金属镨(一)

作者:              发布时间:2008-07-31


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金属镨↑↑(Pr)↑↑↑材料是轻稀土金属中的产品之一。因为它具有独特的理化性质,所以在稀土永磁,储氢材料,有色金属及合金,发火合金,钢和铁等领域中的应用不断发展,其前景十分看好!↑↑↑↑ ↑

20↑↑↑世纪↑↑50↑↑↑年代中期,我国开始对金属镨的研制。↑↑60↑↑↑年代该金属逐步走向工业化生产,并向市场提供了小量产品。↑↑70↑↑↑年代生产金属镨的主要工艺技术是用氯化镨熔盐电解法,并为国内一些冶炼厂所使用,且产量增长较快,可满足市场及用户的需求。↑↑80↑↑↑年代初期,由于用氧化镨熔盐电解法制备金属镨的研究成功,所以增加了该金属的生产方法,并且具有较为先进的工艺技术。目前,上述两法均可在工业生产中使用。↑↑90↑↑↑年代以来,随着金属镨的应用发展及市场的需求,其品种、产量及质量也是不断提高和发展。特别是在新材料如稀土永磁,储氢材料等领域更加有发展前景。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑我国是世界上稀土资源最丰富的国家。据已查明的工业储量约↑↑4300↑↑↑万↑↑t(REO)↑↑↑,居世界首位。其中镨资源约↑↑300↑↑↑万↑↑t (↑↑↑以↑↑Pr↑6↑O↑11↑↑↑↑计↑↑)↑↑↑,比任何国家都多,这是我国的优势,也为今后我国持续发展金属镨生产提供了坚实的物质基础。↑↑↑↑ ↑

2↑↑↑金属镨的生产↑↑↑↑ ↑

2 1↑↑↑原辅材料↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑目前我国生产金属镨的主要原料有下列三种:一是氯化镨↑↑(PRCl↑3↑)↑↑↑,它可从处理包头稀土矿、四川稀土矿和南方离子型稀土矿以后,再进行稀土分离所得↑↑PRCl↑3↑↑↑↑溶液,然后浓缩结晶作为原料↑↑(↑↑↑或再脱去水份↑↑)↑↑↑。氯化镨结晶料↑↑(PRCl↑3↑↑↑↑·↑↑7H↑2↑O)↑↑↑含↑↑RE0↑↑↑≥↑↑45↑↑↑%,↑↑Pr↑6↑O↑11↑↑↑↑≥↑↑99↑↑↑%,稀土杂质↑↑(La↑↑↑,↑↑Ce↑↑↑,↑↑Nd↑↑↑和↑↑Sm↑↑↑的氧化物↑↑)↑↑↑为≤↑↑1↑↑↑.↑↑0↑↑↑%,非稀土杂质↑↑(Fe↑↑↑,↑↑Si↑↑↑和↑↑Ca↑↑↑的氧化物等↑↑)↑↑↑为↑↑0↑↑↑.↑↑17↑↑↑%,↑↑NH↑4↑,C1 1↑↑↑.↑↑5↑↑↑~↑↑4↑↑↑%。二是氧化镨↑↑(Pr↑6↑O↑11↑)↑↑↑,它是从上述分离所得↑↑PRCl↑3↑↑↑↑溶液进行草酸沉淀、过滤、烘干和煅烧后即获得↑↑(Pr↑6↑O↑11↑)↑↑↑作为原料。↑↑Pr↑6↑O↑11↑↑↑↑的纯度≥↑↑99↑↑↑%,稀土杂质为≤↑↑1. 0↑↑↑%↑↑(La↑↑↑,↑↑Ce↑↑↑,↑↑Nd↑↑↑和↑↑Sm↑↑↑的氧化物↑↑)↑↑↑,非稀土杂质↑↑(Fe↑↑↑,↑↑Si↑↑↑和↑↑Ca↑↑↑的氧化物↑↑)↑↑↑为↑↑0↑↑↑.↑↑07↑↑↑%,灼减量↑↑3↑↑↑%。三是含↑↑Pr↑↑↑的混合氯化稀土↑↑(PRCl↑3↑)↑↑↑脱水结晶料,含↑↑REO↑↑↑≥↑↑45↑↑↑%↑↑(↑↑↑主要含↑↑La↑↑↑,↑↑Ce↑↑↑和↑↑Pr↑↑↑等↑↑)↑↑↑,含↑↑Pr↑6↑O↑11↑ 7↑↑↑%或↑↑18↑↑↑%。非稀土杂质为↑↑Fe↑2↑O↑3↑↑↑↑,↑↑CaO↑↑↑,↑↑MgO↑↑↑,↑↑SO↑4↑2-↑↑↑↑和↑↑PO↑4↑3-↑↑↑↑等作为生产含↑↑Pr↑↑↑的混合稀土金属↑↑(RE)↑↑↑,即高镧或高铈的↑↑RE (↑↑↑主要由包头稀土矿和四川稀土矿处理后所得的↑↑RECl↑3↑↑↑↑·↑↑7H↑2↑O↑↑↑,再脱除水份↑↑)↑↑↑作为原料。上述的三种含↑↑Pr↑↑↑的原料国内供应充足,技术成熟。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑用于熔盐电解的辅助材料包括下列三种:一是氯化钾↑↑(KCl)↑↑↑,属于工业级产品。它是用于氯化镨↑↑(PrCl↑3↑)↑↑↑熔盐电解生产金属镨过程中,与↑↑(PRCl↑3↑)↑↑↑构成二元电解质↑↑ (PRCl↑3↑↑↑↑~↑↑KCl)↑↑↑用。二是氟化镨↑↑(PrF↑3↑↑↑↑,它是用↑↑Pr↑6↑O↑11↑↑↑↑与↑↑HF(↑↑↑干气或湿酸↑↑)↑↑↑进行生产的。三是氟化锂↑↑(LiF)↑↑↑。在用氧化镨熔盐电解时,用↑↑PrF↑3↑↑↑↑,及↑↑LiF↑↑↑构成电解质。↑↑↑↑ ↑

