[go: up one dir, main page]

RU2620319C2 - Electrolytic cell for manufacturing rare-earth metals - Google Patents

Electrolytic cell for manufacturing rare-earth metals Download PDF

Info

Publication number
RU2620319C2
RU2620319C2 RU2014148307A RU2014148307A RU2620319C2 RU 2620319 C2 RU2620319 C2 RU 2620319C2 RU 2014148307 A RU2014148307 A RU 2014148307A RU 2014148307 A RU2014148307 A RU 2014148307A RU 2620319 C2 RU2620319 C2 RU 2620319C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rare earth
electrolytic cell
anode
electrolytic
cathode
Prior art date
Application number
RU2014148307A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014148307A (en
Inventor
Джеффри КИНАЙРИ
Энтони Радлэнд КЖАР
Original Assignee
Лайнас Сервисез Пти Лтд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from AU2012902017A external-priority patent/AU2012902017A0/en
Application filed by Лайнас Сервисез Пти Лтд filed Critical Лайнас Сервисез Пти Лтд
Publication of RU2014148307A publication Critical patent/RU2014148307A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2620319C2 publication Critical patent/RU2620319C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
    • C25C7/005Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells of cells for the electrolysis of melts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/34Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of metals not provided for in groups C25C3/02 - C25C3/32
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
    • C25C7/007Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells of cells comprising at least a movable electrode
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: electrolytic cell comprises a housing formed with one or more oblique channels in the housing bottom for draining molten rare earth metals. One or more cathodes are suspended in the cell housing in vertical alignment with one or more channels. The respective cathodes of the opposed surfaces are inclined downwardly and outwardly at an angle from the vertical. One or more pairs of anodes suspended in the cell body. Each anode in one or more pairs has a front surface, the deviation from the vertical and spaced apart in parallel alignment with the respective opposite inclined surfaces of one or more cathodes. The electrolytic cell also includes a collection for the reception of molten rare earth metals from the channel. Separation of molten rare earth metals from the cathode (s) and anode (s) prevents contamination of volatile carbon, rising from the anode (s), or the reverse reaction with the exhaust gases.
EFFECT: increased efficiency of energy consumption and the reduction of product contamination.
13 cl, 2 dwg

Description

Область изобретенияField of Invention

Настоящее изобретение относится в целом к электролитическим ячейкам, в частности -электролитическим ячейкам, приспособленным для производства редкоземельных металлов, таких как неодим, празеодим, церий, лантан, и их смесей, с применением процесса электролиза в электролитической ванне фторидного или хлоридного расплава.The present invention relates generally to electrolytic cells, in particular electrolytic cells adapted for the production of rare earth metals such as neodymium, praseodymium, cerium, lanthanum, and mixtures thereof, using an electrolysis process in an electrolytic bath of fluoride or chloride melt.

Предпосылки изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Электролитические ячейки для производства алюминия в ванне расплава фтористой или хлористой соли хорошо известны, и многие их конструкционные особенности решают важные задачи. В частности, важно поддерживать стабильное и малое анодно-катодное расстояние (АКР) в качестве меры энергосбережения в крайне энергоемком процессе. Поддержание постоянного АКР может оказаться сложным, когда расплавленный алюминий накапливается на поверхности катода и находится под воздействием гидродинамических сил, прикладываемых сильными магнитными полями. Соответственно, в некоторых конфигурациях ячеек, катоды могут подвешиваться над дном ячейки, на котором накапливается расплавленный алюминий. В других конфигурациях катоды могут снабжаться каналами, в которые может собираться расплавленный алюминий, таким образом отводя расплавленный алюминий с поверхности катода, как только он образовывается, чтобы поддерживать постоянное АКР.Electrolytic cells for the production of aluminum in a bath of molten fluoride or chloride are well known, and many of their structural features solve important problems. In particular, it is important to maintain a stable and small anode-cathode distance (AKP) as a measure of energy conservation in an extremely energy-intensive process. Maintaining constant ACP can be difficult when molten aluminum builds up on the surface of the cathode and is affected by hydrodynamic forces exerted by strong magnetic fields. Accordingly, in some cell configurations, the cathodes can be suspended above the bottom of the cell on which molten aluminum accumulates. In other configurations, the cathodes may be provided with channels into which molten aluminum can collect, thereby removing molten aluminum from the surface of the cathode as soon as it is formed to maintain a constant AKP.

