專利名稱：一種電脫氧制備稀土金屬鋱、鏑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電脫氧法制備稀土金屬技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電脫氧制備 稀土金屬鋱、鏑的方法。
背景技術(shù)：
近年來，稀土金屬鋱、鏑及其化合物在新材料領(lǐng)域中起著越來越重要的 作用，是稀土永磁材料、稀土超磁致伸縮材料、磁光存貯材料等新功能材料 重要的基礎(chǔ)原材料。鋱、鏑是屬于重稀土家族中的"新貴"。鋱用于磁光貯
存材料，作計算機存儲元件，提高存儲能力10 15倍；含鋱的法拉第旋光 玻璃是制造在激光技術(shù)中廣泛應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)器、隔離器和環(huán)形器的關(guān)鍵材料。 特別是鋱鏑鐵磁致伸縮合金的開發(fā)研制，更是開辟了鋱的新用途；鏑主要作 為釹鐵硼系永磁體的添加劑使用，在這種磁體中添加2 3%左右的鏑，即可 提高*喬頑力，還是制備大磁致伸縮合金鋱鏑鐵合金的必要的金屬原料；鏑金 屬可用做磁光存貯材料，具有較高的記錄速度和讀數(shù)敏感度；用于鏑燈的制 備，這種燈具有亮度大、顏色好、色溫高、體積小、電弧穩(wěn)定等優(yōu)點，現(xiàn)已 廣泛用于電影、印刷等照明光源；由于鏑元素具有中子俘獲截面積大的特性， 在原子能工業(yè)中用來測定中子能譜或做中子吸收劑。
鋱、鏑是生產(chǎn)稀土超磁致伸縮材料不可或缺的重要原料。但是，鋱、鏑 屬重稀土元素，僅能在處理離子型中重稀土過程中少量獲得。由于現(xiàn)有鋱、 鏑的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備昂貴，生產(chǎn)條件要求嚴(yán)格，污染環(huán)境等缺點， 導(dǎo)致金屬鋱、鏑的生產(chǎn)成本居高不下。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有制備稀土金屬鋱、鏑技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種電脫氧 制備稀土金屬鋱、鏑的方法。
本發(fā)明所提出的電脫氧制備稀土金屬鋱、鏑的方法包括以下步驟
1) 制備固態(tài)陰極
1.1) 壓塊將固體Tb407粉體或固體Dy203粉體，或固體化407粉體和
炭混合或固體Dy203粉體和炭混合，在10 200Mpa壓力下壓塊，炭粉的含 量在0 20%范圍；
1.2) 燒結(jié)將所得的壓塊在800 150(TC空氣下燒結(jié)4 10個小時，燒
結(jié)時間以固態(tài)陰極在電解時不粉化為原則； 炭粉一般含量在0 20%范圍；可制備純金屬鋱、鏑；
2) 制電解質(zhì)以金屬氯化物或金屬氯化物混合物為電解質(zhì)，要求電解 質(zhì)熔點《80(TC;
3) 電解電解采用間歇式工作方式，將陰極和電解質(zhì)放在石墨電解槽
中，通電加熱，電解質(zhì)熔化后，將陽極插入熔鹽中，碳素材料或惰性電極為
陽極，在電解電壓大于Tb407和Dy203分解電壓而小于電解質(zhì)分解電壓、極 間距》0.1cm、溫度《80(TC條件下進行熔鹽電解，電解至電流低于1.0安培 結(jié)束電解；
4) 重熔鑄錠電解結(jié)束后，取出陰極放入真空感應(yīng)爐內(nèi)，重熔鑄錠。 電解過程中陰極析出稀土金屬鋱、鏑，碳素陽極產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳， 惰性材料陽極產(chǎn)生氧氣。
本發(fā)明采用這種新穎的電化學(xué)方法制備稀土金屬鋱、鏑，工藝簡單，能耗低，制備出的產(chǎn)品質(zhì)量高，雜質(zhì)少，成本低，對環(huán)境友好。通過對產(chǎn)品進
行檢測分析，生產(chǎn)的稀土金屬鋱、鏑純度在99% 99.9999%之間。
具體實施例方式
為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳述， 該實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。
本發(fā)明所述電脫氧制備稀土金屬鋱、鏑的方法主要分以下五個步驟
1、 壓塊將單獨一種種或兩種粉體均勻混和，在10 200Mpa壓力下壓塊。
2、 燒結(jié)將所得的壓塊在800 1500。C燒結(jié)4 10個小時，燒結(jié)時間以 固態(tài)陰極不粉化為原則。具體有如下幾個條件陰極材料根據(jù)合金成分要求 按照化學(xué)計量比配比，原材料純度根據(jù)所要制得的產(chǎn)品純度而定。如Tb407 或Dy203單獨一種組成，空氣條件燒結(jié)，可制備純金屬鋱、鏑；Tb407或 Dy203和炭粉混合，空氣條件下燒結(jié)，增加炭粉目的是在燒結(jié)時炭粉氧化變 成氣體，使燒結(jié)后陰極片多孔，增大陰極的面積，使反應(yīng)進行得順利，炭粉 一般含量在0 20%范圍；
3、 制電解質(zhì)以金屬氯化物或金屬氯化物混合物為電解質(zhì)，例如氯
化鈉與氯化鈣或氯化鈉與氯化鋇或氯化鈣與氯化鋇混合物或純氯化鈣等。要
求電解質(zhì)熔點《80(TC，滿足該條件的金屬氯化物或金屬氯化物混合物均可 作為電解質(zhì)，采用常規(guī)方法脫水制成。
4、 電解將陰極和電解質(zhì)放在石墨電解槽中，通電加熱，電解質(zhì)熔化
后，將陽極插入熔鹽中(石墨等碳素材料或惰性電極為陽極)，電解電壓采
用大于Tb407和Dy203分解電壓而小于電解質(zhì)分解電壓、極間距》0.1cm、溫度《80(TC條件下進行熔鹽電解，電解至電流低于1.0安培結(jié)束電解。.
