[发明专利]一种含无水氯化镁和/或无水稀土氯化物熔体的保护方法

说明书

本发明公开了一种含无水氯化镁和/或无水稀土氯化物的熔体的保护方法，包括以下步骤：S1.将被保护的含无水氯化镁和/或无水稀土氯化物熔体盛放在容器中，容器进行密封以保持熔体上部空间的高度以及熔体和其上部空间的体积比；S2.将被保护的含无水氯化镁和/或无水稀土氯化物熔体加热，在其上部空间形成保护性气氛；S3控制保护性气氛的逸出容器的速率，实现对含无水氯化镁和/或无水稀土氯化物熔体的保护。通过所述方法可以在相对简单的工艺条件下对高温熔体进行持续保护以抑制水解，对设备密封性要求低，可以实现对熔体流动时动态实时保护，并且保护气氛的自产生和自修复保证了高温熔体的高纯度。

技术领域

本发明涉及一种熔体的保护方法，具体涉及一种含无水氯化镁和/或无水稀土氯化物熔体的保护方法。

背景技术

含无水氯化镁和/或无水稀土氯化物熔体可以作为电解制备金属镁或稀土镁合金的原料，也可以作为熔盐还原法制备稀土镁合金的原料，是一种制备单质金属和合金的重要化工原料。然而，该熔体中的无水氯化镁和/或无水稀土氯化物高温很容易和空气中的水蒸气和氧气发生反应，生成严重影响电解或还原过程的水解产物。当采用电解法制备金属镁或镁合金时，当熔体中无水氯化镁和/或无水稀土氯化物中水解产物与相应无水氯化物的质量比大于0.1%时，会严重影响电解过程的平稳进行，导致最终产品的成分无法精确控制，不能应用最先进的多极槽；当采用熔盐还原法制备镁合金时，当熔体中无水氯化镁和/或无水稀土氯化物中水解产物与相应无水氯化物的质量比大于0.5%时，严重增加了合金元素的化学损耗（例如，无水氯化镁的水解产物氧化镁和稀土氯化物发生反应，造成昂贵稀土的化学损耗MgO+RECl₃=MgCl₂+REOCl），导致合金中氧化物夹杂含量大，并造成合金制备成本很高。因此，采用电解法或熔盐还原法制备单质镁或稀土镁合金的关键环节是含无水氯化镁和/或无水稀土氯化物熔体的保护。目前，高温熔体的保护方法有：

（1）熔剂覆盖保护。熔剂覆盖保护是将固态盐类混合物覆盖在被保护熔体表面，阻止熔体与空气的接触，从而保护熔体不与空气中的氧气和水蒸气发生高温水解反应。例如，发明专利CN1162562C所述，将含有NaCl、KCl、（La, Ce）F₃、CaCO₃、Na₃AlF₆和Na₂B₄O₇的熔剂加入铝-铅合金熔体，利用熔剂密度小和覆盖性好的特点，对该熔体进行高温保护，将铅的挥发和烧损量下降到1%的水平。然而，熔剂很难与所保护的熔体完全分离，从而在熔体中形成熔剂夹杂；熔剂在使用前须经过严格的干燥处理和纯化处理，以防止增加下部熔体的水解或直接污染下部熔体；熔体在流动过程中覆盖熔剂很容易被撕扯破坏，使得熔体暴露于空气中，无法实施有效地动态持续保护。

（2）抽真空保护。将盛装熔体的容器进行抽真空操作，以此隔绝熔体与空气的接触，保证熔体中组分不与空气中的氧气和水蒸气发生反应。例如，文献“真空法排放氯化镁在海绵钛生产上的应用”（作者：孙天生，阎守义；期刊：《轻金属》，2017年第3期）中所述，该真空系统包括保温真空抬包、吊钩秤、真空管道、三向阀、金属软管和抽真空泵，熔体采用真空法排放，降低了高温熔体水解的几率。然而，该方法需要使用昂贵的高温真空系统，并且增加了操作的难度。除此之外，管道和熔体盛放容器还需在高温保证非常好的密闭性。

（3）惰性气体保护。气体保护是将惰性气体覆盖在熔体表面，阻止内部熔体与空气中氧气和水蒸气的接触而获得保护。如将高纯氩气通入盛装熔体的容器中，利用氩气比空气密度大的特点，将高温熔体与空气进行隔绝。然而，该惰性保护系统需要有非常好的高温密封性，一旦容器发生气体泄漏，则高温熔体依然会发生严重水解。