Также важно, что электролитическая ячейка приспособлена выпускать углекислый газ, который выделяется на поверхности анода во время электролиза, из междуэлектродного пространства, чтобы в значительной мере предотвращать "обратную реакцию" с металлическим алюминием, когда он образуется на поверхности катода, тем самым сокращая эффективность процесса электролиза.It is also important that the electrolytic cell is capable of releasing carbon dioxide, which is released on the surface of the anode during electrolysis, from the interelectrode space to substantially prevent a “back reaction” with aluminum metal when it forms on the surface of the cathode, thereby reducing the efficiency of the electrolysis process .

Неодим и празеодим, их смеси и другие редкоземельные металлы, также в настоящее время производятся в промышленном масштабе с применением процесса электролиза в ванне расплава смешанной фторидной соли. В отличие от электролитического производства алюминия, аноды и катоды расположены в вертикальной ориентации, а расплавленный металл собирается в приемный сосуд на дне ячейки. Междуэлектродное пространство не подвергается воздействию накопления расплавленного металла, но, тем не менее, подвержено изменению непрерывным электролитическим истощением поверхностей угольного анода. Катоды, как правило, состоят из инертного металла, такого как молибден или вольфрам.Neodymium and praseodymium, their mixtures and other rare-earth metals, are also currently being produced on an industrial scale using the electrolysis process in a molten bath of a mixed fluoride salt. Unlike the electrolytic production of aluminum, the anodes and cathodes are arranged in a vertical orientation, and the molten metal is collected in a receiving vessel at the bottom of the cell. The interelectrode space is not affected by the accumulation of molten metal, but, nevertheless, is subject to change by continuous electrolytic depletion of the surfaces of the carbon anode. Cathodes are typically composed of an inert metal such as molybdenum or tungsten.

Поскольку аноды истощаются, не существует эффективного способа поддерживать анодно-катодное разделение равномерным. Поскольку основная часть технологического тепла вырабатывается омическим сопротивлением расстояния между электродами, температура процесса крайне изменчива и в общем контролируется уменьшением тока, подаваемого в ячейку. Это непрактично в операциях более крупного масштаба, в которых ряд ячеек соединяются электрически последовательно. Кроме того, ослабление тока в ходе процесса электролиза также является нежелательным по той причине, что это сокращает производственную мощность ячейки. Что наиболее важно, неспособность точно контролировать температуру процесса сокращает технологический выход, или эффективность Фарадея, и приводит к образованию нерастворимого осадка, который осаждается на дно ячейки. Следовательно, электролиз приходится периодически останавливать, чтобы изымать из ячейки осадок, тем самым препятствуя непрерывному электролизу.Because the anodes are depleted, there is no effective way to keep the anode-cathode separation even. Since the bulk of the process heat is generated by the ohmic resistance of the distance between the electrodes, the process temperature is extremely variable and is generally controlled by a decrease in the current supplied to the cell. This is impractical in larger scale operations in which a number of cells are connected electrically in series. In addition, attenuation of the current during the electrolysis process is also undesirable for the reason that it reduces the production capacity of the cell. Most importantly, the inability to accurately control the process temperature reduces the technological yield, or Faraday efficiency, and leads to the formation of an insoluble precipitate that settles to the bottom of the cell. Therefore, the electrolysis must be stopped periodically to remove sediment from the cell, thereby preventing continuous electrolysis.

Плохой контроль над температурой процесса также увеличивает выбросы пара из ячейки, которые вредны для рабочей атмосферы и окружающей среды, если их не сдерживать.Poor process temperature control also increases steam emissions from the cell, which are harmful to the working atmosphere and the environment, if not restrained.

Дополнительно, по мере истощения анодов, вытесняемый ими объем в электролите уменьшается, и уровень электролита в ячейке падает. Это уменьшает рабочую площадь анода, погруженного в электролит, в ущерб эффективности процесса, включая потребление питания и увеличенную вероятность "анодных эффектов", создающих сильно загрязняющие газы.Additionally, as the anodes are depleted, the volume displaced by them in the electrolyte decreases, and the electrolyte level in the cell decreases. This reduces the working area of the anode immersed in the electrolyte, to the detriment of process efficiency, including power consumption and the increased likelihood of “anode effects” creating highly polluting gases.

