稀土金属及其合金的制取ppt课件.ppt

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1、变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 是指用高温的热力学条件完成还原稀土离子成为金属态和金属提纯的过程； (rare earths pyrometallurgy)技术是指应用高温这一重要的热力学条件，完成还原稀土离子成金属态和金属提纯的过程。此过程没有水溶液参加，故又称为火法冶金。稀土金属和合金的制备是通过稀土火法冶金火法冶金工艺技术实现的。技术分为三大类：熔盐

2、电解、金属热还原和火法提纯技术。 火法冶金工艺过程简单，生产率较高。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分随着稀土金属用途及应用研究领域的不断增加，所需稀土金属品种、纯度及数量不断增加，不断促进了制备工艺的发展，熔盐电解和金属热还原法成为制备稀土金属的主要技术方法；到80年代，随着稀土金属基合金在新型稀土功能材料应用的迅速增加和商品化，又一次推动了制备稀土金属熔盐点解和金属热还原工艺的发展，使火法冶金技术制备稀土金属及合金工业化技术逐渐成熟。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系

3、统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分对于不同的稀土金属，采用不同的制备方法：La、Ce、Pr、Nd一般采用法制取，其单一金属用氧化物熔盐法；混合金属用氯化物熔盐法，都是用变频器将交流电变成直流电电解。Sm、Eu、Yb 金属的制取一般在碳管炉中采用氧化物经La、Ce金属热还原金属热还原，即蒸馏法。重稀土金属采用氟化物钙热还原氟化物钙热还原法制取，在真空感应炉中进行。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 熔盐电解工艺是目前制取大量混合稀土金属、部分单一轻稀

4、土金属（除Sm外）及其合金的主要方法。 按电解质体系可以分为： 1、熔融氯化物电解： RECl3+MCl（MCl2） 2、熔融氟化物-氧化物电解： REF3+RE2O3+MF（MF2）， 如：（NdF3+LiF+Nd2O3）变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分u 制备熔点低于1000的稀土金属及中间合金，通常在高于该金属熔点50-100 下进行；u 对于熔点较高的Y及重RE金属，先生产低熔点中间合金，然后蒸馏提纯。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任

5、务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 1875年提出，由于单纯的RECl3熔点高，黏度大，导电性差，本身不稳定(易与空气中H2O、O2的作用)，特别是熔融RECl3对RE金属有很高的溶解度，所以不可能用单纯熔体( RECl3 )作电解质。 对于RE而言，可做电解质成分的只有碱金属或碱土金属的氯化物，因为它们在同一熔体中的比RECl3高，否则难以制得较纯金属。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分电解质的基本性质：电解质的基本性质： 由于单纯稀土氯化物熔点高，粘度大，本身又不十分稳

6、定（易吸水、吸氧）而且本身对稀土金属有较大的溶解度等原因，电解时并不是单纯的作为电解质，而是二元或多元熔体体系； 常用作电解质的主要组元是或的氯化物； （1）熔度）熔度 纯的盐类都有固定的熔点，但是几种盐混合在一起熔化时，就不是一个温度下熔化，而是有一个熔化的温度范围，即熔度（区别于熔点）。电解质就是几种盐类的混合物，所以也存在一定的熔度范围。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分电解中，电解温度的选择主要取决于电解质的熔度，设法降低电解质的熔度，才能有效降低电解的温度，从而降低电耗，提高电流效率

7、；一般电解温度高出电解质熔度的50-100 。 电解温度高于金属熔点，电解制取混合稀土金属和铈时为850900；电解制取镧时为900930；电解制取镨钕合金时约为950； 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分（2）电解质黏度）电解质黏度 黏度大，同电解质难分离，逸出受到的阻力大，难以排出，也不利于电解渣泥的沉降，还会阻碍电解质的循环和离子扩散，也影响电解的传热、

8、传质。（3）电解质导电性）电解质导电性 熔体，电流通过电解质熔体的电压降小，生产每吨稀土金属的电耗就会减少，同时还能在保持电解温度的条件下，可以增加电流强度以提高电解槽产量的优势。 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分_ 降低电解质电压有以下三种途径： A、减小极距； B、减小阳极电流密度； C、增加电解质的导电性；_ 电解质的导电性与熔体中稀土含量、电解温度、杂质含量等均有直接关系，提高电解质导电性可以从以下几方面着手来改善：A、稀土含量：少加料、勤加料；B、电解温度：温度高，导电性好；C、其

