稀土电解厂的设计及生产实践

1、前言 混合稀土金属（RE）是由两个以上的稀土元素组成的合金。如RE中含有La、Ce、Pr和Nd，或RE中含有La、Ce和Pr。因这两者均具有良好的特性，故在工业应用中获得了较好的用途。如RE作为钢的净化剂（制成稀土处理钢）。在有色金属中为添加剂（如RE-Al，RE-Cu等合金）。RE-Fe生成稀土发火合金（大量用于制造打火石）。电热合金的加入物（如RE-Fe-Cr-Al合金用于电热丝）。     

混合稀土掺杂硬质合金刀具工作表面稀土富集相的能谱分析

在能谱(EDX)分析时,因La的Lβ1与Pr的Lα,Ce的Lβ1与Nd的Lα,La的LIIIab与Pr的Lβ1,Ce的LIIIab与Nd的Lβ1存在谱线重叠现象,而且混合稀土通常以La和Ce为主体元素,在分析混合稀土掺杂合金中含稀土物相时容易出现对Pr、Nd的遗漏。本文介绍La、Ce、Pr、Nd混合稀土掺杂的硬质合金刀具工作表面稀土富集相EDX分析的谱线拟合方法,并对刀具服役过程中La、Ce、Pr、Nd向刀具工作表面的定向迁移进行研究。结果表明,对存在谱线重叠现象的"相似元素"进行EDX分析,应该采用谱线拟合方法判断是否存在"相似元素",以防止出现元素的遗漏与误判;对以La、Ce为主体元素的混合稀土掺杂合金中含稀土物相进行EDX分析时,即使忽视了对Pr、Nd的分析,也不会影响对La、Ce在合金中作用行为规律的判断,但会遗失La、Ce、Pr、Nd在合金中作用行为的整体信息;在对C、S含量适中的金属材料加工过程中,混合稀土掺杂硬质合金工具中的La、Ce、Pr、Nd原子可以定向迁移至工作表面,但这种迁移是非同步的,Ce、Pr、Nd原子具有较La原子高的迁移速度。     

化学气相传输法分离相邻四元混合轻稀土氧化物

基于稀土氯化物在高温时与KCl生成气态配合物KRECl4的热力学行为差异,将稀土氯化物和KCl按摩尔比1:1混合,另将稀土氧化物、NH4Cl和KCl按RE:N:KCl=1:6:1(RE=La、Ce、Pr、ND)的摩尔比混合,进行化学气相传输反应,研究混合稀土化合物的分离特性.实验结果显示,单一轻稀土氧化物-NH4Cl-KCl传输反应在650℃～800℃的温度范围内稀土沉积量PrCl3＞NdCl3＞LaCl3＞CeCl3.四元相邻混合轻稀土氯化物-KCl传输反应,在不同温度区域内最大分离系数分别为SFLa/Ce(5)=2.51,SFPr/La(5)=3.86,SFNd/La(4)=2.61,SFpr/Ce(5)=9.76,SFNd/ce(4)=4.28,SFNd/Pr(2)=2.50.四元相邻混合轻稀土氧化物-NH4Cl-KCl传输反应,在不同温度区域内最大分离系数分别为SFNdLa/ce(2)=3.01,SFPr/La(6)=3.31,SFNd/La(4)=2.47,SFPr/ce(5)=8.84,SFNd/ce(6)=5.02,SFNd/Pr(2)=2.02.     

富稀土合金添加对烧结(MM,PrNd)-Fe-B微观组织和磁性能的影响北大核心

本文采用粉末冶金工艺制备了含有混合稀土的烧结(MM,PrNd)-Fe-B磁体,并研究了富稀土合金添加对磁体微观组织和磁性能的影响。未添加富稀土合金的MM_(7)(PrNd)_(24)Fe_(74.99)B_(1.01)磁体晶界相中存在La、Ce元素聚集现象,添加6%的(PrNd)_(41)Fe_(57.99)B_(1.01)富稀土合金能够部分消除这种聚集现象,同时矫顽力从11.15 kOe提高至11.98 kOe。微观分析表明,添加富稀土合金后,磁体具有双主相结构。晶界中的La、Ce会置换(PrNd)(2)Fe_(14)B主相中Pr、Nd元素,同时Pr、Nd会置换(MM,PrNd)(2)Fe_(14)B主相中La、Ce元素。晶界中La、Ce元素的均匀分布和双主相结构有助于提升磁体的矫顽力。     

