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2024

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稀土有色中間合金的制備工藝與技術(shù)

作者:

龍釔

稀土有色中間合金的制備工藝與技術(shù)主要包括混熔法、電解法(包括熔鹽電解法)和鋁熱還原法。以下是對這三種制備方法的詳細(xì)介紹：

　　一、混熔法

　　混熔法，亦稱對摻法，是將稀土或混合稀土金屬按比例加到高溫鋁液中，直接制得中間合金。其工藝流程一般如下：

　　使用電阻爐加熱鋁液，使用石墨坩堝盛放合金液。

　　將稀土用鋁箔紙包好，按照成分設(shè)計比例加入到高溫的鋁液中。

　　一般會用惰性氣體對鋁液進(jìn)行保護(hù)，降低稀土的燒損。

　　在保溫一定時間后，對合金液進(jìn)行處理使其成分分布均勻。

　　將合金液倒入模具中，冷卻后得到稀土鋁中間合金。

　　混熔法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單、便于操作、熔解速度快、合金元素加入方便、合金成分含量穩(wěn)定。然而，它也存在一些缺點(diǎn)，如稀土金屬在鋁液中容易局部過濃，易發(fā)生包晶反應(yīng)，產(chǎn)生夾雜物，導(dǎo)致稀土燒損大，增加了成本。

　　二、電解法(包括熔鹽電解法)

　　電解法主要有兩種方法：

　　在較低溫度下液態(tài)鋁陰極上電解氯化稀土制取一系列稀土鋁合金。

　　在電解鋁時，向工業(yè)鋁電解槽中加入稀土氧化物或稀土鹽類，使得加入的稀土氧化物或稀土鹽類與氧化鋁一起電解，即稀土與鋁共電沉積以制取稀土鋁合金。

　　在我國，熔鹽電解法發(fā)展比較快，已經(jīng)可以直接把稀土化合物加入工業(yè)鋁電解槽里，用共析法電解氯化物熔體生產(chǎn)出稀土鋁合金。

稀土有色中間合金的制備工藝與技術(shù)

　　三、鋁熱還原法

　　由于金屬鋁具有很強(qiáng)的還原能力，鋁又可以與稀土形成多種金屬間化合物，因此可以采用鋁作還原劑來制備稀土鋁合金。鋁熱還原法的主要化學(xué)反應(yīng)為：RE2O3+6Al→2REAl2+Al2O3。其中，稀土原料可用稀土氧化物或稀土富渣，還原劑可采用工業(yè)用純鋁或硅鋁等，還原溫度通常在1400℃～1600℃。

　　鋁熱還原法的工藝流程一般如下：

　　將按比例配好的稀土原料(如稀土碳酸鹽)和助熔劑(如冰晶石)混合均勻后放進(jìn)坩堝。

　　當(dāng)坩堝內(nèi)的助熔劑熔化后，攪動一段時間，使稀土原料充分分散。

　　往坩堝內(nèi)加入純鋁，繼續(xù)加熱至還原溫度。

　　在保溫一段時間后，將合金液倒入模具中，冷卻后得到稀土鋁中間合金。

　　近年來，研究人員研究出一種新的鋁熱還原法，在較低溫度(如780℃)下，在氟化鈉、氯化鈉體系中完成的鋁熱還原反應(yīng)，避免了原來高溫產(chǎn)生的問題。

　　鋁熱還原法的優(yōu)點(diǎn)是稀土收得率高，但缺點(diǎn)是溫度過高后助熔劑會發(fā)生分解反應(yīng)釋放出有毒氣體，對環(huán)境影響大。因此，在實際應(yīng)用中需要嚴(yán)格控制反應(yīng)條件和尾氣處理。

　　綜上所述，稀土有色中間合金的制備工藝與技術(shù)具有多種方法，每種方法都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體需求和條件選擇合適的制備方法。

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