9、他物质：加碳或其他悬浮不熔物，降低导电性； 添加如LiCl导电性良好的物质，能增加导电性。 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分（4）密度：）密度： 电解质的密度与金属和生成的泥渣的密度相对大小，对于他们的分离有影响。稀土氯化物含量增加会导致混合盐密度增大。（5）蒸汽压：）蒸汽压：熔体电解质蒸气压高，熔盐易挥发，电解质在电解过程中的损失就大，同时，也会造成尾气回收的难度增大； 为了尽量减少熔盐的挥发，应尽量降低电解温度。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输

10、配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分（6）表面张力（相互润湿性）：）表面张力（相互润湿性）：A：电解质同熔融稀土金属之间的表面张力： 对金属在熔体中的溶解损失影响较大，应设法增大他们之间的表面张力以提高金属与电解质的分离，提高电流效率；B：电解质与石墨阳极之间的表面张力： 对阳极气体的溢出有影响- 表面张力越小，阳极气体越易排出。 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分电解质的选择电解质的选择：、在电解温度下，电解质的密度与稀土金属的应较大，以利于金属与电解质的分离。、稀土

11、氯化物可于电解质盐类的熔体中。、在电解温度下，小，流动性要好，有利于阳极气体的排除及电解质组成的均匀性。、在电解温度下，有良好的，使其在熔融状态下有较小的电压降，以利于降低电能消耗，提高电流效率。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分、电解质各组元中阳较小，以减少稀土金属在电解质中的溶解损失。、没有比稀土金属更的金属，以保证稀土离子的优先析出。、在电解温度下，要低，且不与石墨阳极和阴极材料发生作用，并希望它们能形成堆积密度大，稳定性好的络合体。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力

12、系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 实际上，熔盐电解质是两元或多元熔体。常与稀土氯化物配合作为混合盐的主要成分是碱金属氯化物、有时添加部分碱土金属氯化物。它们在同一熔体中的比氯化稀土的分解电压越高越好，至少要高0.2V以上，否则，加入的阳离子可能与RE3+同时析出； 氯化稀土的加入量要控制在一定范围内，勿使混合熔盐形成高熔点化合物，而要成为熔点低、粘度小、导电性和稳定性好，挥发少的混合熔盐。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分l 该方法主要适用于生

13、产混合金属、单一轻稀土金属以及稀土合金，电解Y组稀土比较困难，这是因为金属熔点较高，除Yb外，为1300-1700，电解质挥发严重；l 工业上一般用RECl3-NaCl-KCl体系（工业氯化钾中含有NaCl）,氯化稀土和碱金属氯化物离解成离子: RECl3 RE3+ 十 3Cl- KCl K+ 十 C1- 在直流电场作用下，阳离子RE3+、K+朝阴极方向移动，而阴离子Cl-则朝阳极方向移动。电解的结果，在阴极上析出稀土金属，在阳极上析出氯气。l 阳极一般是石墨，阴极一般是钼。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中

14、一个重要组成部分 熔盐电解法被广泛用来制取大量混合稀土金属、单一稀土金属和稀土合金。与金属热还原法相比，它成本低，不用金属还原剂，可以连续生产。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 氯化物体系电解适用于熔点较低的稀土金属或中间合金的制取； 氟化物-氧化物体系电解则适合于制取熔点较高的稀土金属。 我国最早采用氯化物体系电解工艺， 氯化物熔盐电解法由于电流效率低、 氯化稀土挥发损失大、 电解产生大量的有害氯气污染环境等不足，后来逐渐采用氟化物体系电解工艺；上世纪 70 年代初，上海跃龙化工厂、中科院

15、长春应用化学研究所、 东北大学等单位就稀土氯化物熔体电解槽的槽型及电极的配置进行了试验， 并于 1974 年建造了我国的第一个万安培万安培氯化物体系稀土电解槽。 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 熔盐电解的电极过程：熔盐电解的电极过程： 根据电解质能够发生电离的原理，电解质在熔融状态下也发生，化合物解离为能自由运动的阳离子和阴离子： 氯化稀土将按下式离解：RECl3 = RE3+ + 3Cl- 氯化钾将按如下方式解离：KCl = K+ + Cl- 所以主要阳离子为RE3+ 、 K+ ，阴离子

