摘 ：介绍熔盐电解法制备**合金工艺技术发展历程现状发展趋势分析总结前**熔盐电解工艺技术特点存问题指出造成目前**电解高耗高排放根原电解槽型行插阴阳极结构决定提出开发节环保型高效**电解新技术设备**电解发展方认液态阴极电解制备**合金新技术代工业化生产**金属合金新型电解槽**电解新技术研究领域重点发展
关键字：熔盐电解 **合金 应现状
前言
熔盐电解法制备**金属始1875年HillebrandNorton利氯化物电解工艺制备LaCePrNd20世纪50年代初奥利Treibacher厂采1000安培槽型实现混合**金属(REM代表)工业化生产1973年德国Gold．sehmidt AG公司建成50000安培密闭工业生产电解槽电解**氯化物生产REM1975年美国采氟化物体系氧化物电解工艺进行20000安培槽型制备REM工业试验停止运行70年代末日三德金属工业公司规模槽型实现REM正常生产生产金属钕停止运行[1]20世纪80年代末着国**金属合金工业制备技术快速发展工业体系建
立国逐渐成世界**金属合金生产国供应国中国**产业崛起国外**金属合金工业生产制备工艺技术开发基处停滞状态熔盐电解法真空热原法生产**金属两种手段目前世界国已基采熔盐电解法生产然国已成世界**金属生产消费出口国电解法生产**金属技术日益成熟**金属生产企业应加强技术进步节降耗减少污染等方面做更深入工作[2]推进国**金属产业健康持续发展壮
1 熔盐电解制备**发展史
国**工业发展分四阶段：19491977年奠基建设阶段19781985年稳步发展阶段19861995高速发展阶段1996年调整优化阶段国应熔盐电解法制备**金属合金技术始20世纪50年代北京色金属研究总院中国科学院**应化学研究****研究院**色冶金研究****金属材料研究院等单位代表研究发展熔盐电解法热原法等系列制备**金属工艺技术装备通技术辐射逐步建立国**金属工业体系北京色金属研究总院国早开展**火法提取冶金研究单位1962年国率先完成16种单**金属制备开创国**金属先河开发成功熔盐电解法钙热直接原法中间合金法真空原．蒸馏法等制取**金属合金工艺技术装备广泛应工业生产发展历程分
3阶段：
11 氯化物电解生产**金属阶段（20世纪60年代20世纪80年代）
20世纪50年代20世纪60年代海跃龙化工厂相继实现800300010000 A电解规模工业化生产初产品REMLaPr定量生产1983年日成功开发出NdFeB磁体世界范围迅速形成产业金属钕需求量断增加促进金属钕制备工艺开发国相继开发氯化物电解制备NdMgNdFe中间合金等工艺实现工业化生产
12 氟化物体系氧化物电解工业技术研发阶段(20世纪90年代)
20世纪90年代初氟化物体系氧化物电解工艺处发展完善阶段早期采阳极均筒状结构缺陷造成工艺参数波动较导致产品中C含量偏高(>0．05％)波动幅度较种状况严重制约国**金属产业发展1990年北京色金属研究总院山东****材料厂完成金属钕中C含量控制技术研究[3]项研究通采阳极金属钕中C含量降0．05％该项技术迅速全国范围应断发展完善[4]|逐步形成目前普遍4块弧状阳极促进国**金属产业发展壮
13 氟化物体系氧化物电解规模工业化生产阶段(20世纪末)
进入21世纪国**金属产业蓬勃发展氟化物体系氧化物电解工艺更取长足进步2000年****研究院完成10K安培槽型研制[5]2005年完成25KA氟化物体系熔盐电解氧化钕工艺设备研究开发[6]目前正攻关50KA新型环保电解槽研制
2 熔盐电解制备**合金方法
现行条件氟化物体系熔盐电解氟化物体系熔盐电解具原料源方便（吸水）电流效率高（>65）**回收率高（>90）环境污染等优点已取代氯化物体系熔盐电解成**金属生产导工艺利熔盐电解法制取合金三种方法[7]：电解沉积法阴极合金化法液态阴极法
21 电解沉积法
电解沉积法熔盐体系中两种两种金属离子电极原金属基条件两种金属离子沉积电位接种方法种常合金制备方法
22 阴极合金化法
阴极合金化法合金组分阴极熔盐体系中金属离子阴极表面扩散金属离子阴极发生放电反应沉积金属原子阴极部扩散形成固溶体金属间化合物种方法利形成具微晶结构均匀合金获性优异金属材料引起重视
23 液态阴极法
