熔鹽電解法制備稀土金屬始于1875年，W.希爾布蘭德(Hillebrand)和T. 諾頓(Norton)首次開展了電解熔融氯化物制取稀土金屬研究。1902年，W.婚斯曼(Munthman)首次提出用稀土氧化物熔于熔融氟鹽中作為電解稀土的熔體。
1960~1970年，美國礦務(wù)局雷諾研究中心在氟化物體系電解氧化物制得了La、Ce、Pr、Nd及錯釹混合金屬。Morrice和Henrie在氟化稀土-氟化鋰體系中，電解稀土氧化物制得了金屬釹、鐠、鐠釹混合金屬。隨著氟化物一氧化物體系電解研究的深入和完善，1975年美鋁公司建造了20kA氧化物電解槽。20世紀70年代末，日本三德金屬工業(yè)公司將稀土氧化物電解法用于工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)了金屬釹、鑭、混合稀土金屬的規(guī)模生產(chǎn)。
20世紀80年代以來，我國逐漸成為世界稀土金屬及合金最大的生產(chǎn)國，成為稀土熔鹽電解產(chǎn)業(yè)領(lǐng)跑者。電解質(zhì)體系由氯化物體系發(fā)展到氟化物體系，電解槽規(guī)模由3kA發(fā)展到25kA，產(chǎn)品涵蓋鑭、鈰、釹等單一輕稀土金屬，鐠釹等混合稀土金屬，鏑鐵、釓鐵、釹鐵等稀土鐵合金，釔鎂、釔鋁、釓鋁、鎂鋰釤、鋁鋰釤等稀土輕合金等，產(chǎn)品質(zhì)量也不斷提升，主流產(chǎn)品碳含量控制在0.03%以內(nèi)。新型節(jié)能環(huán)保槽型發(fā)展也十分迅速，能耗得到顯著降低，而國外在此領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)和研發(fā)卻基本處于停滯狀態(tài)。
近年，國內(nèi)研究院所和企業(yè)積極推進熔鹽電解自動化和智能化升級改造，目前已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動加料、數(shù)據(jù)在線采集等，極大改善了操作環(huán)境，降低了生產(chǎn)能耗，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，但是距離完全自動化和智能化還有很大差距。
超高純稀土金屬提純技術(shù)及裝備
20世紀60年代，美國埃姆斯實驗室、英國伯明翰大學、俄羅斯科學研究固體物理研究所、日本東京大學等單位展開了稀土金屬提純方面的研究工作，系統(tǒng)地研究了真空蒸餾、電解精煉、區(qū)域熔煉、固態(tài)電遷移等稀土金屬提純技術(shù)，并開發(fā)相應(yīng)的提純裝備。其中，埃姆斯實驗室根據(jù)稀土金屬的性質(zhì)，將稀土金屬分成四類，開發(fā)了4條稀土金屬制備及提純技術(shù)路線，被稱為埃姆斯工藝流程(Ames process)【L46】;該實驗室在20世紀90年代已掌握了大部分4N級稀土金屬的制備技術(shù)，并組建了材料制備中心(MPC)，現(xiàn)階段側(cè)重于利用高純稀土金屬作為原材料開發(fā)磁制冷、催化、金屬間化合物等高性能功能材料，以及相關(guān)基礎(chǔ)理論研究。
我國的稀土金屬的提純研究工作起始于2000年，主要研究單位有北京有色金屬研究總院、湖南稀土金屬材料研究院、包頭稀土院、北京大學、武漢工業(yè)大學、內(nèi)蒙古大學等。經(jīng)過十幾年的攻關(guān)，超高純稀土金屬制備技術(shù)取得了重大突破，成功制備出15種絕對純度達4N的稀土金屬，開發(fā)了高真空蒸餾、固態(tài)電遷移、區(qū)域熔煉、電子束熔煉、懸浮熔煉、固相外吸氣、氫等離子電弧熔煉等稀土金屬提純技術(shù)及裝備，裝備水平得到了大幅提升。但目前所開發(fā)的設(shè)備生產(chǎn)規(guī)模小、工藝流程冗長，要經(jīng)過多次或多種方法進行提純，能耗及成本高，有待于進一步開發(fā)高效低成本規(guī)模制備技術(shù)和專用提純裝備。
701
0 
分享 0
舉報 0
收藏 0
反對 0
點贊 0
中冶有色技術(shù)平臺