16、为Cl-，这些离子在电解质熔体中无规律地自由运动。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 电场作用下阳离子朝电解槽的阴极运动，阴离子Cl-则向电解槽的阳极移动，结果在靠近阴极的电解质层中，集中有大量的阳离子，在靠近阳极的电解层中，集中有大量的阴离子，性质不同的离子的放电次序是不相同的。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 在稀土氯化物电解条件下，阳离子中的稀土离子RE3+可以优先获得电子生成稀土金属

17、，在阴极上的电化学反应为： ：RE3+ + 3e- = RE ：2Cl- - 2e- = Cl2 3Cl- - 3e- = 3/2Cl2 总反应：RECl3 = RE + 3/2Cl2 这样，电解的结果，在阴极上便得到稀土金属，在阳极上放出氯气，而消耗了氯化稀土和直流电。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分在实际电解中，阴极上的过程大致可以分为：（1）、 较稀土金属平衡电位更正的区间，即阴极电位是在-1.0-2.6V, 电位较正的那些阳离子会在阴极上析出，例如： 2H+2e-H2 ；Fe2+ +

18、2e-Fe 在这个电位区间，有些稀土离子，特别是Sm3+、Eu3+等也会发生不完全的放电反应： Sm3+ +2e- Sm2+ ；Eu3+ +2e- Eu2+ 所以对于电解质要求尽量少含较稀土金属电位更正的成分和变价元素。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 (2)、接近稀土金属平衡电位的区间，即阴极电位在-3.0V左右，从0.1几 A/cm2 (视电解质中RECl3含量、温度等而定)，稀土离子直接还原为金属： RE3+ + 3e-RE 实验表明，稀土金属的析出是在接近其平衡电位，并没有明显的过电

19、位。p同时，析出的稀土金属有一部分又会溶于氯化稀土中， RE+2RECl33RECl2 ；p 或者又与碱金属氯化物MCl发生置换反应： RE十3MCIRECl3十3M 电解温度越高，以上副反应过程进行愈剧烈。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分(3)、较稀土金属平衡电位为负的区间，即极电位在-3.3-3.5v，发生碱金属离子的还原：M+ + e-M ， 该反应是在当阴极附近的稀土离子浓度变低，电流增加到它的阴极扩散电流时，阴极极化电位迅速上升，达到了碱金属高于析出的电位值时发生的反应。为了避免这

20、个过程，氯化稀土的必须足够高，阴极电位和电流密度要控制在稀土金属折出的范围内。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分阳极效应：电解时，当阳极电流密度超过临界值时，电流明显下降，槽电压和阳极电位突然升高，甚至发生电火花，或带有特别的响声和吱吱声，或者阳极周围的气体有如被拨开似的，阳极与电解质界面上的气泡不再大量析出，电解质沸腾停止等现象称为。n熔盐电解时发生在碳质阳极上的特征现象，电解质成分不合理或阳极电流密度过高都能导致阳极效应。n 经常出现于冰晶石-氧化铝电解中，也发生于氯化物电解中。 变电站电

21、气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分阳极效应发生的是：氯气与阳极材料作用生成一层电阻远远大于石墨的惰性氯碳化合物和气膜、致使电解质不能很好的润湿石墨阳极，此时便失去了正常电化学反应赖以进行的电极-熔盐之间的界面层。 如果熔体中存在有 Cl- 以下的阴离子存在，将有害于稀土氯化物电解，所以在生产中，要求电解原料和电解质组成里尽量降低含有这些阴离子的物质存在，（P207表7-11）变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要

22、组成部分电流效率电流效率：指提供给电解过程的直流电流实际用于还原或氧化某物质的有效利用率，是电解工艺的重要经济技术指标。电解金属的电流效率计算方法如下式：= （M实/M理）100%= M实/ CIt 100% M实电解实际得到的金属质量，g； M理据电化学原理计算得到的金属质量，g； C电化当量值，不同元素有不同的值； I电流强度，A； t 时间，h。 稀土氯化物熔盐电解的电流效率较低。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分1、电解质的组成（：稀土氯化物浓度在一定范围之内）当稀土氯化物浓度过低时，