5、重熔鑄錠電解結(jié)束后，取出陰極放入真空感應(yīng)爐內(nèi)，重熔鑄錠。
以金屬氯化物或金屬氯化物混合物為電解質(zhì)，例如氯化鈉與氯化鈣或
氯化鈉與氯化鋇或氯化鈣與氯化鋇混合物或純氯化鈣等。要求電解質(zhì)熔點《
80(TC，滿足該條件的金屬氯化物或金屬氯化物混合物均可作為電解質(zhì)，采
用常規(guī)方法脫水制成。
優(yōu)選實施例1
將100克純度》99.9%的Tb407粉體在30Mpa下壓塊，常壓，空氣氣氛， 800°C、 10個小時燒結(jié)制成陰極，將陰極放在石墨電解槽中；NaCl—CaCl2 (純度》99.9%)按照摩爾比1:1混合50克，脫水制成電解質(zhì)，放到電解槽 中；通電加熱到650°C，電解質(zhì)熔化后，將石墨電極插入熔鹽，距離陰極塊 0.2cm處，通電壓3.4V電解，直到電流低于1.0安培結(jié)束反應(yīng)，取出陰極放 入真空感應(yīng)爐中重熔鑄錠。通過檢測分析，產(chǎn)品鋱純度99%以上。 優(yōu)選實施例2
將100克純度》99.99%的Dy203粉體加入2克炭顆粒(純度>99.99%) 混合均勻，在80Mpa下壓塊，常壓，空氣氣氛，IOO(TC、 8個小時燒結(jié)制成 陰極，將陰極放在石墨電解槽中；NaCl—CaCl2 (純度>99.99%)按照摩爾 比1:1混合50克，脫水制成電解質(zhì)，放到電解槽中；通電加熱到65(TC，電 解質(zhì)熔化后，將石墨電極插入熔鹽，距離陰極塊0.2cm處，通電壓3.4V電 解，直到電流低于1.0安培結(jié)束反應(yīng)，取出陰極放入真空感應(yīng)爐中重熔鑄錠。 通過檢測分析，產(chǎn)品鏑純度99.9%以上。
權(quán)利要求
1、一種電脫氧制備稀土金屬鋱、鏑的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟1)制備固態(tài)陰極1.1)壓塊將固體Tb4O7粉體或固體Dy2O3粉體，或固體Tb4O7粉體和炭混合或固體Dy2O3粉體和炭混合，在10～200Mpa壓力下壓塊，炭粉的含量在0～20％范圍；1.2)燒結(jié)將所得的壓塊在800～1500℃空氣下燒結(jié)4～10個小時，燒結(jié)時間以固態(tài)陰極在電解時不粉化為原則；炭粉一般含量在0～20％范圍；可制備純金屬鋱、鏑；2)制電解質(zhì)以金屬氯化物或金屬氯化物混合物為電解質(zhì)，要求電解質(zhì)熔點≤800℃；3)電解電解采用間歇式工作方式，將陰極和電解質(zhì)放在石墨電解槽中，通電加熱，電解質(zhì)熔化后，將陽極插入熔鹽中，碳素材料或惰性電極為陽極，在電解電壓大于Tb4O7和Dy2O3分解電壓而小于電解質(zhì)分解電壓、極間距≥0.1cm、溫度≤800℃條件下進行熔鹽電解，電解至電流低于1.0安培結(jié)束電解；4)重熔鑄錠電解結(jié)束后，取出陰極放入真空感應(yīng)爐內(nèi)，重熔鑄錠。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電脫氧制備稀土金屬鋱、鏑的方法，其特征 在于在制備固態(tài)陰極時，在30Mpa壓力下壓塊，常壓，空氣氣氛，800°C、 IO個小時燒結(jié)制成陰極。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電脫氧制備稀土金屬鋱、鏑的方法，其特征在于在制備固態(tài)陰極時，在80Mpa壓力下壓塊，常壓，空氣氣氛，1000 °C、 8個小時燒結(jié)制成陰極。
4、根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的電脫氧制備稀土金屬鋱、鏑的方法， 其特征在于所述電解步驟中通電加熱到650°C，電解質(zhì)熔化后，將石墨電 極插入熔鹽，距離陰極塊0.20111處，通電壓3.4V電解。
全文摘要
一種電脫氧制備稀土金屬鋱、鏑的方法，以金屬氯化物或金屬氯化物混合物為電解質(zhì)，要求電解質(zhì)的熔點低于800℃，碳素材料或惰性電極為陽極，以固態(tài)鋱或鏑的氧化物為陰極，將陰極和電解質(zhì)放在石墨電解槽中，通電加熱，電解質(zhì)融化后，將陽極插入熔鹽中，電壓采用大于Tb₄O₇和Dy₂O₃分解電壓而小于電解質(zhì)分解電壓、極間距≥0.1cm、溫度≤800℃條件下進行電脫氧反應(yīng)，至電流低于1.0安培結(jié)束反應(yīng)，然后取出陰極放入真空感應(yīng)爐中進行重熔鑄錠。本發(fā)明采用這種新穎的電化學(xué)方法制備稀土金屬鋱、鏑，工藝簡單，能耗低，制備出的產(chǎn)品質(zhì)量高，雜質(zhì)少，成本低，對環(huán)境友好，生產(chǎn)的稀土金屬鋱、鏑純度在99％～99.9999％之間。
文檔編號C25C3/00GK101629307SQ200910031209
公開日2010年1月20日 申請日期2009年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
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