Более того, редкоземельный металл продукта может реагировать с углеродом при температуре процесса. Углерод является крайне нежелательной примесью для некоторых приложений редкоземельного металла продукта. Уменьшение вероятности контакта между летучим углеродом в ячейке и металлом и/или времени нахождения металла продукта в ячейке являются желательными конструкционными признаками, которые отсутствуют в имеющихся конструкциях промышленных ячеек. Эта конкретная задача не является фактором при проектировании электролитических ячеек для производства алюминия, поскольку при таких условиях алюминий с углеродом не реагирует.Moreover, the rare earth metal of the product can react with carbon at the process temperature. Carbon is an extremely undesirable impurity for some rare earth metal product applications. Reducing the likelihood of contact between the volatile carbon in the cell and the metal and / or the residence time of the product metal in the cell are desirable design features that are not available in existing designs of industrial cells. This specific task is not a factor in the design of electrolytic cells for aluminum production, since under such conditions aluminum does not react with carbon.

Дополнительно, в существующих конструкциях электролитических ячеек для редкоземельных металлов трудно поддерживать редкоземельные металлы продукта в расплавленном состоянии, поскольку рабочие температуры предпочтительно составляют только на 10-30°C выше точки застывания редкоземельных металлов продукта. Этот недостаток не составляет проблемы и не решается в электролитических ячейках для электролитического производства алюминия, поскольку температура процесса составляет приблизительно на 300°C выше точки застывания алюминия.Additionally, in existing rare earth metal electrolytic cell designs, it is difficult to maintain the rare earth product metals in a molten state, since operating temperatures are preferably only 10-30 ° C. above the solidification point of the rare earth metal product. This disadvantage is not a problem and cannot be solved in electrolytic cells for the electrolytic production of aluminum, since the process temperature is approximately 300 ° C above the solidification point of aluminum.

Существующая коммерческая деятельность по электролитическому производству редкоземельных металлов имеет малый масштаб, является трудоемкой и осуществляется в полупериодическом режиме. Несколько недостатков мешают увеличить масштаб процесса, чтобы позволить достичь большей продуктивности, непрерывного электролиза и высоких стандартов экологичности, гигиены труда и безопасности.The existing commercial activity for the electrolytic production of rare-earth metals is small, labor-intensive and is carried out in a semi-periodic mode. Several disadvantages make it difficult to scale up the process to achieve greater productivity, continuous electrolysis and high standards of environmental friendliness, occupational health and safety.

Во-первых, электролитические ячейки обычно работают в ограниченном диапазоне тока, от 5 до 10 килоампер, соответствующем низкой мощности производства.Firstly, electrolytic cells usually operate in a limited current range, from 5 to 10 kiloamperes, corresponding to low power production.

Имеется плохое управление загрузочным материалом редкоземельных оксидов в ячейку, приводящее к накоплению нерастворимых осадков, которые требуют частой очистки ячейки, таким образом препятствуя непрерывному электролизу. Дополнительно, загрузочный материал подается в ячейку вручную, без известной ссылки на текущую концентрацию оксида в ячейке.There is poor control of the material of rare earth oxides in the cell, leading to the accumulation of insoluble precipitates, which require frequent cleaning of the cell, thus preventing continuous electrolysis. Additionally, the loading material is fed into the cell manually, without a known reference to the current oxide concentration in the cell.

Существующая технология использует вертикальные устройства электрода. Такие устройства не склонны достигать высокой эффективности Фарадея. Например, пузырьки газа, которые возникают и поднимаются с поверхности анода, с высокой вероятностью увлекаются в потоки электролита и контактируют с металлом продукта, образующимся на катодных пластинах, тем самым сокращая технологический выход вследствие обратного окисления металла продукта.Existing technology uses vertical electrode devices. Such devices are not inclined to achieve high Faraday efficiency. For example, gas bubbles that arise and rise from the surface of the anode are highly likely to be entrained in the electrolyte flows and come into contact with the product metal formed on the cathode plates, thereby reducing the process yield due to the reverse oxidation of the product metal.