23、将会使电位较负的K+、Na+、Ca2+等共同析出； 当稀土氯化物浓度过高时，由于稀土金属在自身熔盐中的溶解度较大，电解质更易与空气中的水分和氧作用而变粘，金属不易凝聚，阳极气体析出也困难。2、电解温度：制取混合稀土金属870； 金属铈870-900； 金属镧920； 金属镨930 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 温度过高会加速电解出金属的溶解和与电解质的作用；熔盐挥发损失也增加；电解质循环加剧导致金属、熔盐与电极、坩埚等材料之间的相互作用增大； 温度过低：电解质粘度变大，金属不宜凝聚，也不

24、利于金属与泥渣和电解质的分离。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3 3、电流密度：、电流密度：（1）、阴极电流密度（与电解质组成及温度等因素有关）提高电流密度可以使阴极电位更负从而有利于稀土离子完全放电，同时高电流密度有利于金属析出，析出金属多而快从而会减少金属的相对溶解损失； 电流密度过高时碱金属被析出的概率增大，甚至出现电解槽过热的现象；（2）阳极电流密度： 适当增大有利于电解快速进行，但过大时会出现石墨阳极损失，过大可能出现阳极效应； 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电

25、力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分4 4、极间距、极间距 极间距的选择要充分考虑电极分布情况及电解质循环状态、电流密度等因素。 极距过小时，电解质循环加剧，被溶解的金属和放电不完全的低价离子，从阴极区扩散对流到阳极区更容易，在阳极上氧化放电或受氯气作用而消耗的概率增加；同时，阳极产物和高价离子也易被带到阴极区与金属作用或在阴极上被还原； 极距过大时，槽电压升高，电解槽过热致使金属溶解和熔盐挥发损失增多；变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分5 5、

26、原料质量、原料质量： 原料中的水不溶物（氯氧化物或稀土氧化物）覆盖在金属表面致使金属不易凝聚和沉积； 电解产生的稀土金属在高温下可能与电解槽材料发生反应，使金属损失；（碳的影响也非常大） 析出电位更正的金属杂质含量越小越好；变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 稀土金属钐、钕的影响稀土金属钐、钕的影响：p电解时从镧到钕电流效率降低，电解SmCl3-KCl熔盐时，几乎得不到金属钐，钐被电解成金属极难；主要原因是钐存在变价，在电解过程中二价钐在两极上循环往复而空耗电流，固效率低；p 钕在氯化钕中的溶

27、解度和溶解速度较大，金属钕析出后又被迅速溶解，所以电流效率很低；6、槽型结构变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分(1)、烘炉和洗炉、烘炉和洗炉 烘炉烘炉是将槽体内的水分赶掉，并使电解槽具有一定的是将槽体内的水分赶掉，并使电解槽具有一定的热量，一般烘炉热量，一般烘炉5-6h后即可进行预电解；后即可进行预电解； 洗炉洗炉是为了保证电解顺利进行和延长电解槽的寿命，是为了保证电解顺利进行和延长电解槽的寿命，用熔融的氯化钾进行洗炉，在用熔融的氯化钾进行洗炉，在850保温保温20h左右即可，洗左右即可，洗炉

28、后炉体砖缝渗饱氯化钾，保证正常电解时电解质不会损炉后炉体砖缝渗饱氯化钾，保证正常电解时电解质不会损失。失。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分(2)、电解生产操作及主要工艺技术条件：、电解生产操作及主要工艺技术条件：n洗炉达到顶定要求后，先用勺取出部分熔融氯化钾，按要洗炉达到顶定要求后，先用勺取出部分熔融氯化钾，按要求加入无水稀土氯化物求加入无水稀土氯化物(使电解质中稀土浓度使电解质中稀土浓度RE2O3=26%左左右右)，待无水稀土氯化物完全熔化，电解质温度达，待无水稀土氯化物完全熔化，电解质温