2 2↑↑↑生产工艺及设备↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑目前生产金属镨的生产工艺有下列三种:一是氯化镨熔盐电解法,已可工业化生产↑↑Pr↑↑↑,工艺流程简单,作业方便,技术成熟和产品可行。二是氯化镨钙热还原法,设备复杂些,作业较繁,产量少,工业化未实现。三是氯化镨熔盐电解法,设备易解决,工艺简便,技术指标较高,产品可行,工艺较为先进。目前国内多采用熔盐电解法生产金属镨材料。↑↑↑↑ ↑

    ↑(1)↑↑↑氯化镨熔盐电解法生产金属镨↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑生产工艺:以↑↑PrCl↑3↑↑↑↑为原料,与工业纯的↑↑KCl↑↑↑按组成比例配成两元电解质↑↑(PrCl↑3↑~KCl)↑↑↑体系,然后放入圆形石墨电解槽内进行熔化后,通入直流电进行正常的熔盐电解,并要定时定量加放↑↑PrCl↑3↑↑↑↑料。电解过程中在阴极析出液体金属镨流入瓷坩埚内,并定时取出金属进行铸锭即为产品。在阳极逸出氯气,必须将其处理合格后才可排放,以保护环境。主要的工艺过程为:↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑原料一配料一装槽一熔化一电解一铸锭一洗涤一晾干一包装一入库↑↑(Pr↑↑↑产品↑↑)↑↑↑。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑主要工艺条件:直流电流(↑↑1000A↑↑↑↑),槽电压↑↑14↑↑↑—↑↑18V↑↑↑,电解温度↑↑900↑↑↑~↑↑950↑↑↑℃↑↑↑。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑主要设备:圆形石墨电解槽↑↑(↑1000A↑)↑↑↑,钼棒为阴极,石墨为阳极,瓷坩蜗为金属受器。如果产量大,可用陶瓷材料电解槽↑↑(↑↑↑如↑↑3000A↑↑↑)↑↑↑。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑金属镨的质量(↑↑%↑↑↑):↑↑Pr>↑↑↑≥↑↑99↑↑↑,稀土杂质≤↑↑1.0 (Pr↑↑↑,↑↑Nd↑↑↑,↑↑Sm↑↑↑,↑↑Y)↑↑↑,非稀土杂质↑↑0↑↑↑.↑↑6(Fe↑↑↑,↑↑Si↑↑↑,↑↑S↑↑↑和↑↑P)↑↑↑总↑↑RE↑↑↑量↑↑99↑↑↑。可满足市场及用户的要求。↑↑↑↑ ↑

    ↑(2)↑↑↑氧化镨熔盐电解法制造金属镨↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑生产工艺:用↑↑Pr↑6↑O↑11↑↑↑↑为原料,与↑↑PrF↑3↑↑↑↑及↑↑LiF↑↑↑配成↑↑Pr↑6↑O↑11↑↑↑↑—↑↑PrF↑3↑↑↑↑—↑↑LiF↑↑↑三元电解质体系,并放入石墨电解槽内,经加热熔化后通入直流电进行正常熔盐电解。电解中要定量连续的加入原料,确保电解正常进行。在钼阴极上析出金属镨熔体流入由钼制成的受器内,且定期取出金属镨进行铸锭即得产品。在石墨阳极上逸出含↑↑C0↑2↑↑↑↑为主↑↑(CO↑↑↑为少量↑↑)↑↑↑的气体,可不处理排入大气中,不污染环境。主要的工艺过程为:↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑原料一配料一装槽一熔化一电解一铸锭一洗涤一晾干一包装一入库↑↑(Pr↑↑↑产品↑↑)↑↑↑。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑主要工艺条件:直流电流↑↑2000~↑3000A↑↑↑↑,槽电压↑↑10↑↑↑.↑↑0V↑↑↑,电解温度↑↑970↑↑↑±↑↑20↑↑↑℃↑↑↑。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑主要设备:↑↑2000~↑3000A↑↑↑↑圆形石墨槽,钼棒为阴极,石墨为阳极,钼制成的金属受器。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑金属镨的质量↑↑(%)↑↑↑:↑↑Pr↑↑↑≥↑↑99↑↑↑,总↑↑RE99↑↑↑。稀土杂质≤↑↑l .0↑↑↑%↑↑ (La↑↑↑,↑↑Ce↑↑↑,↑↑Nd ↑↑↑和↑↑Sm)↑↑↑。非稀土杂质↑↑0↑↑↑.↑↑51 (Fe↑↑↑,↑↑Mg↑↑↑,↑↑Si↑↑↑,↑↑Ca↑↑↑和↑↑F↑↑↑等↑↑)↑↑↑。产品可满足市场及用户的需求。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑上述↑↑(1)↑↑↑与↑↑(2)↑↑↑方法比较,↑↑(2)↑↑↑法较为先进,如金属镨回收率高出↑↑6↑↑↑—↑↑8↑↑↑%;电流效率高出↑↑15↑↑↑—↑↑20↑↑↑%;电耗降低↑↑6↑↑↑—↑↑7 KWh↑↑↑/↑↑kg↑↑↑·↑↑pr↑↑↑,其结果是生产费用低,产品成本较低,经济效益较高。↑↑↑↑