林化成
江苏金石稀土有限公司 江苏 徐州 221611
摘 要：本文设计了稀土熔盐电解槽使用方形阳极片制取稀土金属及合金的方法，将稀土氧化物、氟化物置入电解槽，氟化钕(氟化镨钕)：氟化锂=10:1，电流5000A~6000A,电压10~12V,最终制取稀土金属及合金产品。
关键词：方形阳极片；电解槽；稀土金属及合金；
传统的氟化物生产稀土金属的阳极片均是扇形，配合圆形石墨电解槽设计，片与片之间有20mm间隙，电流5000~6000A，电压10~12V,电解槽使用D710X560mm,熔盐配比不变，电效75%，产量150~160kg/炉.天。文设计了一种使用方形阳极片制取稀土金属及合金的方法，将稀土氧化物、氟化物置入电解槽，氟化钕(氟化镨钕)：氟化锂=10:1，电流5000A~6000A,电压10~12V,最终制取稀土金属及合金产品。
1实 验
1.1
本实验设计了稀土熔盐电解槽使用方形阳极片制取稀土金属及合金的方法，将稀土氧化物、氟化物置入电解槽，氟化钕(氟化镨钕)：氟化锂=10:1，电流5000A~6000A,电压10~12V,每小时加料9~10kg,制取金属8Kg,最终制取稀土金属产品同时与扇形阳极片作比较，如表1所示
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表1扇形阳极与D710X560 电解槽的唱本及产量
2.产量：18710Kg/坩埚,比 2018年提高3235.6Kg/坩埚，2017年钕和镨钕产量1015.4吨;使用石墨坩埚88个； 11.53吨/坩埚
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扇形阳极片 Φ400Xd170×H470 单价：720元/套 60小时 1.97元/kg；坩埚Φ710xH560使用寿命102天价格：15000元
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3.实际生产数据对比。
(1)2021年45、46、48#炉使用方形阳极与14#炉使用扇形阳极，均为镨钕电解槽，石墨坩埚尺寸一样。
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说明方形阳极片电效高致使单炉日产量提高，产品合格率页略有提高，料比降低，按照年产3000吨稀土金属，节约24吨原料，按照54.5万元/吨计算，年节约成本1300余万元。
（2）石墨坩埚消耗情况对比分析
使用原阳极片的14#试验电解槽在使用到规定电解炉期后正常停炉。下图为14#电解槽石墨坩埚使用情况图。
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说明扇形阳极片与片之间有20mm间隙，石墨坩埚充当阳极参与电解。60~64小时更换，时间过长，阳极片两侧及底部残缺过大，导致两片阳极之间严重缺失，石墨坩埚参与电解，造成阳极片与片间隔处石墨坩埚内部凹陷；底部残缺造成石墨坩埚底部参与电解，出现凹陷；
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说明方形阳极组合成封闭阳极，阳极背部的石墨坩埚与熔盐不接触，故不参与电解。48小时更换，阳极片两侧及底部基本不消耗，导致两片阳极之间的石墨坩埚不参与电解出现凹陷，阳极片底部使用48小时未出现变窄导致石墨坩埚参与电解消耗出现从而延长电解槽使用寿命，降低生产成本；
扇形阳极片 Φ400Xd170×H470 单价：720元/套 60小时 1.97元/kg；方形 470X 230X75 单价：740元/套 48小时 2.54元/kg。
在电解槽规格一致，电压10~12V,电流5000~6000A，作业环境形同，加料量相同的条件下形成以下结论：
1.方形阳极片电耗降低3.7%说明电解效率高；
2.方形阳极片比扇形阳极片日产量高6.8%；
3.方形阳极片比扇形阳极片合格率高0.6%左右；
4.电解槽使用寿命延长20~35天；
参考文献：
［1］杨倩.电解槽的设计.汽车/机械制造
［2］刘中兴.徐子娟.王伟稀土电解槽石墨阳极的研究..有色金属（冶炼部分）,2014,第1期.
［3］王志远,《浅谈石墨阳极片的消耗与熔盐电解槽使用寿命及产品质量关系》.科学与技术,2020,第28卷第27期。
作者简介：林化成（1974-），男，江苏人，中国人民大学研究生，主要从事稀土及功能材料的研究。