熔盐电解法制备稀土金属始于1875年,W.希尔布兰德(Hillebrand)和T. 诺顿(Norton)初次拓展了电解熔融氯化物制取稀土金属研究。1902年,W.婚斯曼(Munthman)初次提出用稀土氧化物熔于熔融氟盐中作为电解稀土的熔体。
超高纯稀土金属提纯技术及装备
熔盐电解法制备稀土金属始于1875年,W.希尔布兰德(Hillebrand)和T. 诺顿(Norton)初次拓展了电解熔融氯化物制取稀土金属研究。1902年,W.婚斯曼(Munthman)初次提出用稀土氧化物熔于熔融氟盐中作为电解稀土的熔体。
1960~1970年,美国矿务局雷诺研究中心在氟化物体系电解氧化物制得了La、Ce、Pr、Nd及错钕混合金属。Morrice和Henrie在氟化稀土-氟化锂体系中,电解稀土氧化物制得了金属钕、镨、镨钕混合金属。伴随氟化物一氧化物体系电解研究的深入和健全,1975年美铝公司建造了20kA氧化物电解槽。20世纪70年代末,日本三德金属工业公司将稀土氧化物电解法用于工业生产,达成了金属钕、镧、混合稀土金属的规模生产。
20世纪80年代以来,国内渐渐成为世界稀土金属及合金最大的生产国,成为稀土熔盐电解产业领头羊。电解质体系由氯化物体系进步到氟化物体系,电解槽规模由3kA进步到25kA,商品涵盖镧、铈、钕等单一轻稀土金属,镨钕等混合稀土金属,镝铁、钆铁、钕铁等稀土铁合金,钇镁、钇铝、钆铝、镁锂钐、铝锂钐等稀土轻合金等,商品水平也不断提高,主流商品碳含量控制在0.03%以内。新型节能环保槽型进步也十分飞速,能耗得到显著减少,而海外在此范围的产业和研发却基本处于停滞状况。
近年,国内研究院所和企业积极推进熔盐电解智能化和自动化升级改造,现在已经可以达成自动加料、数据在线采集等,很大改变了操作环境,减少了生产能耗,提升了商品水平,但距离完全智能化和自动化还有非常大差距。
超高纯稀土金属提纯技术及装备
20世纪60年代,美国埃姆斯实验室、英国伯明翰大学、俄罗斯科学研究固体物理研究所、日本东京大学等单位展开了稀土金属提纯方面的研究工作,系统地研究了真空蒸馏、电解精炼、地区熔炼、固态电迁移等稀土金属提纯技术,并开发相应的提纯装备。其中,埃姆斯实验室依据稀土金属的性质,将稀土金属分成四类,开发了4条稀土金属制备及提纯技术路线,被叫做埃姆斯工艺步骤(Ames process)【L46】;该实验室在20世纪90年代已学会了大多数4N级稀土金属的制备技术,并组建了材料制备中心(MPC),现阶段侧重于借助高纯稀土金属作为原材料开发磁制冷、催化、金属间化合物等高性能功能材料,与有关基础理论研究。
国内的稀土金属的提纯研究工作起始于2000年,主要研究单位有北京有色金属研究总院、湖南稀土金属材料研究院、包头稀土院、北京大学、武汉工业大学、内蒙古大学等。经过十几年的攻关,超高纯稀土金属制备技术获得了重大突破,成功制备出15种绝对纯度达4N的稀土金属,开发了高真空蒸馏、固态电迁移、地区熔炼、电子束熔炼、悬浮熔炼、固相外吸气、氢等离子电弧熔炼等稀土金属提纯技术及装备,装备水平得到了大幅提高。但现在所开发的设施生产规模小、工艺步骤冗长,要经过多次或多种办法进行提纯,能耗及本钱高,有待于进一步开发高效低本钱规模制备技术和专用提纯装备。