采液态金属做阴极熔盐体系中种金属离子液态阴极原金属液态金属形成合金利液态阴极制取合金降低金属活性减少合金污染溶解损失高熔点金属较低温度液态阴极沉积熔点较低合金
3 熔盐电解应程中存问题
半世纪发展熔盐电解法国应已充分发展目前应**电解槽均插阴极阳极模式年实践探索该槽型结构然槽体尺寸相应工艺技术参数方面已逐步成熟稳定技术济指标较提高类似熔盐电解铝技术相存少问题
整**工业说表现：生产动化水较低源利率低单台设备规模产低生产环境环保治理差企业资源浪费严重电解槽方面言集中：
(1)耗高金属钕吨金属耗电950011000 kW·h理量消耗量6．64～769倍量利率仅1l％～13％相铝电解电流效率达90％吨铝电13000 kW·h仅理量消耗量214倍量利率达468％参铝电解量利率指标**电解较节空间
(2)电解程产生部分害气体估算生产1 t**金属产生30 kg含氟气体类**金属合金年产量3万吨计算年产生约900 t含氟气体气环境造成相程度污染
造成**电解高耗高排放根原槽型结构决定早期槽型前工业生产采槽型典型特点电解槽口敞开式阴极阳极柱面行垂直布置样设计基两点考虑：高槽压利电解槽提供足够热量维持电解热衡尹东等[8]3 kA金属钕电解槽热衡研究表明电解槽体系散热损失占热支出总热量71％电解质直接散热量电解槽三热损失电解槽敞口处占总散热量56％王俊等[9]10 kA金属钕电解槽热衡研究表明槽体敞口辐射散热占总热支出445％采高槽压工艺参数该种槽型维持热衡基条件二高阴极电流密度利提高金属析出速率**金属熔盐中定溶解度陈**等[10]研究表明1060°C金属钕NdFLiF体系中溶解度达036％电解程中金属析出溶解双进行较高阴极电流密度利提高金属析出速率提高电流效率[11]
2007年国研究者开展液态阴极电解制备**金属新技术研究[12]实验结果表明：采液态阴极电解制备金属钕实现阴阳极距减6～7 cm电解槽压降低56 V降低耗减少含氟气体产生创造利条件具突出节减排潜力该槽型需进步工业化验证成代工业化生产轻**金属新型电解槽**电解新技术研究领域重点发展方
4 结展
氟化物体系氧化物电解工艺已成生产**金属合金重生产工艺仅少数**金属SmTbY等采传统热原工艺生产国已基形成完整具完全知识产权熔盐电解工业技术体系创新体系环保节型化**熔盐电解工艺发展趋势方型化利实现动化利降低劳动强度改善工作环境降低耗辅材消耗利集中控制处理害气体提高产品质量研发方面集中新工艺新产品开发方面型节环保型**熔盐电解技术设备研制开发重点节环保电解新技术开发型化利降低辅材消耗耗便集中处理害尾气提高产品质量降低生产成方面集中简化工艺降低成熔盐电解制备中重**中间合金部分代金属热原法制备单中重**纯金属DyFe合金GdFe合金已基取代金属DyGd成制备NdFeB磁性材料原料未**中间合金新产品开发重点热点
参考文献
[1]徐光宪编 **(册)[M] 北京冶金工业出版社 1995 89
[2]颜世宏 李宗安 **斌 杨广禄 庞** 王志强 国**金属产业现状发展前景[J] ** 2005 26(2)81
[3]李宗安 颜世宏 杨广禄 刘期虎 李振海 李作 ．采阳极降低电解钕中碳含量研究[J] 稀金属 199822(1) 10
[4]张联 邓左民 王俊 游宏亮 **金属块状阳极连续电解[J] 江西色金属 2003 17(3) 28
[5]张志宏 梁行方 琚建勇 徐广尧 国氟盐体系氧化钕电解制备金属钕技术现状进展[J] 色冶炼2001 2 23
[6]伍永福 **电解槽仿真模拟优化设计[D] **科技学硕士文 2007
[7]段淑珍 乔芝郁 熔盐化学原理应[M] 北京 冶金工业出版社 1990 337393
[8]尹东 刘中兴 曹运涛 **熔盐电解槽热衡计算[J] **钢铁学院学报 2002 21(1) 19
[9]王俊 邓左民 张联 10 kA氟化物体系**熔盐电解槽热衡测试研究[J] 江西色金属 200418(2)3 0
[10]陈** 颜世宏 李宗安 **斌 王志强 庞恩明 熔盐电解钕中金属溶解泥渣形成探讨[J] 稀金属 2008 32(4) 482
[11]张联 邓左民 胡珊玲 低电流密度电解金属钕研究[J] **南师范学院学报 2006 3 66
[12]陈** 颜世宏 李宗安 王志强 庞** 王祥生 徐立海 NdF3LiFNd203熔盐体系中阴极电解金属钕研究[J] 中国**学报 2009 27(2) 302