La0.65RE0.10Mg0.25Ni3.5Si0.15(RE=La,Ce,Pr,Nd,Sm)储氢合金的电化学性能及EIS分析

通过感应熔炼制备La0.65RE0.10Mg0.25Ni3.55i0.15(RE =La,Ce,Pr,Nd,Sm)合金.采用X射线衍射方法分析了合金的相结构,研究了其电化学性能,并采用电化学阻抗谱分析了合金电极的放氢动力学特性.研究结果表明,合金是以LaNi5、LaNi3为主相的多相结构,同时合金中少量的Si元素与Mg和Ni元素形成了少量的Mg2 Si相和Ni2Si相.Ce,Pr,Nd,Sm部分替代La以后,合金的放电容量下降,Ce的替代使合金容量大幅度降低.对于本系列合金,La被其他稀土元素部分替代后,合金经过100次循环后的容量保持率略有下降,但除了Pr元素以外,变化值均较小.合金电极的电化学阻抗谱分析表明,中低频区的容抗弧半径依次为Ce ＞La＞ Nd ＞Sm ＞Pr,这表明采用Nd、Sm、Pr替代La后合金电极在碱液中放电过程电荷传递电阻Rct减小,即合金表面活性增加,但Ce替代却导致Ret急剧增大,这可能与Ce在碱液中易形成氧化物降低了合金的表面活性有关.     

新技术与成果

接触网导线用铜合金本发明公开了一种铜基合金,其化学成分含有(重量%):Mg0.20—0.45、RE(La Ce)0.05—0.25,余量为Cu和不可避免的杂质。其中RE指总含量为98.5%的混合稀土。采用上述化学组分的合金,精炼     

钢中稀土加入方法及其耐热,抗氧化性能的研究

本文总结了防止水口结瘤的方法和措施,重点详述了稀土合金炉内加入与钢包内加入两种方式的对比。笔者设想了几种灵活,科学的加入方法,以求达到钢中稀土分布均匀、稀土残留量、钢材质量的稳定,充分发挥稀土脱氧、脱硫的能力,改变夹杂物形态、细化晶粒、改善钢的物理性能的目的。同时,对zG15RE、ZG20RE等钢种的抗氧化耐腐蚀性能,进行了科学的分析、研究,进而设想用重(Y)、轻(La、ce)混合稀土元素(金属)与铝,硅等元素按一定配比组成的合金,研制高强度、高温度的稀土耐热钢。     

液膜法生产纯钇及轻稀土的研究

本文首次报道了用液膜法生产纯钇及轻稀土的实验室研究。结果表明,对于“液膜法快速稀土二分组的研究”一文所得内水相含稀土（La、Ce、Pr、Nd和Y）30.62g/L的富集物,按最佳操作条件经两级间歇式液膜分离过程,萃余液中钇的含量由原来料液中的43.57％增至99.96％,内水相中轻稀土（La、Ce、Pr、Nd）的总含量由原来料液中的56.41％增至99.52％,均已符合稀土工厂萃取法的产品要求。本法流程短、速度快,试剂用量少,操作费用低,是生产纯钇及轻稀土的一个有工业应用前景的新方法。     

我国稀土化合物产业现状和展望

从我国稀土资源特点出发，介绍了我国稀土化合物的主要生产工艺和企业状况、单一或混合稀土化合物、特殊物理性能的稀士化合物和复合稀土化合物等稀土化合物产品的生产、研发及应用情况。预测了稀土化合物产业的发展趋势，并提出我国在该领域应加强应用产品研究开发，特别是Ce、La、Y、Pr等稀土元素的应用研究，保持稀土元素的消费平衡，扩大应用领域：提高企业自动控制水平，改善产品的稳定性和一致性；注意保护生态环境。     

