一种稀土镧、铈合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种稀土镧、铈合金及其制备方法，在密闭保护气氛下，以金属钙为还原剂，以纯铁或铁红为捕收剂，氟化镧或氟化铈为含镧(铈)原料。根据化学反应，将化学计量有余的金属钙和铁或铁红，加入到稀土氟化物中，保温处于熔融状态搅拌，使得金属钙与镧或铈的氟化物发生还原反应，生成金属镧或铈，熔融的铁液将金属镧或铈捕收，形成含钙铁镧或铈或合金。制备的铁镧或铈合金的品质达到最好，镧或铈的回收率达到95％以上，其它杂质含量小于1％。

Rare earth lanthanum and cerium alloy and preparation method thereof

The invention discloses a rare earth lanthanum and cerium alloy and a preparation method thereof. Under sealed protective atmosphere, the metal calcium is used as reducing agent, the pure iron or iron red is used as collecting agent, and the lanthanum fluoride or cerium fluoride is used as raw material containing lanthanum (cerium). According to the chemical reaction, the stoichiometric excess metal calcium and iron or iron red are added to the rare earth fluoride, and the heat preservation is in the melting state of stirring, making the metal calcium and the fluoride of lanthanum or cerium occur reduction reaction, forming the metal lanthanum or cerium, the molten iron collects the metal lanthanum or cerium, forming the lanthanum or cerium or alloy containing calcium. The quality of the prepared Fe-La or Ce alloy is the best. The recovery rate of La or Ce is over 95% and the content of other impurities is less than 1%.

