專利名稱：電池專用新型混合稀土金屬材料的制作方法
電池專用新型混合稀土金屬材料技術領域 本發明涉及一種氯化物熔鹽電解電池專用新型混合稀土金屬 材料。屬于稀土金屬材料領域。
背景技術：
近年來隨著鎳氫電池技術的發展，對作為其主要原料的混合 稀土金屬的鈣、鎂、鋅、鈉、鐵、釷、氟、碳、磷、硫等雜質含量提出了 更低的限制。常規的電池用混合稀土生產方法雖然能有效的去除鈣、鎂、 鋅、鈉、鐵、釷、氟，不能有效的去除碳、磷、硫等雜質，因此需要在不 打亂常規生產電池級混合稀土金屬工藝和有效去除鈣、鎂、鋅、鈉、鐵、 釷、氟的基礎上，急需一種有效去除碳、磷、硫的電池專用新型混合稀土 金屬的方法。本發明目的提供一種氯化物熔鹽電解電池專用新型混合稀土金屬 的方法，其特點是在有效的去除鈣、鎂、鋅、鈉、鐵、釷、氟的基礎上，C《0.02%， P《0.02%， S《0.005%;獲得這種電池用新型混合稀土材料的 方法是帶有FeCoNiSiB表面鍍層的水冷銅坩堝中，配用適當的鉬陰極，電 解溫度900—100(TC，電解時間1.5小時。本發明特別適用于低碳、低磷、 低硫、低鈣、低鎂、低鋅、低鈉、低鐵、低釷、低氟的電池級混合稀土金 屬、高純單一稀土金屬的生產，產量大、收率高，本發明的制備方法屬于 稀土熔鹽電解技術領域。稀土熔鹽電解可分為氯化物熔鹽電解和氧化物熔鹽電解.氯化物熔 鹽電解設備簡單、操作方便、易于掌握，且電解槽的結構材料容易解決， 故為目前制取稀土金屬的基本方法。稀土氯化物熔鹽電解制取混合混合稀 土金屬是以氯化稀土為原料，氯化鉀為主要熔鹽組分。電解設備普遍采用圓形石墨坩堝電解槽，在850—890。C的電解溫度下，氯化鉀呈熔解狀態， 無水氯化稀土熔于其中形成熔融的電解質。石墨坩堝電解槽是以石墨坩堝 本身作陰極，與直流電源正極連接；上掛鉬棒作陰極，與直流電源負極連 接并插入用作金屬接受器的瓷皿中。電解時，氯化稀土被分解，在陰極上 不斷析出稀土金屬，在陽極上不斷放出氯氣。隨著電解的進行，氯化稀土 逐漸被消耗，需要連續向電解槽內加入氯化稀土，并定期取出稀土金屬， 以維持電解生產的正常進行。現在，生產普通或電池極混合稀土的廠家， 大多采用這種圓形石墨坩堝電解槽，電解的某些工藝條件如溫度和時間沒 有隨氯化稀土原料中稀土元素(鑭、鈰、鐠、釹)配分的改變而調整，故 電解槽功率較小，產率較低，電流效率僅為64%左右，稀土金屬收率不 到90%。
發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的是為了解決現有的圓形石 墨坩堝電解槽的產率低、減少析出金屬的溶液損失和二次作用、減低混合 稀土金屬C、 P、 S等雜質元素，提高電流效率和稀土金屬收率，設計了 一種氯化物熔鹽電解電池專用新型混合稀土金屬和高純單一稀土金屬材 料及其生產方法。為此，本發明的技術方案是 一種氯化物熔鹽電解電池專用新型混合稀土金屬和高純單一稀土金屬材料及其生產方法，其特征在于在有效的去除鈣、鎂、鋅、鈉、鐵、釷、氟的基礎上，C《0.02%， P《0.02%， S《0.005%; 它包括無水氯化稀土原料制備、熔鹽電解，其特征在于工藝條件為電解質 中稀土濃度為29—33%，氯化稀土加料速度l一2Kg/min電解溫度 900—100(TC，電解時間1.5小時/爐。所述的電池級混合稀土金屬和高純單一稀土金屬所用的電解槽，其特 征在于陽極為水冷銅坩堝，陰極為鉬棒。所述的水冷銅坩堝電解槽，其特征在于陰極電流密度為16.2—17.8 A/cm2 ，陽極電流密度為1.25—1.4 A/cm2,電流強度為 4550—7850A。
具體實施方式