29、度达850左左右即可切断交流电，放入石墨阳极通直流电进行电解。右即可切断交流电，放入石墨阳极通直流电进行电解。n 加料的量和速度不宜过多过快，以免波动太大而影响电解加料的量和速度不宜过多过快，以免波动太大而影响电解槽的稳定性；槽的稳定性；n 电解温度下，熔盐会挥发，生产中根据情况适量补加电解电解温度下，熔盐会挥发，生产中根据情况适量补加电解质以维持所需液面高度。质以维持所需液面高度。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分(3)、出金属及阳极和电解质更换：、出金属及阳极和电解质更换： 金属：金属：当

30、金属的量积累到一定时，应定期取出；（若金属熔当金属的量积累到一定时，应定期取出；（若金属熔融状态不好时，应先略升高电流、电压使金属呈熔融态）取融状态不好时，应先略升高电流、电压使金属呈熔融态）取出的金属放入预先预热好的模具中；出的金属放入预先预热好的模具中； 冷却后用冷水清洗、晾冷却后用冷水清洗、晾干、打磨、封装。干、打磨、封装。 阳极：阳极：随着电解的不断进行，石墨阳极或石墨坩埚由于化学和随着电解的不断进行，石墨阳极或石墨坩埚由于化学和机械作用等原因，逐渐被消耗损坏，致使电流密度和导电性等机械作用等原因，逐渐被消耗损坏，致使电流密度和导电性等发生变化，应定期更换；发生变化，应定期更换； 电解

31、质：电解质：在电解的高温下，电解质会有部分挥发损失，而且随在电解的高温下，电解质会有部分挥发损失，而且随着电解进行，电解质中的杂质离子或其他有害离子会逐渐地富着电解进行，电解质中的杂质离子或其他有害离子会逐渐地富集，使电解质的物理化学性质发生不良变化，从而影响电解的集，使电解质的物理化学性质发生不良变化，从而影响电解的顺利进行，所以为了维持电解的正常进行，电解质也需要定期顺利进行，所以为了维持电解的正常进行，电解质也需要定期更换。更换。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电

32、站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电

33、任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 含氯浓度含氯浓度1030的电解尾气，可以采用适当的溶剂的电解尾气，可以采用适当的溶剂(如四如四氯化碳氯化碳)吸附尾气中的氯，然后将含氯

34、的溶剂加热或减压，使吸附尾气中的氯，然后将含氯的溶剂加热或减压，使氯气解析出来，成为高浓度的氯气进行利用。氯气解析出来，成为高浓度的氯气进行利用。 对含氯浓度小于对含氯浓度小于10的电解尾气的吸收方法有两种：一的电解尾气的吸收方法有两种：一是使含氯尾气通过灼热的铁屑制取三氯化铁；二是使含氯尾是使含氯尾气通过灼热的铁屑制取三氯化铁；二是使含氯尾气通入氢氧化钠或石灰水溶液中，回收次氯酸钠或漂白粉。气通入氢氧化钠或石灰水溶液中，回收次氯酸钠或漂白粉。 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 目前工业生产

35、中多采用敞口电解槽，电解尾气含氯量一目前工业生产中多采用敞口电解槽，电解尾气含氯量一般都较低，电解尾气从电解槽的排风罩抽出，经风机送到喷般都较低，电解尾气从电解槽的排风罩抽出，经风机送到喷射洗气塔淋洗。在塔内将氯化氢气体吸收，并除掉粉尘，使射洗气塔淋洗。在塔内将氯化氢气体吸收，并除掉粉尘，使尾气温度降至尾气温度降至4040以下，以利氯碱反应进行。尾气进入鼓泡以下，以利氯碱反应进行。尾气进入鼓泡反应器，使氯与碱作用。反应器，使氯与碱作用。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电

36、站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分众所周知，氯化物电解工艺适用于制备低熔点的稀土金属众所周知，氯化物电解工艺适用于制备低熔点的稀土金属如镧、铈、镨和铈族混合稀土金属；如镧、铈、镨和铈族混合稀土金属；且由于氯化物熔盐的高挥发性和稀土金属在其氯化物熔盐且由于氯化物熔盐的高挥发性和稀土金属在其氯化物熔盐中溶解度很大，造成电耗高、电流效率低、收率低；中溶解度很大，造成电耗高、电流效率低、收率低；同时电解过程产生大量氯，对环境造成严重污染，因此，同时电解过程产生大量氯，对环境造成严重污染，因此，氯化物电解工艺逐渐淡出历史舞台，

