[其他]无水氯化稀土的制备及其电解

说明书

本发明属于制取无水氯化稀土及其电解制备稀土的方法。

熔盐电解稀土氯化物制备稀土金属时，原料中的水和水不溶物（脱水时水解产物）对电解的影响很大，为提供较好的电解原料，对无水氯化稀土制备工艺曾进行了不少研究。

目前，国内电解生产稀土金属，以结晶氯化稀土（RECl₃·6H₂O）为主要原料，用减压、加热脱水法制取脱水氯化稀土，其工艺过程是：将结晶氯化稀土盛于搪瓷盘，装入用钢板作成的脱水炉（内径1500毫米，长4500毫米）中，脱水炉上半部用石棉保温，下半部用煤气加热，由真空泵抽气减压脱水。该工艺每炉投料量为1.4吨，表观最高脱水温度＜250℃，但炉内温度不均匀，生产周期较长（2.5～3天），不能连续生产，产品中含有5%水，10～15%水不溶物，用它电解稀土金属，电流效率低，电耗和原材料消耗大。

通常电解原料的加入方法，是将块状脱水氯化稀土倒入电解槽，这不仅使电解槽温度急剧降低，破坏正常电解，而且在原料中的水不溶物沉积在阴极（产物）表面，防碍了金属的聚集，造渣泥，致使电流效率和稀土收率降低。

本发明的目的是采用具有上、下二个放料口的氯化炉装置，上放料口与电解槽以钢管或钢槽连接，提供水不溶物含量低于3%的熔融态无水氯化稀土，并直接送入电解槽电解，实现结晶氯化稀土脱水氯化-电解连续化，提高稀土电解电流效率。

本发明采用的装置是：氯化炉有一倾斜的上放料口位于距离炉底

350～550毫米处，此放料口与电解槽以钢管或钢槽相连接，下放料口与炉底平行，做为备用。

制备方法是，先将氯化炉加热到300～500℃左右，倒入预先熔融的盐（KCl或10～20%RECl₃-KCl），待温度升至800～870℃时，将结晶氯化稀土（RECl₃·6H₂O）加入该熔盐中，使之瞬间脱水，同时开通氯气，使水解产物在熔盐中有还原剂碳存在下转变成RECl₃，氯化温度为840～870℃，加料、氯化完毕，由上放料口放出熔融氯化稀土，通过钢管或钢槽直接送入电解槽，脱水氯化产品中含75%RECl₃（其中为KCl）水不溶物小于3%，碳低于0.05%。

在氯化过程中产生的尾气中主要含有固体挥发物，氯化氢和氯气。固体挥发物主要是RECl₃，由吸尘器回收，氯化氢通过水洗塔回收作盐酸，通过压氯泵将余气返回氯化炉。

该工艺克服了由于投料造成电解槽温度急剧降低，对电解不利等缺点，实现了脱水氯化-电解连续化，不仅能制备水不溶物含量很低的无水氯化稀土，而且对原料进行除杂（硫、磷）提纯。与减压加热脱水料相比，其电流效率、金属产量和稀土收率分别提高10～15%、30～35%和4～5%。

本发明提供的实施例如下：

实施例1：

将内径100毫米石英或石墨管置于管状电炉中作氯化炉，用10毫米磁管通氯气，氯化温度800～870℃，投入结晶氯化稀土5～10公斤，KCl1～2公斤，加入适量碳，氯化2～3小时，得4～10公斤80%RECl₃-KCl熔融料，该料在100A电解槽中平均电流效率达73%，比减压加热脱水料电流效率高15%。

实施例2：

用内径300，深700毫米的石墨坩埚作氯化炉，放入中心石墨电极加热兼作通炉管，日产75%RECl₃-KCl200公斤，产品通过钢槽直接送入3000安电解槽电解，平均电流效率达63%，电耗17度/公斤·金属，在相同条件下与减压加热脱水料相比，电流效率高15%，电耗低5度/公斤·金属。

实施例3：

日产75%RECl₃-KCl1200公斤，直接供给10000安电解槽，平均电流效率达48%，与相同条件下减压加热脱水料相比，电流效率提高10%，电耗低4度/公斤·金属，稀土收率提高5%，产量提高35%。

附图说明：氯化炉示意图

1、炉盖    2、炉壳    3、炉衬    4、通氯管    5、导电排及水冷电极夹板    6、上放料口    7、石墨电极    8、下放料口