[發明專利]電解稀土金屬用石墨陽極的浸漬-沉淀處理方法

有效

• 申請號: 201210156476.5
• 申請日: 2012-05-08
• 公開（公告）號: CN102677100A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 姜銀舉;樊珍;卜文剛;董小明;安文虎
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: C25C7/02
• 分類號: C25C7/02;C25C3/34
• 代理公司: 包頭市專利事務所 15101
• 代理人: 莊英菊

技術領域

本發明涉及一種電解稀土金屬用石墨陽極的浸漬-沉淀處理方法，處理的石墨陽極用于氟化物體系熔鹽電解法生產稀土金屬，屬于冶金技術領域。

背景技術

氟化物體系稀土氧化物熔鹽電解法是我國現行的生產輕稀土金屬及其合金的主要方法，工藝已經比較成熟，近年來年產量上萬噸。

電解過程的電解反應為：

陰極過程：RE³⁺+3e＝RE

陽極過程：O^2--2e+C＝CO

??????????2O^2--4e+C＝CO₂

電解槽內的總反應式為：

RE₂O_3(S)+3C_(S)＝2RE₍₁₎+3CO_(g)

RE₂O_3(S)+3/2C_(S)＝2RE₍₁₎+3/2CO_2(g)

石墨作為自耗陽極使用。目前金屬釹生產過程陽極消耗量為170kg/噸金屬，在使用過程中，當石墨陽極消耗約70％后棄用，重新更換新的石墨陽極，扣除廢棄部分，實際消耗量為120kg/噸金屬。依據電解反應得到的石墨陽極理論消耗量(CO/CO₂按30/70計)為73.5kg/噸金屬，實際消耗量為理論消耗量的1.6倍。電解稀土金屬采用的高純石墨密度1.7g/cm³左右(石墨理論密度2.1g/cm³)，孔隙率20％左右，由于石墨陽極孔隙率高，電解過程中，隨著氧化的進行，表面的石墨顆粒松散脫落，導致石墨陽極消耗量加大，生產成本增加，另外，石墨顆粒進入電解質，會增加稀土金屬的碳含量。

專利CN1763256A“生產稀土金屬用石墨陽極抗氧化涂層”，提高了電解質以上石墨陽極的抗氧化能力，沒有解決浸入電解質的石墨陽極的氧化脫落問題；專利CN102230195A“一種浸漬稀土電解專用石墨陽極的方法”，采用分段浸漬方法，提高石墨陽極使用壽命。電解質上部的石墨中浸漬多聚偏磷酸鈉鹽，干燥后形成玻璃體；浸入電解質的石墨中浸漬多羥基氟化鋰，干燥后形成氟化鋰。專利CN102168288A“稀有金屬熔鹽電解用保護陽極”，由陶瓷管、石墨塊、熔鹽等組成保護陽極，避免石墨電極上脫落的碳顆粒進入電解質中，降低了金屬中碳含量。該保護電極適用于氯化物電解質體系，不適宜氟化物電解質體系。

發明內容

本發明的目的在于提供一種工藝簡單、成本低、效率高的電解稀土金屬用石墨陽極的浸漬-沉淀處理方法，該方法處理的石墨陽極在使用過程表面石墨不會因氧化而松散脫落，提高了石墨陽極的使用壽命，降低了稀土金屬的生產成本，有利于降低稀土金屬中碳含量。

技術解決方案：

本發明處理步驟如下：

1)浸漬液的配制：將石墨陽極放置在浸漬容器內，加入用質量濃度為5％～15％的鹽酸溶解可溶性的稀土與堿金屬制成混合鹽溶液，混合鹽溶液質量百分濃度1～40％，浸沒石墨陽極，其中：按質量比計，可溶性的稀土∶堿金屬＝60/40～95/5；

2)真空-加壓浸漬：密閉浸漬容器，抽真空至0.01MPa以下，排出石墨陽極孔隙中的氣體，打開放氣閥使浸漬容器放氣至常壓，石墨孔隙中浸入鹽溶液；

3)沉淀：浸漬處理的石墨放入質量百分濃度1～40％的氫氟酸溶液中進行沉淀反應，使浸入其中的鹽轉化為氟化物；

4)烘干：浸漬-沉淀處理的石墨烘干。

本發明進一步：處理步驟如下：1)浸漬液的配制：將石墨陽極放置在浸漬容器內，加入用質量濃度為5％～15％的鹽酸溶解可溶性的稀土與堿金屬，然后再按質量分數計加入1～10％堿土金屬制成混合鹽溶液，混合鹽溶液質量百分濃度1～40％，浸沒石墨陽極，其中：按質量比計，可溶性的稀土∶堿金屬＝60/40～95/5；

2)真空-加壓浸漬：密閉浸漬容器，抽真空至0.01MPa以下，排出石墨陽極孔隙中的氣體，打開放氣閥使浸漬容器放氣至常壓，石墨孔隙中浸入鹽溶液；

3)沉淀：浸漬處理的石墨放入質量百分濃度1～40％的氫氟酸溶液中進行沉淀反應，使浸入其中的鹽轉化為氟化物；

4)烘干：浸漬-沉淀處理的石墨烘干。

所述混合鹽溶液中，堿金屬為鋰或鈉或鉀。

所述堿土金屬為鈣鹽或鎂鹽中的一種或1種以上混合。

本發明處理后石墨的增重率為2～10％。