37、取而代之的便是氟化氯化物电解工艺逐渐淡出历史舞台，取而代之的便是氟化物熔盐体系氧化物电解工艺。物熔盐体系氧化物电解工艺。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 到目前为止到目前为止，该，该工艺只应用于生产熔点在工艺只应用于生产熔点在11001100以下以下的混合稀土金属和的混合稀土金属和镧镧、铈铈、镨镨、钕钕等轻稀土金属。用该工等轻稀土金属。用该工艺制取重稀艺制取重稀土金属土金属和金属和金属钇钇还停留在实验室阶段。还停留在实验室阶段。 不过，可利用氧化物电解工艺来大规模制取重稀土金不过，可利用氧化

38、物电解工艺来大规模制取重稀土金属或属或钇钇与黑色金属和有色金属的中间合金，例与黑色金属和有色金属的中间合金，例如铽如铽铁、铁、镝镝铁、铁、钇钇镁和镁和钇钇铝等。铝等。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分n RE2O3不能直接电解，只有在碱金属和碱土金属的氟化不能直接电解，只有在碱金属和碱土金属的氟化物物-REF3熔体中，才可实现。熔体中，才可实现。n RE2O3在氟化物熔体中，首先熔解、解离，然后稀土离在氟化物熔体中，首先熔解、解离，然后稀土离子在阴极上还原成金属。子在阴极上还原成金属。n 一般

39、钼、钨做阴极、石墨做阳极，在超过金属熔点一般钼、钨做阴极、石墨做阳极，在超过金属熔点50-60 下电解。下电解。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分1、电解质的选择：、电解质的选择： 要求熔点低、导电性好，在电解温度下稳定，蒸汽压要求熔点低、导电性好，在电解温度下稳定，蒸汽压低，组分中阳离子不能与稀土金属同时析出，电解质不低，组分中阳离子不能与稀土金属同时析出，电解质不被稀土金属还原。只有碱金属和碱土金属的氟化物合适。被稀土金属还原。只有碱金属和碱土金属的氟化物合适。 一般用一般用REF3-Li

40、F-BaF2，加，加LiF可以提高导电性，加可以提高导电性，加BaF3可以减少可以减少LiF的用量，降低熔点。的用量，降低熔点。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分2、电极过程、电极过程：（以氧化铈在相应的氟化物熔盐中电解的阴、阳极过程为例）（以氧化铈在相应的氟化物熔盐中电解的阴、阳极过程为例）（1）溶解反应：加入电解槽中的稀土氧化物在熔体中呈离子）溶解反应：加入电解槽中的稀土氧化物在熔体中呈离子状态存在：状态存在：Ce2O3 2Ce3+ + 3O2-；CeO2 Ce4+ + 2O2-2CeO2

41、 + C 2Ce3+ + 3O2- + CO （有（有C存在下）存在下）CeO2 + 3CeF4 4CeF3 + O2变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分（2）、阳极过程）、阳极过程： 解离后的稀土阳离子和氧阴离子在电场作用下，分别解离后的稀土阳离子和氧阴离子在电场作用下，分别向阴极和阳极移动，发生向阴极和阳极移动，发生放电反应放电反应。一次电化学过程：一次电化学过程：O2- - 2e 1/2O2；2O2- + C - 4e CO22O2- - 4e O2 二次化学反应：二次化学反应：CO2 +

42、 C 2CO；O2 + C CO2 ；O2 + 2C 2CO变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3、阴极过程、阴极过程RE3+ + 3e RE总反应：总反应： RE2O3 (s) + C (s) 2RE (L) + 3/2CO2 (g) 整个反应过程消耗的物质是氧化稀土和阳极碳，反应整个反应过程消耗的物质是氧化稀土和阳极碳，反应产物为气体和稀土金属。产物为气体和稀土金属。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重

