直接电解法制取高含量稀土镁(铝)中间合金项目建议书分解.doc

直接电解法制取高含量稀土镁/铝中间合金的项目建议书 兰州理工大学 项目概述 稀土被喻为是工业中的“维生素”，是21世纪的重要战略物资[23]。稀土因其独特优异的性质，是当今世界各国改造传统产业，发展高新科技和国防尖端技术不可或缺的战略资源。我国是世界稀土资源最为丰富的国家，且稀土生产量、出口量和使用量均居世界第一，且资源潜力很大，稀土金属及其合金产业在整个稀土产业链中具有极其重要的地位，如钕已成为拉动我国稀土产业发展的主要元素[24]。我国稀土资源十分丰富。据公布资料称；我国稀土工业储量为4300万吨(以REO计)，远景储量4800万吨，总储量9100万吨，居全球首位[25]。稀土金属由于独特的化学性质，在与有色金属生成金属间化合物和合金材料时表现出优异的力学性能。 近年来稀土中间合金（母合金）的短流程加工已经被众多稀土企业所重视，稀土中间合金的使用不仅能够减少氧化烧损、降低成本。而且运存方便，加入时操作简单安全、成分抑郁控制，可以得到成分稳定、质量可靠的合金。且采用中间合金法配制中间合金时，稀土金属中间合金中稀土含量可达10%。且用电解法直接生产稀土金属中间合金，电流效率高、工艺相对简单、成本低、稀土收回率可达90%。所以获得了广泛应用[23]。 目前稀土中间合金的制取大多采用掺兑工艺。即将电解获得的稀土金属熔液与其他熔化的金属混合，浇注后形成熔液，但是存在着流程长，设备要求高，能耗高，环境污染严重等一系列问题。而必威体育精装版的工艺是将制备纯金属的前级矿物（原料），直接进行熔融电解，可获得稀土含量较高的母合金。典型的案例是钇镁合金的一步法生产，即将脱水的MgCl和YCl等按比例混合，熔融，通过电解共析法将两种金属同时析出。该工艺即解决了镁冶炼的烧损，又解决了Mg和Y熔点差大，不易混合的问题，实现了该合金的短流程生产。采用该工艺生产的Y-Mg合金中的Y含量可高达30-70%，为Y的应用找到了很好的出路。 项目的目标与任务 1）、研究电参数对制备稀土合金的影响。 2）、研究添加剂对能耗的影响。 3）、得到最优的电解参数和工艺参数。 4）、实现中间合金工业化生产。 国内外研究现状 稀土是国内外科学家关注的一组元素，被美国、日本等国有关政府部门列为发展高科技术产业的关键元素或战略物质[7]。1875年，Hillebrand等首次采用 CeCl3-KCl-NaCl熔盐体系，在铁阴极上沉积了铈、镧和镨-钕混合物，从此拉开了熔盐电解制取稀土金属的序幕[14]。在传统熔盐电解方法的基础上，近年来又涌现出了很多新颖的熔盐电解制备合金方法，在世界引起广泛关注的主要有电脱氧法(FFC法)和SOM法。而我国作为世界最大的稀土金属生产、消费和出口国，电解法生产稀土金属的技术也日益成熟。[1][10]。近年来稀土中间合金（母合金）的短流程加工已经被众多稀土企业所重视，但是大多采用掺兑工艺。而必威体育精装版的工艺是将制备纯金属的前级矿物（原料），直接进行熔融电解，可获得稀土含量较高的母合金。其中中国科学院长春应用化学研究所开展了在氯化物体系中采用下沉液态镁阴极电解制备镁稀土合金的研究，且对不完全脱水氯化物熔盐电解制备镁稀土中间合金进行了系统的研究。中国科学院青海盐湖研究所采用含水氯化镁和含水氯化稀土为电解原料，利用共电沉积也制备出了镁稀土合金[26]。 随着稀土合金产业的快速发展，国内外在熔盐电解法制备稀土合金的应用基础研究和产业研发方面都取得了明显进步，国内相关工作更为活跃。据国家发改委稀土办统计，我国2009年稀土金属及合金产量约3.58万吨(按REO计，不包括稀土硅铁合金)，近95%的产品是用熔盐电解法生产的[10][11]。从熔盐电解质体系来看，近年的研究工作仍然主要集中在氯化物和氟化物两类主要体系， 目前国内外虽然在电化学反应原理和基本过程、拓展稀土合金的组成范围(尤其是向三元合金拓展)、制备其他物理形态(尤其是稀土合金膜)的稀土合金等方面取得了一定的进展， 但在克服氯化物和氟化物两类主要体系原有的缺点方面开展的工作很少。 稀土直接电解法原理及控制参数 国内外制备 4.1 针对铝的研究 4.1.1 铝-稀土中间合金 经过稀土合金化的铝锂基合金在强度和性能上都有很大的提高，受到了广大研究者的关注[21]。稀土铝合金因有上述的特点，而广泛地应用在电工铝的生产以及电力、航空、汽车、机械仪表、电子、民用及包装制品等方面[5][6]。 由于稀土金属的化学性高，在熔炼时易氧化烧损，储存运输也不方便且成本较高，另稀土的熔点较高、密度大，因此不易加入铝中，因此大多采用预制的铝-稀土中间合金，能够有效的降低成本，减少损耗，且成分易于控制，日内以得到成分稳定，质量可靠的合金，目前，制作方法主要由掺兑法和熔盐电解法等，由于电解直接生产铝-稀土中间合金具有工艺简