熔盐电解法制取稀土金属 (preparation of rare earth metal by molten salt electrolysis)

  在直流电流效果下,含稀土熔盐电解质中的稀土离子在电解槽阴极取得电子还原成金属的稀土金属制取办法。这是制取混合稀土金属,轻稀土金属镧、铈、镨、钕及稀土铝合金和稀土镁合金的首要工业出产办法。有氯化物熔盐电解和氟化物熔盐电解两种办法,工业上首要是选用前一种办法。产品稀土金属的纯度一般为95%~98%,首要作为合金成分或添加剂大范围的应用于冶金、机械、新资料等部分。与金属热还原法制取稀土金属比较,此法具有本钱较低、易完成出产接连化等长处。

  赫里布兰德()等人在1857年初次用稀土氯化物熔盐电解法制取稀土金属。1940年奥地利特雷巴赫化学公司(Treibacher Chemische Werke A G )完成了熔盐电解制取混合稀土金属的工业化出产。1973年西德戈尔德施密特公司( AG)以氟碳铈镧矿高温氯化制得的氯化稀土为质料,用50000A密闭电解槽电解出产稀土金属。1902年姆斯马()提出用氟化物熔盐电解法制取稀土金属。80年代苏联选用这种熔盐电解法在24000A电解槽中电解出产稀土金属。

  我国从1956年开端研讨氯化物熔盐电解法,现已发展到用1000、3000和10000A电解槽电解出产混合稀土金属和镧、铈、镨等的规划。70年代初又开端研讨氟化物熔盐电解法,80年代用于金属钕的工业出产,现已扩大到3000A电解槽的出产规划。

  氯化物熔盐电解 以碱金属和碱土金属氯化物为电解质,以稀土氯化物为电解质料的熔盐电解办法,从阴极分出液态稀土金属,阳极分出氯气。这种办法具有设备简略、操作快捷、电解槽结构资料易于处理等险峻,但也存在氯化稀土吸水性强、电流效率低一级问题。RECI3 - KCl是现在较抱负的电解质系统,因为NaCI比KCI价廉,所以RECI3 - KCI - NaCl三元系也是工业上常用的电解质系统。

  氯化物熔盐电解原理 当RECl 3- KCl熔盐电解质在以石墨为阳极、钼或钨为阴极的电解槽中进行电解时,电解质在熔融状态下离解为RE 3+ 、K+ 和Cl-离子,在直流电场效果下,RE 3+ 、K+ 向阴极搬迁,Cl - 阳极搬迁,因为离子的电极电位不同,电极电位较正的RE 3+ 首先在阴极上取得电子被还原成金属:

  电解成果,在阴极得到熔融稀土金属,在阳极分出氯气,一起耗费熔盐电解质中的氯化稀土和直流电量。阴极分出的少部分稀土金属溶解于熔盐电解质中,产生生成贱价氯化物的二次反响,使电流效率下降。

  在熔盐电解过程中,钐、铕等变价稀土元素离子产生不完全放电,难以在阴极被还原成金属。如Sm 3+ 在阴极上被还原为Sm 2+ 后,转移到阳极区又被氧化为Sm 3+ ,形成电流空耗,下降了电流效率。

  氯化物熔盐电解工艺 熔盐电解质组成、电解温度、电流密度、极距离等电解工艺条件对电解电流效率有明显影响。