43、要组成部分3、影响电流效率的因素：、影响电流效率的因素：（1）电解温度：）电解温度： 温度过高，金属在熔体中的溶解加剧。温度过高，金属在熔体中的溶解加剧。 温度过低，电解质粘度增大，金属不容易凝聚，原料稀温度过低，电解质粘度增大，金属不容易凝聚，原料稀土氧化物在熔体中的溶解度和溶解速度下降，影响电解土氧化物在熔体中的溶解度和溶解速度下降，影响电解正常进行。正常进行。（2）电解质组成：）电解质组成： 通常，为了改善电解质的导电率、粘度等性质，体通常，为了改善电解质的导电率、粘度等性质，体系中加入系中加入1315%的的LiF。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完

44、成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分（3）阴极电流密度：）阴极电流密度： 适当增大电流密度，可以提高金属在电极上的生成和凝适当增大电流密度，可以提高金属在电极上的生成和凝聚速度，减少溶解损失，但同时应注意电流密度太大也会聚速度，减少溶解损失，但同时应注意电流密度太大也会导致阴极区过热，使金属二次反应加快。导致阴极区过热，使金属二次反应加快。（4）极距：）极距：影响电解质的循环及电压、热量。影响电解质的循环及电压、热量。（5）加料速度：）加料速度： 应选择与电解电流匹配的均匀加料速度：应选择与电解电流匹配的均匀加料速度： 加料过快时，由于稀土氧化物在氟化物熔体中的溶解

45、度很加料过快时，由于稀土氧化物在氟化物熔体中的溶解度很小，会造成稀土氧化物沉在槽底；小，会造成稀土氧化物沉在槽底； 加料过慢时，电解质中的稀土氧化物浓度减少，会使电流加料过慢时，电解质中的稀土氧化物浓度减少，会使电流效率下降。效率下降。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分n该工艺是以粉末状的该工艺是以粉末状的稀土氧化物为溶质稀土氧化物为溶质，以同种稀土元，以同种稀土元素的素的氟化物为主要溶剂氟化物为主要溶剂、氟化锂、氟化钡为混合熔盐的、氟化锂、氟化钡为混合熔盐的添加成分；添加成分；n阴极通常选用

46、钼或钨的金属型材；阳极材质都是石墨，阴极通常选用钼或钨的金属型材；阳极材质都是石墨，但形式多样。但形式多样。n氟化物熔盐在高温下具有很强的腐蚀性，传统的工业耐氟化物熔盐在高温下具有很强的腐蚀性，传统的工业耐火材料都难以用来做稀土氧化物电解槽槽体材料，在生火材料都难以用来做稀土氧化物电解槽槽体材料，在生产规模不大的情况下，都用石墨坩埚作电解槽。产规模不大的情况下，都用石墨坩埚作电解槽。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分n由于金属呈液态聚集，电解质温度比金属熔点高，这就使由于金属呈液态聚集，电解质

47、温度比金属熔点高，这就使电解槽槽体材料和电极材料在选择上受到限制，对于上万电解槽槽体材料和电极材料在选择上受到限制，对于上万安培规模的大型工业槽可能要采用某些难熔金属的材质作安培规模的大型工业槽可能要采用某些难熔金属的材质作槽衬或者采用凝壳技术。槽衬或者采用凝壳技术。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分熔盐电解工艺步骤：熔盐电解工艺步骤：（1）、电解槽砌筑）、电解槽砌筑（2）、烘炉）、烘炉（3）、电解）、电解（4）、出金属）、出金属（5）、更换阳极）、更换阳极（6）、分析检验、打磨包装）、分析检

48、验、打磨包装变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分5、稀土氧化物电解生产所用的主要设备：、稀土氧化物电解生产所用的主要设备：（1）、电解槽）、电解槽:关键和核心设备，提供电解的场所；关键和核心设备，提供电解的场所；（2）、整流器：为电解槽供电；）、整流器：为电解槽供电；（3）、阴极升降架：可以使阴极在一定范围内移动以获得合）、阴极升降架：可以使阴极在一定范围内移动以获得合适的阴极插入深度；适的阴极插入深度；（4）、加料机：将稀土氧化物均匀加入电解槽内；）、加料机：将稀土氧化物均匀加入电解槽内；（5

49、）、表面清理机：用于清理金属表面粘付的电解质和渣；）、表面清理机：用于清理金属表面粘付的电解质和渣；变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分电解设备变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务

50、。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 与