稀土对Ti0.25V0.34Cr0.2Ni0.2合金相结构和电化学性能的影响

通过XRD, SEM-EDS等方法及电化学测试研究了稀土对Ti0.25V0.34Cr0.2Ni0.2合金的微观结构和电化学性能的影响. 结果表明, Ti0.25V0.34Cr0.2Ni0.2和Ti0.25V0.34Cr0.2Ni0.2RE0.01 (RE分别代表La, Ce, Pr, Nd和混合稀土)合金均由主相为体心立方结构的钒基固溶体相和少量TiNi基第二相组成. 稀土元素加入后, 合金bcc相的晶格参数略有增加; 镧在合金中发生偏析, 形成新相. 添加稀土元素能够加速合金的活化. 303 K温度下基准合金和含Pr合金电极实际测定的理论放电容量大致相等, 约为364 mAh·g-1. 合金的放电容量对温度的变化比较敏感, 高温有利于合金放电. 稀土对合金电极的荷电保持率产生不利影响; 混合稀土的添加能够改善合金的倍率放电性能.     

铈镧混合稀土对AZ91D压铸镁合金显微组织和蠕变性能的影响

研究了不同含量Ce/La(x=0,0.1,0.5,1.0)对AZ91D镁合金显微组织及蠕变性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDX)观察与分析表明,压铸AZ91D镁合金中添加Ce/La后,除了α-Mg,β-Mg17Al12相之外,还生成了新的稀土化合物Al11RE3(RE=Ce/La)化合物,并且细化了合金显微组织、提高了合金室温和高温力学性能。生成的Al11RE3(RE=Ce/La)高温热稳定相使AZ91D+xCe/La(x=0,0.1,0.5,1.0)合金在150℃,50MPa下的蠕变抗力优于AZ91D镁合金,1%Ce/La的合金与AZ91D相比,蠕变延伸率低了0.2%,最小蠕变速率从2.30×10-8s-1降低到2.02×10-8s-1。蠕变试样的微观组织结构分析表明:AZ91D合金的蠕变机制主要以晶界滑移方式为主,Al11RE3(RE=Ce/La)热稳定相在晶界处延缓和阻碍了晶界断裂的过程。     

RE对7075合金板材组织和性能的影响

本文研究工业纯铝中含RE(混合轻稀土,含量为0～0.275％)时对7075合金组织和性能的影响。试验结果表明:随着RE含量增加,σ_b、σ_(0.2)和HB略有降低;在腐蚀介质中,σ_b和δ的损失率相应增大;拉应力腐蚀寿命明显降低。RE形成了Al-Cr-Ti-Zn-Mn-(Ce、La)初晶化合物,该化合物随RE的增加而增多,在以后的压力加工过程中很难被破碎,从而造成组织不均匀性。     

P204-HCl-H3cit体系分离轻稀土元素的研究

针对高酸度下P204(DEHPA)萃取剂萃取轻稀土氯化物时,La3 、Ce3 、Pr3 、Nd 3 之间分离系数较低的问题,本文研究了含有柠檬酸(H3cit)的P 204-HCl体系中,料液酸度与柠檬酸浓度对轻稀土分离系数的影响,并与P204-HCl体系的萃取结果进行了比较.实验结果表明:在P204-HCl-H3cit体系中,轻稀土分离系数随酸度的增大而降低,随柠檬酸浓度的增加而提高.当料液酸度pH=1.0、柠檬酸浓度=0.25 mol/L时,Ce/La 、Pr/Ce和Nd/Pr的最大分离系数分别为4.10、1.71和1.54,均高于P204-HCl体系下的最大分离系数.     

快速固化的Mg-Ni-RE合金及其纳米结晶和氢气存储

介绍了快速固化的镁基Mg—Ni—RE(RE=Y，Mm)合金内的氢气存储。指出快速固化即淬火状态的合金可通过将非晶态相或者由平均粒径为3nm的纳米晶体组成的纳米／非晶态相埋置在大量的非晶态相中而获得，并将Mg76Ni19Y55和Mg78Ni18Y4两种合金的氢化性能(储氢能力和氢化动力学)与Mg75Ni20Mm5(Mm为Ce和富La的混合稀土)的氢化性能做了对比。     

ICP-AES法测定钢中稀土夹杂物La,Ce,Pr,Nd,Sm含量

采用ICP-AES测定钢中稀土夹杂物La,Ce,Pr,Nd,Sm含量.确定了电解制度、优化了仪器工作条件、选择了元素最佳分析谱线.方法准确、快速、简便.     

