稀土金属车间设计(design of rare earth metal shop)

以稀土化合物为原料，经熔盐电解或金属热还原等工序制取混合及单一稀土金属的稀土冶炼厂车间设计。制取稀土金属用稀土化合物主要有氯化物、氟化物和氧化物。稀土金属产品包括混合稀土金属、单一稀土金属和高纯单一稀土金属。

混合稀土金属主要用于生产发火合金、有色合金和钢铁冶金用添加剂。金属镧、铈可用作钐、铕、镱、铥等金属氧化物的还原剂，还可作为特种钢、有色合金的添加剂，用作永磁材料和贮氢基质材料。其它单一稀土金属可用在高温合金、原子能、电子、无线电、超导等高新技术领域。

工艺流程选择 稀土金属工业生产方法有熔盐电解法、金属热还原法和中间合金法等。熔盐电解法多用于制取混合稀土金属及镧、铈、镨、钕等单一轻稀土金属；重稀土氟化物钙热还原法用于制取单一重稀土金属；金属镧、铈还原钐、铕、镱、铥的氧化物，制备钐、铕、镱、铥金属。中间合金法是往钙热还原稀土氟化物炉料中加入镁和无水氯化钙，以生成中间合金，再经蒸馏分离除去钙镁，多用于制取钇、镝、钬、铒、镨等钇组稀土金属。

工业上大量应用的稀土金属，以混合稀土金属和镧、铈、钐、钕为主，其余稀土金属用量不多。因此工业上多以稀土氯化物熔盐电解法制取混合稀土金属和镧、铈、镨、钕单一金属，或采用氧化物一氟化物熔盐电解法制取混合稀土金属。

氯化稀土熔盐电解制取混合稀土金属，工艺流程见图。

氯化稀土熔盐电解工艺流程

设备选择 稀土氟化物及氧化物金属热还原法用主要设备有感应炉、电阻炉、制取高纯金属用真空蒸馏提纯炉等；氯化物熔盐电解用主要设备有氯化稀土脱水炉、电解槽和电解尾气处理设备。

熔盐电解槽台数按下式计算：

n=QK/q

式中N为电解槽数，台；K为不均匀系数，≥1；Q为日产金属总量，kg／d；q为单台设备日产金属量，kg／(d•台)。

车间配置 采用氯化物熔盐电解法的稀土金属车间一般按氯化物结晶脱水、电解和尾气处理三部分分开配置。

熔盐电解车间在高温、有尘及氯气的环境下作业。车间配置应考虑宽敞及散热。电解槽按系列串联布置。向电解车间输送直流电的整流器室应设在厂房的一端。在车间配置上应设有无水氯化稀土贮存、工模具和辅助料存放及炉前化验等位置及设施。在电流强度为3000A以上的电解槽厂房内应设起重吊车。

主要技术经济指标 以生产混合稀土金属为例。每公斤混合稀土金属消耗：

无水氯化稀土(REO≥45％H2O<5％)/kg   2．7～3．1

氯化钾(KCl>90％，工业纯)/kg                    0.15

钼棒/kg                                                             0.04

石墨阳极/kg                                                         0.18

低熔合金/kg                                                     0.018

电耗/kW•h                                                          27~35

金属直收率/％                                                     85~90

电流效率/％                                                         25~50