中國稀土火法冶金技術(shù)發(fā)展評述行業(yè)資料冶金工業(yè)

〕工藝技術(shù)，解決了合金粉化問題，但這種富渣中稀土含量低，致使頓了10000安培電解槽運行，除生產(chǎn)過程產(chǎn)生的氯氣及氯鹽揮發(fā)對稀土金屬及合金的需求還將進一步擴大，從而定會促進稀土金屬及〕工藝技術(shù)，解決了合金粉化問題，但這種富渣中稀土含量低，致使頓了10000安培電解槽運行，除生產(chǎn)過程產(chǎn)生的氯氣及氯鹽揮發(fā)對稀土金屬及合金的需求還將進一步擴大，從而定會促進稀土金屬及完善和到達(dá)工業(yè)生產(chǎn)水平，而且也會不斷開發(fā)出可一次去除不同性質(zhì).一、稀土火法冶金技術(shù)開展概要1.稀土火法冶金開展歷程物和氟化物金屬熱復(fù)原和熔鹽電解兩大工藝技術(shù)開場工業(yè)生產(chǎn)混合稀土金屬，當(dāng)時主要是生產(chǎn)打火石〔發(fā)火合金〕。稀土金屬和合金冶煉工藝技術(shù)的進步、生產(chǎn)規(guī)模的擴大無不同市場新的需求和時代的科技進步相聯(lián)系。第二次世界大戰(zhàn)后至20世紀(jì)60年代末美國等先進興旺國家大力開展核技術(shù)，俘獲截面小的金屬釔和俘獲截面大的金屬釤、銪，開展了稀土氟化物鈣熱復(fù)原法和氧化釤、合金鋼管線鋼上應(yīng)用有了突破，使稀土在鋼鐵中應(yīng)用的消耗量占到總消耗量的50%以上，從而推動了稀土氯化物熔鹽電解法生產(chǎn)混合稀土金屬產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的開展，相繼有德國Goldschmidt公司開發(fā)了5萬安培的大型電解槽和我國XX躍龍化工廠10000安培電解工藝設(shè)備投入生產(chǎn)，世界和我國混合稀土金屬的產(chǎn)量在20世紀(jì)70年代末分別到達(dá)8400噸和1200包鋼高爐渣為原材料以硅鐵合金為復(fù)原劑在電爐中冶煉稀土硅鐵合金的工藝技術(shù)得到很大工藝、設(shè)備到達(dá)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，單爐量由100克級到公斤級，到2000年已到達(dá)100公斤級，釤的回收率也由試驗室的90%，提高到95%，金屬釤的純度由99%提高到99.95%。比的極大優(yōu)勢，市場需求異常強勁，年產(chǎn)量在最初的數(shù)年間成倍增長，市場動力推動了我國鐵合金，采用兩段復(fù)原，使冶煉稀土回收率到達(dá)90%，冶煉電耗降化；三是針對沸點低、熔點很高的稀土金屬如Dy鐵合金，采用兩段復(fù)原，使冶煉稀土回收率到達(dá)90%，冶煉電耗降化；三是針對沸點低、熔點很高的稀土金屬如Dy、..word.益和利于環(huán)保。二、稀土金屬熔鹽電解工藝技術(shù)開展概況和評述采用稀土氧化物工藝技術(shù)，早期在20世紀(jì)60年代進展了試驗研究，對.了3000安培，到2000年末到達(dá)6000安培，2002年萬安級電解槽已投入工業(yè)生產(chǎn)，且稀土技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)和金屬質(zhì)量都大幅度提高，同時NdFeB永磁材料需要金屬鏑的市場擴大，使金屬熱復(fù)原法制備金屬鏑的工藝技術(shù)和設(shè)備也到達(dá)了產(chǎn)業(yè)化的規(guī)模，單爐產(chǎn)量到達(dá)百公斤級，直收率到達(dá)96%，金屬鏑純度達(dá)99.5%。