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关键字：熔盐电解 **合金 应现状
前言
熔盐电解法制备**金属始1875年HillebrandNorton利氯化物电解工艺制备LaCePrNd20世纪50年代初奥利Treibacher厂采1000安培槽型实现混合**金属(REM代表)工业化生产1973年德国Gold．sehmidt AG公司建成50000安培密闭工业生产电解槽电解**氯化物生产REM1975年美国采氟化物体系氧化物电解工艺进行20000安培槽型制备REM工业试验停止运行70年代末日三德金属工业公司规模槽型实现REM正常生产生产金属钕停止运行[1]20世纪80年代末着国**金属合金工业制备技术快速发展工业体系建
立国逐渐成世界**金属合金生产国供应国中国**产业崛起国外**金属合金工业生产制备工艺技术开发基处停滞状态熔盐电解法真空热原法生产**金属两种手段目前世界国已基采熔盐电解法生产然国已成世界**金属生产消费出口国电解法生产**金属技术日益成熟**金属生产企业应加强技术进步节降耗减少污染等方面做更深入工作[2]推进国**金属产业健康持续发展壮
1 熔盐电解制备**发展史
国**工业发展分四阶段：19491977年奠基建设阶段19781985年稳步发展阶段19861995高速发展阶段1996年调整优化阶段国应熔盐电解法制备**金属合金技术始20世纪50年代北京色金属研究总院中国科学院**应化学研究****研究院**色冶金研究****金属材料研究院等单位代表研究发展熔盐电解法热原法等系列制备**金属工艺技术装备通技术辐射逐步建立国**金属工业体系北京色金属研究总院国早开展**火法提取冶金研究单位1962年国率先完成16种单**金属制备开创国**金属先河开发成功熔盐电解法钙热直接原法中间合金法真空原．蒸馏法等制取**金属合金工艺技术装备广泛应工业生产发展历程分
3阶段：
11 氯化物电解生产**金属阶段（20世纪60年代20世纪80年代）
20世纪50年代20世纪60年代海跃龙化工厂相继实现800300010000 A电解规模工业化生产初产品REMLaPr定量生产1983年日成功开发出NdFeB磁体世界范围迅速形成产业金属钕需求量断增加促进金属钕制备工艺开发国相继开发氯化物电解制备NdMgNdFe中间合金等工艺实现工业化生产
12 氟化物体系氧化物电解工业技术研发阶段(20世纪90年代)
20世纪90年代初氟化物体系氧化物电解工艺处发展完善阶段早期采阳极均筒状结构缺陷造成工艺参数波动较导致产品中C含量偏高(>0．05％)波动幅度较种状况严重制约国**金属产业发展1990年北京色金属研究总院山东****材料厂完成金属钕中C含量控制技术研究[3]项研究通采阳极金属钕中C含量降0．05％该项技术迅速全国范围应断发展完善[4]|逐步形成目前普遍4块弧状阳极促进国**金属产业发展壮
13 氟化物体系氧化物电解规模工业化生产阶段(20世纪末)
进入21世纪国**金属产业蓬勃发展氟化物体系氧化物电解工艺更取长足进步2000年****研究院完成10K安培槽型研制[5]2005年完成25KA氟化物体系熔盐电解氧化钕工艺设备研究开发[6]目前正攻关50KA新型环保电解槽研制
2 熔盐电解制备**合金方法
现行条件氟化物体系熔盐电解氟化物体系熔盐电解具原料源方便（吸水）电流效率高（>65）**回收率高（>90）环境污染等优点已取代氯化物体系熔盐电解成**金属生产导工艺利熔盐电解法制取合金三种方法[7]：电解沉积法阴极合金化法液态阴极法
21 电解沉积法
电解沉积法熔盐体系中两种两种金属离子电极原金属基条件两种金属离子沉积电位接种方法种常合金制备方法
22 阴极合金化法
阴极合金化法合金组分阴极熔盐体系中金属离子阴极表面扩散金属离子阴极发生放电反应沉积金属原子阴极部扩散形成固溶体金属间化合物种方法利形成具微晶结构均匀合金获性优异金属材料引起重视
23 液态阴极法
采液态金属做阴极熔盐体系中种金属离子液态阴极原金属液态金属形成合金利液态阴极制取合金降低金属活性减少合金污染溶解损失高熔点金属较低温度液态阴极沉积熔点较低合金
3 熔盐电解应程中存问题
