金属 | 2.9～3.1 | 80～90 | 45～50 |
| 混合稀土总量％ | 杂质％ | 稀土配分％ | ||||
| 镧 | 镨 | 铈 | 钕 | |||
| 实施例1 | 99.68 | 0.32 | 81.1 | 9.1 | 9.5 | 0.3 |
| 实施例2 | 99.59 | 0.41 | 84.2 | 10.1 | 5.6 | 0.41 |
Claims (4)
1、一种镧镨铈混合稀土金属，按重量％计，混合稀土总量为99～99.5，杂质总量为0.5～1，其特征在于混合稀土金属的稀土配分表示如下：
镧 78～86％
镨 4～12％
铈 5～15％
钕 0.01～1％
2、一种如权利要求1所述的镧镨铈混合稀土金属的生产工艺，采用熔盐电解法，电解液是REC13-KCI混合熔盐，其特征在于，原料RECI3是提钕、提铈并分除Sm、Eu、Gd后的含水镧镨铈混合氯化稀土，水分含量小于28％，粒度小于3mm，化学成分按重量％计表示如下：
REO ≥46
NH4CI 3～5
SO4 2- ＜0.03
PO4 3- ＜0.01
Fe2O3 ＜0.07REO中稀土配分是：
La2O3/REO 78～86
CeO2/REO 5～15
Pr6O11/REO 4～12
Nd2O3/REO ＜1
Sm2O3/REO ＜0.03电解过程中控制电解电压为10～18V，电流1000～1100A，电解温度900～940℃，并调整电解液中REO浓度为21～25％，电解后所得产物出炉后经铸锭、包装得成品镧镨铈新型混合稀土金属，炉渣和氯气按常规回收。
3、如权利要求2所述的镧镨铈混合稀土金属的生产工艺，其特征在于原料镧镨铈混合氯化稀土的粉碎及储存环境湿度小于45％。
4、如权利要求2所述的镧镨铈混合稀土金属的生产工艺，其特征在于原料镧镨铈混合氯化稀土和氯化钾中的SO4 2-含量＜0.03％。
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