20世紀(jì)90年代初鎳氫二次電池成果開場產(chǎn)業(yè)化，由于其比容量高于鎳鎘二次電池且不會造成環(huán)境污染，很快翻開市場且增長迅速，Ni/MH電池的市場需求極大地推動了電池陰合金的要求。2002年電池級混合稀土金屬產(chǎn)量已達(dá)4000多噸。在此時期大磁致伸縮材料公斤和250公斤。屬及合金制備工藝技術(shù)和設(shè)備的進一步開展。二、稀土金屬熔鹽電解工藝技術(shù)開展概況和評述改進為釹釤分組后〔即不含變價元素Sm、Eu〕的輕稀土氯化物原料，電流效率約提高5個解工藝設(shè)備投入生產(chǎn)，世界和我國混合稀土金屬的產(chǎn)量在20世紀(jì)7a解工藝設(shè)備投入生產(chǎn)，世界和我國混合稀土金屬的產(chǎn)量在20世紀(jì)7a〔液〕=2Y〔液〕+3CaF2〔液〕〕，或者用中間合金法即氟化物體系氧化釹電解工藝、設(shè)備產(chǎn)業(yè)化的進程，電解槽規(guī)模由試驗反響為：YF3〔固〕+Ca〔液〕+Mg〔液〕+CaCl2〔液.百分點以上，在此根底上，由于元素Nd價高，又進一步采用Pr-Nd別離后，少Nd的混合稀土氯化物為原料進展電解，使電流效率進一步提高到55%～60%。系電解過程相比較，電流效率高一倍，電耗低50%以上，同時陽極氣體〔CO2、CO及微量的氟化合物〕污染較輕，因此有很好的工業(yè)前景。20世紀(jì)80年代至90年代，由于NdFeB永磁材料市場需求金屬釹旺盛，促進了采用氟化物熔鹽體系電解氧化釹生產(chǎn)金屬釹的產(chǎn)業(yè)化進程。在近20年中我XX用3000安培電解槽生產(chǎn)金屬釹，2001年的產(chǎn)量到達(dá)6000多噸。動化程度以及便于采取綜合治理污染和電解渣的回收利用。2000年開場研發(fā)萬安級大型電金屬熔鹽電解工藝技術(shù)進展概況見表1。自20世紀(jì)80年代以來，氯化物熔鹽體系電解技術(shù)屬〕和稀土回收率較低〔80%～85%〕也是該技術(shù)開展的障礙。氟化物熔鹽體系電解稀土氧化物生產(chǎn)稀土金屬的技術(shù)在解決了耐氟鹽腐蝕的槽體材料后開展迅速，電解過程實現(xiàn)了自動如電流效率到達(dá)85%左右，稀土回收率90%以上，金屬釹的質(zhì)量滿足了高性能NdFeB永磁表1稀土熔鹽電解工藝技術(shù)進展概況RCl3脫水2300料RCl3脫水料RCl3無水1000料〔%〕XX躍龍化工廠3〔氣〕+3Li〔氣〕=Y3〔氣〕+3Li〔氣〕=Y〔固〕+3LiCl〔氣〕〕得固態(tài)粉000.02和小于0.01,完全滿足了大磁致伸縮材料的使用要早用硅熱法生產(chǎn)RE-Si-Fe合金的國家，20世紀(jì)50年代末藝技術(shù)得到很大開展，建立了專業(yè)生產(chǎn)廠，在20世紀(jì)70年代末產(chǎn).揮發(fā)鹽的回收系XX躍龍化工廠統(tǒng)電效高，電耗低，稀土收率高20世紀(jì)耐火磚砌筑，長方形槽80～90體，底部液態(tài)金屬陰極電效高，電耗低，XX稀土研究院、XXXX3000Nd2O3～80稀土收率高有色研究所等單位氟化物體系氧化物電解，上插多石墨陽極和2000年-XX稀土研究院、XXXX多鉬陰極，耐火磚及碳素材料砌筑槽體，自動加料，虹吸出金屬RCl3脫水料RCl3無水料RCl3脫水料三、金屬熱復(fù)原法制備稀土金屬的技術(shù)開展概況和評述2Nd〔液〕+3CaCl2〔液〕〕獲得金屬釹。該項技術(shù)在20世紀(jì)70年代進展過實驗室研究工+3LiCl〔氣〕〕得固態(tài)粉末狀金屬釔，該項技術(shù)也只進展了實驗室工作，并沒有得到工業(yè)應(yīng)可用其氧化物為原料用金屬鑭或混合輕稀土金屬作復(fù)原劑，進展復(fù)原-蒸餾〔如在1450℃，種技術(shù)由于金屬釤的市場需求，已工業(yè)化；三是針對沸點低、熔點很高的稀土金屬如Dy、8%。