半世纪发展熔盐电解法国应已充分发展目前应**电解槽均插阴极阳极模式年实践探索该槽型结构然槽体尺寸相应工艺技术参数方面已逐步成熟稳定技术济指标较提高类似熔盐电解铝技术相存少问题
整**工业说表现：生产动化水较低源利率低单台设备规模产低生产环境环保治理差企业资源浪费严重电解槽方面言集中：
(1)耗高金属钕吨金属耗电950011000 kW·h理量消耗量6．64～769倍量利率仅1l％～13％相铝电解电流效率达90％吨铝电13000 kW·h仅理量消耗量214倍量利率达468％参铝电解量利率指标**电解较节空间
(2)电解程产生部分害气体估算生产1 t**金属产生30 kg含氟气体类**金属合金年产量3万吨计算年产生约900 t含氟气体气环境造成相程度污染
造成**电解高耗高排放根原槽型结构决定早期槽型前工业生产采槽型典型特点电解槽口敞开式阴极阳极柱面行垂直布置样设计基两点考虑：高槽压利电解槽提供足够热量维持电解热衡尹东等[8]3 kA金属钕电解槽热衡研究表明电解槽体系散热损失占热支出总热量71％电解质直接散热量电解槽三热损失电解槽敞口处占总散热量56％王俊等[9]10 kA金属钕电解槽热衡研究表明槽体敞口辐射散热占总热支出445％采高槽压工艺参数该种槽型维持热衡基条件二高阴极电流密度利提高金属析出速率**金属熔盐中定溶解度陈**等[10]研究表明1060°C金属钕NdFLiF体系中溶解度达036％电解程中金属析出溶解双进行较高阴极电流密度利提高金属析出速率提高电流效率[11]
2007年国研究者开展液态阴极电解制备**金属新技术研究[12]实验结果表明：采液态阴极电解制备金属钕实现阴阳极距减6～7 cm电解槽压降低56 V降低耗减少含氟气体产生创造利条件具突出节减排潜力该槽型需进步工业化验证成代工业化生产轻**金属新型电解槽**电解新技术研究领域重点发展方
4 结展
氟化物体系氧化物电解工艺已成生产**金属合金重生产工艺仅少数**金属SmTbY等采传统热原工艺生产国已基形成完整具完全知识产权熔盐电解工业技术体系创新体系环保节型化**熔盐电解工艺发展趋势方型化利实现动化利降低劳动强度改善工作环境降低耗辅材消耗利集中控制处理害气体提高产品质量研发方面集中新工艺新产品开发方面型节环保型**熔盐电解技术设备研制开发重点节环保电解新技术开发型化利降低辅材消耗耗便集中处理害尾气提高产品质量降低生产成方面集中简化工艺降低成熔盐电解制备中重**中间合金部分代金属热原法制备单中重**纯金属DyFe合金GdFe合金已基取代金属DyGd成制备NdFeB磁性材料原料未**中间合金新产品开发重点热点
参考文献
[1]徐光宪编 **(册)[M] 北京冶金工业出版社 1995 89
[2]颜世宏 李宗安 **斌 杨广禄 庞** 王志强 国**金属产业现状发展前景[J] ** 2005 26(2)81
[3]李宗安 颜世宏 杨广禄 刘期虎 李振海 李作 ．采阳极降低电解钕中碳含量研究[J] 稀金属 199822(1) 10
[4]张联 邓左民 王俊 游宏亮 **金属块状阳极连续电解[J] 江西色金属 2003 17(3) 28
[5]张志宏 梁行方 琚建勇 徐广尧 国氟盐体系氧化钕电解制备金属钕技术现状进展[J] 色冶炼2001 2 23
[6]伍永福 **电解槽仿真模拟优化设计[D] **科技学硕士文 2007
[7]段淑珍 乔芝郁 熔盐化学原理应[M] 北京 冶金工业出版社 1990 337393
[8]尹东 刘中兴 曹运涛 **熔盐电解槽热衡计算[J] **钢铁学院学报 2002 21(1) 19
[9]王俊 邓左民 张联 10 kA氟化物体系**熔盐电解槽热衡测试研究[J] 江西色金属 200418(2)3 0
[10]陈** 颜世宏 李宗安 **斌 王志强 庞恩明 熔盐电解钕中金属溶解泥渣形成探讨[J] 稀金属 2008 32(4) 482
[11]张联 邓左民 胡珊玲 低电流密度电解金属钕研究[J] **南师范学院学报 2006 3 66
[12]陈** 颜世宏 李宗安 王志强 庞** 王祥生 徐立海 NdF3LiFNd203熔盐体系中阴极电解金属钕研究[J] 中国**学报 2009 27(2) 302
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