H13模具钢表面处理和热疲-热熔损性能

对H13钢进行了硫氮碳（SNC）共渗加氢化处理、稀土（RE）-SNC共渗及稀土（RE）－SNC共渗加氧化处理等表面处理工艺试验；并对处理试样分别进行了热疲劳性能和在合金铝液中的热熔损性能试验；结果表明，在空气氧化条件下，添加稀土的SNC共渗加氧化复合处理试验的渗层热疲劳性能比未添加稀土（RE）的SNC共渗加氧化复合处理及随后未经氧化处理的RE-SNC共渗的试样高；在本试验条件下，加稀土进行处理的试样比未加稀土进行处理的试样，在铝液中的热熔损性能略偏低。     

稀土在甲烷部分氧化制取合成气中的应用研究

稀土（La,Ce,Pr,Nd等）通常可以作为催化剂载体、助剂或与其它元素形成固溶体,成为催化剂的重要组成部分。文中系统地介绍了稀土在甲烷部分氧化（CPOM）制取合成气中的相关应用,重点分析了稀土作为催化剂载体、助剂、固溶体等在催化部分氧化制取合成气中的应用,并对其在CPOM中未来前景做出展望。     

稀土在硬质合金球形粉末烧结体表面富集现象的观察

采用合金粉末烧结体表面观察法研究了稀土在WC-Co硬质合金中的作用机理。合金中的稀土分别以混合稀土(以La和Ce为主体成分)-Co预合金粉(简称RE-Co预合金粉)形式和La(NO3)3的丙酮溶液形式在湿磨时直接加入。用扫描电镜和能谱仪对平均粒径小于200μm的2种球形稀土硬质合金粉末(简称合金粉末)烧结体表面进行观察与分析,发现:以RE-Co预合金粉形式加入稀土时,在烧结过程中,合金中的稀土La和Ce以及杂质元素在合金粉末烧结体表面产生了明显的富集,形成了含La,Ce,S,Ca,W,C和O的复杂形式的化合物,在稀土富集物中没有检测到Co。以La(NO3)3形式加入稀土,在合金粉末烧结体表面没有检测到La。说明在合金粉末烧结体表面不存在La的富集或聚集。稀土的添加形式同时也影响合金粉末烧结体表面硬质相WC与粘结相的比例,以RE-Co预合金粉末形式加入稀土,合金粉末烧结体表面粘结相含量较少,因此,稀土的添加形式影响其在硬质合金中的作用机理。以RBCo预合金粉形式加入稀土,合金中的稀土不但具有较好的富集合金中杂质元素的作用,而且还可以阻止烧结体表面富粘结相结构的形成。     

RE(RE=Nd,Sm,Pr)部分替代La对A_2B_7型合金电化学贮氢性能的影响

La-Mg-Ni系A2B7型合金由于其高的放电容量被认为是最具希望的Ni-MH电池负极材料,然而,低的电化学循环稳定性制约着合金的实际应用。为了改善La-Mg-Ni系A2B7型合金的电化学贮氢性能,用RE(RE=Nd,Sm,Pr)部分替代合金中的La,用感应熔炼及退火工艺制备了La0.8-xRExMg0.2Ni3.35Al0.1Si0.05(RE=Nd,Sm,Pr;x=0,0.2)电极合金。为了抑制Mg在熔炼过程中的挥发,熔炼过程中采用氦气作为保护气氛。用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了铸态及退火态合金的微观结构,并测试了铸态及退火态合金的电化学贮氢性能,比较了不同稀土元素替代La对合金电化学性能的影响。结果表明,铸态及退火态合金包含两个主相,具有Ce2Ni7型结构的(La,Mg)2Ni7相以及Ca Cu5型结构的La Ni5相。RE(RE=Nd,Sm,Pr)部分替代La未影响合金的相组成,但使合金的相含量发生明显改变。此外,元素替代使铸态及退火态合金的组织明显细化。RE(RE=Nd,Sm,Pr)部分替代La显著改善了合金的电化学贮氢性能,包括电化学循环稳定性、放电容量及电化学动力学性能。     

稀土对Al-Mg合金铸态组织的影响

将混合稀土和La加入Al—Mg合金中。研究混合稀土和La在Al—Mg合金中的作用。结果表明，混合稀土和La对A1-Mg合金都起细化晶粒作用，其主要机理是稀土的加入引起凝固过程中溶质再分配造成固液界面前沿成分过冷度增大，但La的细化效果更明显。