為去除氣體〔如O、N8%。為去除氣體〔如O、N、H、Cl、F等〕、非金屬〔如C、加到數(shù)百公斤，這一應(yīng)用市場推動了高純稀土金屬鏑、鋱的工藝技術(shù)溶解度進展了大量的工作，證明稀土在氟化物熔鹽體系中溶解損失和材料的開展及其產(chǎn)業(yè)化，表5列出的各種稀土金屬提純技術(shù)必將不斷.參加熔點較低的合金組元如鎂使其與高熔點的稀土金屬形成熔點較低的合金，同時參加氯化鈣助熔劑，以降低渣的熔點，這樣復(fù)原溫度可在約980℃～1000℃下進展，復(fù)原后得到的稀土金屬鎂合金再進展真空蒸餾除去鎂而得到海綿態(tài)的稀土金屬。整個反響為：家工程研究中心用此法生產(chǎn)用于NdFeB永磁材料的金屬鏑復(fù)原得到的鏑鎂中間合金單爐產(chǎn)量達(dá)100公斤，合金單爐裝料量達(dá)1000公斤，金屬鏑的回收率達(dá)96%以上，金屬鏑的純度Dy/TREM>99.5%，非稀土雜質(zhì)分析見表2。表2中間合金法生產(chǎn)的金屬鏑中非稀土雜質(zhì)分析〔%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)〕MnPbCaWMgAlNiCuZnCrTaMoClOCN四、稀土氧化物的直接復(fù)原-蒸餾技術(shù)進展和評述且金屬回收率提高到95%以上，該工藝技術(shù)進展見表3。表3稀土氧化物的直接復(fù)原-蒸餾技術(shù)進展材料的開展及其產(chǎn)業(yè)化，表5列出的各種稀土金屬提純技術(shù)必將不斷金屬產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的開展，相繼有德國Goldschmidt材料的開展及其產(chǎn)業(yè)化，表5列出的各種稀土金屬提純技術(shù)必將不斷金屬產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的開展，相繼有德國Goldschmidt公司開發(fā)了5萬安培的大型電解槽和我國XX躍龍化工廠10000安培電解工藝設(shè)備投入生產(chǎn)，世界和我國混合稀土金屬的產(chǎn)量在20世紀(jì)7.20世紀(jì)60代20世紀(jì)902001年Sm2O3、Eu2O3Yb2O3，La、CeSm2O3及其富集混合物稀土金屬Sm2O3、La-Ce混合稀土金屬95稀土研究院、XX躍龍化工廠有色金屬研究研究總院稀土>95材料國家工程研究中心表3說明該工藝技術(shù)對于蒸氣壓較高的稀土金屬如Sm、Eu、Yb、Tm是成功的，但對于制備金屬鏑、鈥和鉺，由于它的蒸氣壓值遠(yuǎn)低于上述金屬蒸氣壓值，復(fù)原-蒸餾的反響平率也低，因此該技術(shù)對于制備金屬Dy、Ho、Er沒有獲得工業(yè)上的應(yīng)用。五、稀土金屬合金冶煉工藝技術(shù)的進展和評述應(yīng)用的產(chǎn)品，而是一種冶金和機械工業(yè)用的添加劑如RE-Si-Fe合金，它是用作鋼鐵的調(diào)質(zhì)劑，另如RE-Mg、RE-Al中間合金，它是用作鎂基和鋁基合金的添加劑，它們一般是采用電鏑鐵磁致伸縮合金，它們都具有一定的功能性，屬功能材料。本文重點是描述RE-Si-Fe合金的冶煉工藝技術(shù)的開展。金研究所采用硅熱法，在有鐵參加反響的情況下，復(fù)原包鋼的高爐渣，制備RE-Si-Fe合金相電爐硅鐵復(fù)原冶煉XX中貧鐵礦高爐脫磷、鐵的稀土富渣〔RE2O3>10%、Fe<2%、不含蒸氣壓高的和低的金屬雜質(zhì)。