Keller в патенте США №5810993 описывает способ производства неодима в электролитической ячейке, спроектированной работать без возникновения анодных эффектов, следовательно, избегая создания и выпуска крайне загрязняющих перфторуглеродных (ПФУ) газов. В этом изобретении цели достигаются, во-первых, путем предоставления множества анодных пластин, так что плотность анодного тока остается существенно ниже той, при которой может возникнуть анодный эффект, и, во-вторых, путем физического отделения вертикальных катодов от вертикальных анодов с помощью инертного барьерного материала, который остается проницаемым для ионов неодима, так что в области анода может поддерживаться более высокая концентрация растворенного оксида неодима, чем в области катода. Однако раскрытое изобретение имеет ряд недостатков и непрактичных признаков. В приведенных примерах не показывается, что барьерный материал (нитрид бора) в действительности является проницаемым для ионов неодима, как требуется для непрерывного процесса электролиза.Keller in US Pat. No. 5,810,993 describes a method for producing neodymium in an electrolytic cell designed to operate without anode effects, therefore, avoiding the creation and release of extremely polluting perfluorocarbon (PFC) gases. In this invention, goals are achieved, firstly, by providing a plurality of anode plates, so that the density of the anode current remains significantly lower than that at which the anode effect can occur, and, secondly, by physically separating the vertical cathodes from the vertical anodes using an inert a barrier material that remains permeable to neodymium ions, so that a higher concentration of dissolved neodymium oxide can be maintained in the anode region than in the cathode region. However, the disclosed invention has several disadvantages and impractical features. In the examples given, it is not shown that the barrier material (boron nitride) is in fact permeable to neodymium ions, as is required for a continuous electrolysis process.

Кроме того, предложенная конструкция анода является сложной, и можно ожидать, что скорость износа анодных пластин будет крайне неравномерной и расточительной. Разделение на отсеки анодной и катодной областей также приводит к большому междуэлектродному расстоянию разделения, и результирующему неэффективному потреблению энергии. Кроме того, изобретение предлагает использовать уголь в качестве инертного катодного материала, хотя хорошо известно, что уголь реагирует с металлом продукта и загрязняет его.In addition, the proposed design of the anode is complex, and it can be expected that the wear rate of the anode plates will be extremely uneven and wasteful. The separation into compartments of the anode and cathode regions also leads to a large interelectrode separation distance, and the resulting inefficient energy consumption. In addition, the invention proposes to use coal as an inert cathode material, although it is well known that coal reacts with and pollutes the metal of the product.

Следовательно, имеется потребность в альтернативных или усовершенствованных электролитических ячейках и процессах для производства редкоземельных металлов.Therefore, there is a need for alternative or improved electrolytic cells and processes for the production of rare earth metals.

Приведенные выше ссылки на имеющийся уровень техники не являются признанием того, что этот уровень техники является частью обычного общеизвестного знания специалиста обыкновенной квалификации в данной области техники. Вышеприведенные ссылки также не предназначены для ограничения электролитической ячейки, как она описывается в данном документе.The above references to the prior art are not an acknowledgment that this prior art is part of the usual well-known knowledge of a person of ordinary skill in the art. The above references are also not intended to limit the electrolytic cell, as described herein.

Суть изобретенияThe essence of the invention

В первой особенности раскрывается электролитическая ячейка для производства редкоземельных металлов, содержащая:The first feature discloses an electrolytic cell for the production of rare earth metals, containing:

корпус ячейки, снабженный одним или более наклонными каналами, расположенными на дне корпуса ячейки, по этому каналу (-ам) могут стекать расплавленные редкоземельные металлы, произведенные в электролитической ячейке;the cell body provided with one or more inclined channels located at the bottom of the cell body, molten rare earth metals produced in the electrolytic cell can flow through this channel (s);

один или более катодов, подвешенных в корпусе ячейки в значительной мере в вертикальном выравнивании с одним или более каналами, при этом соответствующие противолежащие поверхности одного или более катодов наклоняются вниз и наружу под углом от вертикали;one or more cathodes suspended in the cell body substantially in vertical alignment with one or more channels, while the corresponding opposite surfaces of one or more cathodes are inclined downward and outward at an angle from the vertical;