【技术实现步骤摘要】
一种稀土镧、铈合金及其制备方法
本专利技术属于炼钢
，特别涉及一种稀土镧、铈合金及其制备方法。
技术介绍
金属镧是靶材和功能材料重要的原材料，还可作为金属还原剂，在现代材料研究中占据重要地位，而其纯度会影响最终材料性能，故对高纯金属镧制备工艺进行研究具有重要意义。目前，制备金属镧、铈常见的生产方法有熔盐电解工艺、金属热还原法。熔盐电解法生产时，金属镧和铈纯度低，C、Fe是其主要杂质，C通过石墨槽与石墨阳极引入，Fe则通过工具(阳极夹、搅拌棒等)引入，熔盐电解工艺自动化水平低，电解槽敞口工作、无覆盖，氟化稀土的挥发损失不可避免，空气中的灰份杂质进入体系，降低熔盐电解产品收率，氧含量高，使所得稀土金属对钢的作用变差。金属热还原法制备工艺中，主要有钙热直接还原法、氟化物钙热还原法和中间合金法等，例如公开号为CN85100812A的专利技术专利公开了一种钙热还原法还原稀土氧化物的方法。其特征在于，所述方法的原料为：Nd2O3、电解铁、钙金属、熔盐体系；其制备方法是先将钕金属块和铁投入反应器，加热到800℃，熔成钕铁合金。温度降到720℃，加入熔盐体系，随后加入钕氧化物和钙金属，先以300转/分速度搅拌114分钟，然后改用60转/分的速度搅拌1小时，最后将坩埚从熔炉中取出并放在干燥箱台面上冷却。一所述熔盐体系为NaCl、CaCl2，混合比例为3:7。与现有技术相比，不需预先将稀土氧化物转化成氯化物或氟化物。但上述技术回收率不高，且氧含量高，产品不稳定易氧化，实际生产中发现钙直接还原稀土氧化物还原温度高，不利于生产，制约了工业生产的大规模应用。
技术实现思路
针对目前现有技术的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是本专利技术提供了一种低氧、操作简单、金属镧和铈产品稳定，形成镧铁/铈铁合金，避免纯镧/铈金属被进一步氧化，新颖经济的纯镧和纯铈金属生产新工艺。本专利技术目的是通过下面的技术方案实现的：一种稀土镧、铈合金，其特征在于组分按质量百分比为铁91％-96％，稀土镧或铈占3％-8％，其余杂质占0.2％-1％。一种稀土镧、铈合金的制备方法，其特征在于：将稀土镧氟化物或铈氟化物放入真空感应熔炼炉内，在真空条件下加热至950℃～1350℃熔化，待稀土镧氟化物或铈氟化物处于熔融状态时，将过量的金属钙和Fe2O3或纯铁屑加入，在密闭保护气氛下继续升温至1350～1600℃，待铁熔化后，搅拌，保持20至120分钟充分还原；待热还原反应完成后，浇铸冷却去除反应渣，获得铁镧/铁铈合金，冷却方式是采用60～100℃的水冷却；密闭保护气氛为真空感应熔炼炉中充满真空惰性气体保护；Fe2O3或纯铁屑的用量按纯铁和所需纯镧/铈质量比为100％∶4％-6％；所需还原剂金属钙的用量根据还原反应化学计量计算，加入理论量的1.05-1.3倍，金属钙纯度大于99％。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果如下：本专利技术反应原理在于在密闭保护气氛下，以金属钙为还原剂，以纯铁或铁红为捕收剂，氟化镧或氟化铈为含镧(铈)原料。根据化学反应，将化学计量有余的金属钙和铁或铁红，加入到稀土氟化物中，保温处于熔融状态搅拌，使得金属钙与镧或铈的氟化物发生还原反应，生成金属镧或铈，熔融的铁液将金属镧或铈捕收，形成含钙铁镧或铈或合金。制备的铁镧或铈合金的品质达到最好，镧或铈的回收率达到95％以上，其它杂质含量小于1％。具体实施方式下面结合具体实施例进行说明：实施例1将0.132g的氟化镧加入石墨坩埚中，放入真空感应炉中，抽真空通氩气保护，升温至1050℃，待氟化镧融化后加入金属钙0.373g，纯铁2g，氧化铁0.228g，继续升温待氧化铁融化后，搅拌，保温还原熔炼25min，扒渣，取出坩埚，用60～100℃的冷水冷却后去除反应渣，得到铁镧合金1.83g，通过ICP-AES进行分析，含镧量5.02％，铁含量占94.26％，其它杂质Ca、F、O含量为0.72％。利用得到铁镧合金的质量和其中镧的含量，可以计算出实验后镧的质量。利用实验加入氟化镧的质量，根据质量守恒可以得到实验前加入纯镧的质量，从而计算得到镧的回收率98.23％。实施例2将10.8g的氟化铈加入石墨坩埚中，放入真空感应炉中，抽真空通氩气保护，升温至1050℃，待氟化铈融化后加入金属钙3.62g，纯铁153g，继续升温，待铁熔化后，搅拌，保温还原熔炼30min，扒渣，取出坩埚，用60～100℃的水冷却后去除反应渣，得到铁铈合金141.3g，通过ICP-AES进行分析，含铈量为5.34％，铁含量占94.28％，其它杂质Ca、F、O含量占0.38％。利用得到铁铈合金的质量和其中镧铈的含量，可以计算出实验后铈的质量。利用实验加入氟化铈的质量，根据质量守恒可以得到实验前加入纯铈的质量，从而计算得到铈的回收率98.16％。实施例3将24.6g的氟化铈加入石墨坩埚中，放入真空感应炉中，抽真空通氩气保护，升温至1050℃，待氟化铈融化后加入金属钙17.8g，纯铁297.16g，继续升温待铁熔化化后，搅拌，保温还原熔炼35min，扒渣，取出坩埚，用60～100℃的水冷却后去除反应渣，得到铁铈合金281.2g，通过ICP-AES进行分析，含铈量为6.13％，铁含量为93.55％，其它杂质Ca、F、O含量占0.32％。利用得到铁铈合金的质量和其中镧铈的含量，可以计算出实验后铈的质量。利用实验加入氟化铈的质量，根据质量守恒可以得到实验前加入纯铈的质量，从而计算得到铈的回收率98.66％。实施例4将52.5g的氟化镧加入石墨坩埚中，放入真空感应炉中，抽真空通氩气保护，升温至1050℃，待氟化镧融化后加入金属钙52.38g，纯铁600g，氧化铁46.28g，继续升温至氧化铁融化后，搅拌，保温还原熔炼40min，扒渣，取出坩埚，用60～100℃的水冷却后去除反应渣，得到铁镧合632.3g，通过ICP-AES进行分析，含镧量为5.81％，铁含量为93.48％，其它杂质Ca、F、O含量占0.71％。利用得到铁镧合金的质量和其中镧的含量，可以计算出实验后镧的质量。利用实验加入氟化镧的质量，根据质量守恒可以得到实验前加入纯镧的质量，从而计算得到镧的回收率98.70％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稀土镧、铈合金，其特征在于:组分按质量百分比为铁91％‑96％，稀土镧或铈占3％‑8％，其余杂质占0.5％‑1.5％。

【技术特征摘要】
1.一种稀土镧、铈合金，其特征在于:组分按质量百分比为铁91％-96％，稀土镧或铈占3％-8％，其余杂质占0.5％-1.5％。2.一种根据权利要求1所述的稀土镧、铈合金的制备方法，其特征在于：将稀土镧氟化物或铈氟化物放入真空感应熔炼炉内，在真空条件下加热至950℃～1350℃熔化，待稀土镧氟化物或铈氟化物处于熔融状态时，将过量的金属钙和Fe2O3或纯铁屑加入，在密闭保护气氛下继续升温至13...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈东，唐复平，廖相巍，任子平，王俊山，赵成林，张维维，黄玉平，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21