本發明通過以下步驟實現的首先是制備電池級混合稀土金屬所需要 的無水氯化稀土原料，粉碎后與氯化鉀按配比逐漸加入帶有水冷的銅制坩 堝電解槽內，通過升溫熔融，隨著溫度和電解質液面的升高，電解質濃度 也隨之不斷增大。當由解質中稀土濃度達到29—33%，溫度升至90(TC以 上時，插入陰極，調整槽電壓、電流，使電解溫度控制在900—1000。C范 圍內，每隔1.5小時取出一次，使電解得以繼續穩定的進行，隨著電解過程 的正常進行，稀土金屬不斷在陰極上析出，落入陰極下端金屬接受器瓷皿 中。其特征在于工藝條件為電解質中稀土濃度為29—33%，氯化稀土加料 速度1—2Kg/min電解溫度900—100(TC，電解時間1.5小時/爐。本發明根據生產電池級混合稀土金屬和鑭、鈰、鐠、釹單一金屬，稀 土元素的配分有所改變，其熔融點升高，故電解溫度為900—100(TC。本發明對電解槽陰極作了增長改變，陰陽極的級間距離相應增大，金 屬從陰極區轉向陽極區的過程較困難，這樣就可以減少析出金屬的溶解損 失。同時，每爐的電解時間為1.5小時；這樣也可減少析出金屬的二次作用和溶解損失，又因為電解槽的深度適宜，電解過程中，陽極產生的氣體 仍然容易逸出，電解質由四周向當中翻動，循環性好，電解溫度和稀土濃度比較均勻，電解進行正常，加料速度1—2Kg/min相應產量也大大提高。 本發明陽極用水冷銅坩堝電解槽，避免了石墨坩堝電解槽對熔鹽的污 染，提高了稀土合金或單一稀土金屬的純凈度。其特征在于陰極電流密度 為16.2—17.8A/cm2，陽極電流密度為1.25—1.4 A/cm2,電流強度為 4550—7850A。下面結合實施例對本發明作進一步描述 實施例1:6200安培水冷銅坩堝電解槽串聯五臺為一個系列，帶有FeCoNiSiB表 面鍍層的水冷銅坩堝電解槽內徑400毫米、槽深為460mm，配用直徑分別 為45和35mm的兩種規格鉬棒陰極。稀土濃度29%，電解溫度1000。C， 電解時間每爐1. 5小時，加料速度1Kg/min,平均爐產量98 Kg。 實施例2:7300安培帶有FeCoNiSiB表面鍍層的水冷銅坩堝電解槽串聯五臺為一 個系列，水冷銅坩堝電解槽內徑400mm、槽深為460mm，配用直徑分別為 45和35mm的兩種規格鉬棒陰極。稀土濃度33%，電解溫度1000°C，電 解時間每爐1. 5小時，加料速度1.5Kg/min，平均爐產量146 Kg。以上所述，僅是本發明的較佳實施方式，不應被視為對本發明范圍的 限制，而且本發明所主張的權利要求范圍并不局限于此，凡熟悉此領域技 藝的人士，依照本發明所披露的技術內容，可輕易思及的等效變化，均應 落入本發明的保護范圍內。
權利要求
1. 一種電池專用新型混合稀土金屬材料，其特征是它是一種氯化物熔鹽電解電池專用新型混合稀土金屬和高純單一稀土金屬材料，在有效的去除鈣、鎂、鋅、鈉、鐵、釷、氟的基礎上，C≤0.02％，P≤0.02％，S≤0.005％；
2、 權利要求1所述的電池專用新型混合稀土金屬和高純單一稀土金 屬的生產方法，它包括無水氯化稀土原料制備、熔鹽電解，其特征在 于工藝條件為電解質中稀土濃度為29—33%，氯化稀土加料速度 1—2Kg/min電解溫度900—IOO(TC，電解時間1.5小時/爐的生產方法。
3、 權利要求2所述的生產方法所用的電解槽陽極，其特征在于陽極 為帶有FeCoNiSiB表面鍍層的水冷銅坩堝，陰極為鉬棒。
4、 權利要求3所述的電解槽陽極，其特征在于陰極電流密度為 16.2—17.8A/cm2，陽極電流密度為1.25—1.4 A/cm2，電流強度為 4550—7850A。
全文摘要
一種電池專用新型混合稀土金屬材料，其特點是在有效的去除鈣、鎂、鋅、鈉、鐵、釷、氟的基礎上，C≤0.02％，P≤0.02％，S≤0.005％；其生產方法的特點是帶有FeCoNiSiB表面鍍層的陽極水冷銅坩堝中，配用適當的鉬陰極，電解溫度900-1000℃，電解時間1.5小時。陰極電流密度為16.2-17.8A/cm<sup>2</sup>，陽極電流密度為1.25-1.4A/cm<sup>2</sup>，電流強度為4550-7850A。本發明適用于低碳、低磷、低硫、低鈣、低鎂、低鋅、低鈉、低鐵、低釷、低氟電池級新型混合稀土金屬、高純單一稀土金屬的生產，產量大、收率高。
文檔編號C01F17/00GK101214987SQ20071000001
公開日2008年7月9日 申請日期2007年1月4日 優先權日2007年1月4日
發明者勇 余, 淵 吳, 崔計苓, 昊 楊, 梁乃茹, 段遠征, 胡滿珠, 郎美琴, 閆惠波, 雷衛武, 躍 韓 申請人:浩華科技實業有限公司