稀土电解厂的设计及实践

前言Preface 混合稀土金属（RE）是由两个以上稀土元素组成的合金。如有的RE中含有La、Ce、Pr和Nd,有的RE中含有La、Ce、Pr。由于这两种混合稀土合金均有良好的特性,故在工业生产中得到了广泛应用。如用RE作为钢的净化剂（制成稀土钢）;在有色金属生产中用作添加剂（制成RE-Al,RE-Cu等合金）;RE与Fe可以生成稀土发火合金（用于制造打火石）;     

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。     

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.     

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。     

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     

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.     

稀土尾矿库周边植物碱蓬对稀土元素的吸收与生物富集作用

为研究稀土尾矿库周边植物碱蓬对4种稀土元素(La、Ce、Pr、Nd)的吸收和富集特征,以广泛分布于稀土尾矿库周边的碱蓬及其根区土壤为研究对象,用ICP-MS法分析土壤中La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd的含量和碱蓬各器官中La、Ce、Pr、Nd的含量,并对土壤进行了污染评价。结果表明,土壤中6种稀土元素的平均含量顺序为:CeLaNdPrSmGd,其数值分别为7826.9 mg/kg、4117.8 mg/kg、2251.0 mg/kg、1393.3 mg/kg、240.1 mg/kg、217.0 mg/kg,且稀土尾矿库周边土壤受到了严重的稀土元素复合污染;碱蓬对La、Ce、Pr、Nd的吸收没有特别的选择性;碱蓬对La、Ce、Pr、Nd的转移能力和耐受力较强,且碱蓬植物体内积累了较多的稀土元素,所以碱蓬在一定意义上可用于该地区稀土元素污染土壤的修复;在采样点GW-1～GW-11中,碱蓬各器官中La、Ce、Pr、Nd的含量水平为根叶茎;在采样点GW-12～GW-18中,碱蓬各器官中La、Ce、Pr、Nd的含量水平为根茎叶,即La、Ce、Pr、Nd主要分布于碱蓬根部;相关性分析表明,碱蓬各器官中的稀土元素大部分来源于其根区土壤;在采样点GW-1～GW-18中,碱蓬对La、Ce、Pr、Nd转移系数的平均值分别为0.976、1.013、0.897、0.944,说明稀土尾矿库周边的碱蓬对稀土元素的转移能力顺序为:CeLaNdPr;碱蓬对La、Ce、Pr、Nd富集系数的平均值分别为0.117、0.153、0.108、0.149,说明稀土尾矿库周边的碱蓬对稀土元素富集能力顺序为:CeNdLaPr。     

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。     

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。     

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.     

鈷—稀土二元系相图(上)

钴—稀土二元系相图,由于RE—Co磁体的发展,研究较为深入。已发表了包括Co—La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Dy、Ho,Er及Sc、Y在内的二元系相图。     

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.     

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.     

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。     

萃取分离轻稀土元素三出口新工艺工业试验全面完成(二)

继去年九月顺利完成轻稀土La、Ce/Pr/Nd三出口工艺工业试验后,北京大学化学系和上海跃龙化工厂继续协作,运用北京大学化学系提出的串级萃取理论关于出口工艺的研究成果,共同设计了La/Ce/Pr—     

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。     

还原扩散法直接制备AB5型多元贮氢合金

采用CaH2作为还原剂,稀土氧化物以及其它金属氧化物为原料,直接通过还原扩散反应成功制得了多元贮氢合金La0.4Ce0.1Nd0.2Pr0.3Ni3.55Co0.75Mn0.4Al0.3。     

稀土金属磁性材料

在碱金属的生产和碱土金属氟化物中电解稀土化合物时,采用电阻率为0.05～10Ω/cm 的隔膜插人阴极和阳极之间。本工艺可用于经济地生产磁性稀土金属或合金粒子,尤其是适于生产轻稀土如 Ce、Pr、Nd、Sm。例如在10mm 厚的 SUS304钢板上涂复高铝水     

稀土元素对FeCo合金微观组织及磁性能的影响

采用非自耗真空电弧炉冶炼Fe50Co50-xREx(RE=La、Ce、Gd、Dy)合金锭。通过SEM和VSM等测试分析手段对添加稀土元素对FeCo合金的微观组织和磁性能影响作了系统研究。结果表明,稀土元素的添加会在基体相周围形成富稀土相,当含量较高时还会出现过渡相。添加稀土使FeCo合金的磁导率增大。     

稀土精炼紫杂铜组织和性能的研究

采用自制的稀土中间合金,利用直读光谱仪、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电化学工作站,研究了稀土La,Ce对紫杂铜精炼前后的化学成分、微观组织、力学性能和耐蚀性能的影响,并探讨了稀土除杂的热力学机制与稀土精炼提高耐腐蚀性能的机制。实验结果表明,稀土La,Ce精炼后,紫杂铜中的Pb,Sn,S含量明显降低,Bi,Al等杂质含量也有不同程度的降低;加入0.15%稀土La,Ce精炼后,紫杂铜的铸态组织明显细化;稀土La,Ce与铜基体形成了球状的Cu6RE第二相粒子,弥散分布于铜基体中;适量稀土La精炼后,紫杂铜的力学性能有较大改善;加0.10%La和0.15%Ce精炼后的紫杂铜在3.5%的Na Cl溶液中的耐蚀性能有较大改善,自腐蚀电流由精炼前的8.58μA·cm~(-2)分别下降到4.59和6.20μA·cm~(-2)。