[发明专利]一种含铝含钇元素的储氢合金及其制备方法

说明书

本发明属于储氢合金制备技术领域，具体公开了一种含铝含钇元素的储氢合金及其制备方法。本发明先将Ca、Al和钙热还原钇渣混合，进行反应，反应完成后浇铸，得到铝钇合金。然后将铝钇合金、La、Ce、Ni、Co、Mn和Zr混合进行高温熔炼，熔炼完成后真空退火得到含铝含钇元素储氢合金。本发明含铝含钇元素储氢合金的制备方法以钙热还原钇渣作为原料，降低了含铝含钇元素储氢合金的制备成本，同时保证了含铝含钇元素储氢合金的吸放氢性能、放电比容量和循环稳定性。

技术领域

本发明涉及储氢合金制备技术领域，尤其涉及一种含铝含钇元素的储氢合金及其制备方法。

背景技术

钙热还原工艺是生产铽、镝、钬、铒、镥和钇等熔点、沸点均高的重稀土金属的适用工艺。该工艺以稀土化合物和金属钙为原料，除了产出稀土金属外，还会产生大量的钙热还原渣。钙热还原渣的主要成分为氟化钙，并含有一定量的稀土，稀土以金属、氧化物和氟化物的形式存在。钙热还原渣是重要的重稀土二次资源，若能回收钙热还原炉渣中的稀土，对促进稀土资源的可持续发展、能源的节约和环境保护，具有重大意义。

目前，采用湿法冶金方法从钙热还原渣中提取稀土已经是比较成熟的工艺，产物主要是稀土氧化物(也可能是中间产物氯化稀土)。陈冬英等(陈冬英,欧阳红,卢能迪,真空钙热还原炉渣的综合利用研究[J],江西有色金属,2004,03:27-30)对含稀土5～7％的钙热还原炉渣采用混合酸浸出处理，其稀土回收率仅为65.41％，酸浸渣中仍含有2.28％左右的稀土。梁勇等(梁勇,黎永康,林如丹等,硅酸钠焙烧提取钙热还原稀土冶炼渣中稀土的研究[J],中国稀土学报,2018,36(6):739-744)开发了九水硅酸钠焙烧-盐酸浸出提取钙热还原稀土冶炼渣中稀土的方法，在原料与九水硅酸钠质量比1:1、焙烧温度850℃、焙烧时间2h、盐酸浓度4mol/L、酸浸温度60℃、酸浸时间1.5h和液固比11:1的条件下，稀土提取率达到99.05％。

钙热还原钇渣中REO(稀土总量)含量为15～20％，远高于其他钙热还原稀土渣中REO含量(一般为5～7％)，但由于氧化钇价格低廉(5N级氧化钇仅5万元/吨)，因而采用湿法回收氧化钇的工艺不具备经济优势。

在储氢合金的研究中，利用钇元素来改善储氢合金的性能具有重要的意义，能够提高放电容量和循环寿命，但是由于金属钇的制备过程复杂，导致钇价格昂贵(31万元/吨)，进而导致储氢合金的价格较高。

因此，如何提供一种含铝含钇元素的储氢合金及其制备方法，提高钙热还原钇渣的经济价值，降低储氢合金的制备成本是本领域亟待解决的难题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种含铝含钇元素的储氢合金及其制备方法，本发明解决了湿法回收氧化钇经济价值低和含钇储氢合金造价高的问题，还提高了储氢合金的放电比容量和循环稳定性能。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含铝含钇元素的储氢合金的制备方法，包括以下步骤：

1)将Ca、Al和钙热还原钇渣混合，进行反应，反应完成后浇铸，得到铝钇合金；

2)将铝钇合金、La、Ce、Ni、Co、Mn和Zr混合熔炼，然后真空退火得到含铝含钇元素储氢合金。

优选的，所述钙热还原钇渣中REO的质量分数为10～20％。

优选的，所述Ca、Al和钙热还原钇渣的质量比为0.5～1：3～4：10～15。

优选的，所述步骤1)中反应的温度为1200～1500℃，反应的时间为10～15min。

优选的，所述步骤2)中铝钇合金、La、Ce、Ni、Co、Mn和Zr的质量比为1～10：15～30：1～10：50～70：0.1～15：0.5～15：0.01～0.5。