該提純技術(shù)已產(chǎn)業(yè)化，目前單爐產(chǎn)量已革開放以來，稀土硅鐵合金國內(nèi)外兩個市場需求旺盛，促進了合金冶質(zhì)，再進展高真空蒸餾，在冷凝區(qū)合理設(shè)置的情況下，有效地去除了率到達(dá)70%蒸氣壓高的和低的金屬雜質(zhì)。該提純技術(shù)已產(chǎn)業(yè)化，目前單爐產(chǎn)量已革開放以來，稀土硅鐵合金國內(nèi)外兩個市場需求旺盛，促進了合金冶質(zhì)，再進展高真空蒸餾，在冷凝區(qū)合理設(shè)置的情況下，有效地去除了率到達(dá)70%以上，設(shè)備利用率提高近一倍，但綜合能耗仍較高。改.單耗高、產(chǎn)率低。在20世紀(jì)80年代進一步開展了三相電爐冶煉中品位稀土精礦〔含RE2O3>30%〕經(jīng)脫鐵、磷的高品位稀土富渣〔含RE2O3>30%，P<0.1%〕顯著提高了技術(shù)開發(fā)了用XX微山和XX的氟碳鈰礦精礦〔RE2O3約40%〕電爐直接硅鐵復(fù)原冶煉稀土精品位稀土精礦〔RE2O3≥60%〕直接礦熱爐碳熱復(fù)原冶煉稀土硅鐵合金工藝技術(shù)，進一步提高了冶煉的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。綜上所述合金冶煉的技術(shù)開展都與不斷提高稀土原料的品位密切XX龍南縣發(fā)現(xiàn)了釔組稀土離子吸附型稀土礦并生產(chǎn)出RE2O3>92%的混合稀土，其中Y2O3含量大于60%。有色金屬研究總院用硅鐵和碳化鈣做為復(fù)原劑在電弧爐中復(fù)原制得釔組重稀土合金，稀土回收率大于80%，該合金用于厚大斷面球鐵件生產(chǎn)。表4生產(chǎn)稀土硅鐵合金的原料及工藝技術(shù)進展2020世紀(jì)年代代物5t電爐硅鐵復(fù)原XX、XX、微山稀土精REO12～>92>30>3035～>60CaO38～<3<20>220～<4TFe1>80>46-12<65>75>70和90(2段<0.2<4復(fù)原)>75稀土收率〔%〕P2O5稀土硅鐵合金系列產(chǎn)品產(chǎn)量隨著冶金機械工業(yè)的開展不斷增加，到2000年已有生產(chǎn)能力超過10萬噸，實際產(chǎn)量隨市場而波動，約30000～40000噸。隨著冶金行業(yè)對稀土合金質(zhì)品回收率等問題而不斷開展完善。蒸氣壓高的和低的金屬雜質(zhì)。該提純技術(shù)已產(chǎn)業(yè)化，目前單爐產(chǎn)量已000.02和小于0.01,完全滿足了大磁致伸縮材料的使用要蒸氣壓高的和低的金屬雜質(zhì)。該提純技術(shù)已產(chǎn)業(yè)化，目前單爐產(chǎn)量已000.02和小于0.01,完全滿足了大磁致伸縮材料的使用要氯化物原料改進為釹釤分組后〔即不含變價元素Sm、Eu〕的輕稀g時的溫度都比金屬鑭、鈰的熔點低2～3倍，因此可用復(fù)原-蒸餾.六、稀土金屬提純工藝技術(shù)進展和存在問題高新技術(shù)的開展要求使用較純的稀土金屬，以便提高材料性能，為此研究和使用了6更多雜質(zhì)往往需要幾種方法配合使用。解和金屬熱復(fù)原法制備的工業(yè)純稀土金屬一般為95%～98%。為去除氣體〔如O、N、H、Cl、F等〕、非金屬〔如C、Si等〕和金屬雜質(zhì)采用的提純工藝方法及進展見表5。20世紀(jì)90年代以來，由于鋱鏑鐵大磁致伸縮材料用途的開發(fā)，高純鋱的需求旺盛，促有效地去除了蒸氣壓高的和低的金屬雜質(zhì)。該提純技術(shù)已產(chǎn)業(yè)化，目前單爐產(chǎn)量已達(dá)10公藝技術(shù)完全適用高純鏑、釤、鐿和銩的生產(chǎn)。在本世紀(jì)20年內(nèi)，隨著高新技術(shù)和功能材料的開展及其產(chǎn)業(yè)化，表5列出的各種稀土金屬提純技術(shù)必將不斷完善和