熔盐电解法制取稀土金属.doc

熔盐电解法制取稀土金属.doc熔盐电解法制取稀土金属
熔盐电解法制取稀土金属
(preparation of rare earth metal by molten salt
electrolysis) 在直流电流作用下，含稀土熔盐电解质中的稀土离子在电解槽阴极获得电子还原成金 属的稀土金属制取方法。这是制取混合稀土金属，轻稀土金属镧、铈、镨、钕及稀土铝合金 和稀土镁合金的主要工业生产方法。 有氯化物熔盐电解和氟化物熔盐电解两种方法， 工业上 主要采用前一种方法。产品稀土金属的纯度一般为 95 %〜98 %，主要作为合金成分或添加
剂广泛应用于冶金、 机械、新材料等部门。与金属热还原法制取稀土金属相比，此法具有成 本较低、易实现生产连续化等优点。
赫里布兰德 (w．Hillebrand) 等人在 1857 年首次用稀土氯化物熔盐电解法制取稀土金属。
1940 年奥地利特雷巴赫化学公司 (Treibacher Chemische Werke A G ) 实现了熔盐电解制取 混合稀土金属的工业化生产。 1973 年西德戈尔德施密特公司 (Th ． Goldschmidt AG) 以氟碳 铈镧矿高温氯化制得的氯化稀土为原料，用 50000A 密闭电解槽电解生产稀土金属。 1902
年姆斯马 (W．Munthman) 提出用氟化物熔盐电解法制取稀土金属。 80 年代苏联采用这种熔
盐电解法在 24000A 电解槽中电解生产稀土金属。 中国从 1956 年开始研究氯化物熔盐电解法， 解槽电解生产混合稀土金属和镧、铈、镨等的规模。 法， 80 年代用于金属钕的工业生产，现已扩大到
现已发展到用 1000 、3000 和 10000A 电
70 年代初又开始研究氟化物熔盐电解
3000A 电解槽的生产规模。
氯化物熔盐电解 以碱金属和碱土金属氯化物为电解质，以稀土氯化物为电解原料 的熔盐电解方法，从阴极析出液态稀土金属， 阳极析出氯气。 这种方法具有设备简单、 操作
方便、电解槽结构材料易于解决等特点，但也存在氯化稀土吸水性强、电流效率低等问题。
RECI3 - KCI是目前较理想的电解质体系， 由于NaCI比KCI价廉，所以RECI3 - KCI - NaCI
三元系也是工业上常用的电解质体系。
氯化物熔盐电解原理 当 RECI 3- KCI 熔盐电解质在以石墨为阳极、 钼或钨为阴极的
电解槽中进行电解时，电解质在熔融状态下离解为 RE 3+、K+和CI-离子，在直流电场作
用下， RE 3+ 、 K+ 向阴极迁移， CI - 阳极迁移，由于离子的电极电位不同，电极电位较正 的 RE 3+ 首先在阴极上获得电子被还原成金属：
RE 3++3e === RE
CI- 在阳极上失去电子生成氯气：
3CI- - 3e === 3 ／2CI2
电解结果，在阴极得到熔融稀土金属，在阳极析出氯气，同时消耗熔盐电解质中的氯
发生生成低价氯化物
化稀土和直流电量。 阴极析出的少部分稀土金属溶解于熔盐电解质中，
的二次反应，使电流效率降低。
在熔盐电解过程中，钐、铕等变价稀土元素离子发生不完全放电，难以在阴极被还原 成金属。如 Sm 3+ 在阴极上被还原为 Sm 2+ 后，转移到阳极区又被氧化为 Sm 3+ ，造成电 流空耗，降低了电流效率。
氯