одну или более пар анодов, подвешенных в корпусе ячейки, при этом каждый анод в одной или более парах имеет лицевую поверхность, отклоненную от вертикали и разнесенную в параллельном выравнивании с соответствующими противолежащими наклонными поверхностями одного или более катодов, чтобы определять в значительной мере постоянное анодно-катодное расстояние между ними; иone or more pairs of anodes suspended in the cell body, each anode in one or more pairs having a front surface deviated from the vertical and spaced in parallel alignment with the corresponding opposite inclined surfaces of one or more cathodes in order to determine a substantially constant anode cathode distance between them; and

сборник для приема расплавленных редкоземельных металлов из канала, причем сборник находится на расстоянии и изолирован от одного или более катодов и одной или более пар анодов, подвешенных в корпусе ячейки.a collector for receiving molten rare earth metals from the channel, the collector being at a distance and isolated from one or more cathodes and one or more pairs of anodes suspended in the cell body.

Во второй особенности раскрывается электролитическая ячейка для производства редкоземельных металлов, содержащая:In a second feature, an electrolytic cell for the production of rare earth metals is disclosed, comprising:

корпус ячейки для содержания электролитической ванны;cell body for holding an electrolytic bath;

один или более катодов, подвешенных в корпусе ячейки;one or more cathodes suspended in a cell body;

одну или более пар расходуемых анодов, подвешенных в корпусе ячейки, каждый анод в одной или более парах находится на расстоянии от соответствующих противолежащих сторон катода; иone or more pairs of sacrificial anodes suspended in the cell body, each anode in one or more pairs located at a distance from the respective opposite sides of the cathode; and

устройство вытеснения, чтобы управлять высотой электролитической ванны, содержащейся в корпусе ячейки.an extrusion device to control the height of the electrolytic bath contained in the cell body.

В одном варианте осуществления указанное устройство вытеснения управляет высотой электролитической ванны, содержащейся в корпусе ячейки, в ответ на расход анода и объем продукта редкоземельного металла, содержащегося в корпусе ячейки.In one embodiment, said displacement device controls the height of the electrolytic bath contained in the cell body in response to anode consumption and the volume of the rare earth metal product contained in the cell body.

В третьей особенности раскрывается электролитическая ячейка для производства редкоземельных металлов, содержащая:In a third feature, an electrolytic cell for the production of rare earth metals is disclosed, comprising:

корпус ячейки;cell body;

один или более катодов, подвешенных в корпусе ячейки;one or more cathodes suspended in a cell body;

одну или более пар расходуемых анодов, подвешенных в корпусе ячейки, каждый анод в одной или более парах находится на расстоянии от соответствующих противолежащих сторон катода; иone or more pairs of sacrificial anodes suspended in the cell body, each anode in one or more pairs located at a distance from the respective opposite sides of the cathode; and

устройство, функционально связанное с одной или более парами расходуемых анодов, чтобы управлять расстоянием между анодами и катодом в ответ на расходование анода.a device operably coupled to one or more pairs of sacrificial anodes to control the distance between the anodes and the cathode in response to the consumption of the anode.

В еще одной особенности раскрывается система для электролитического производства редкоземельных металлов, содержащая:In yet another aspect, a system for electrolytic production of rare earth metals is disclosed, comprising:

электролитическую ячейку в соответствии с одной из первой, второй или третьей особенностей, как определяется выше;an electrolytic cell in accordance with one of the first, second or third features, as defined above;

загрузочный материал, содержащий одно или более соединений редкоземельного металла, способных подвергаться электролизу, чтобы производить редкоземельные металлы;feed material containing one or more rare earth metal compounds capable of undergoing electrolysis to produce rare earth metals;

электролит, в расплавленном состоянии которого может растворяться загрузочный материал; иan electrolyte in the molten state of which the loading material can dissolve; and

источник постоянного тока, приспособленный проводить ток между анодом и катодом электролитической ячейки, чтобы подвергать электролизу загрузочный материал и таким образом производить продукт расплавленного редкоземельного металла.a direct current source adapted to conduct current between the anode and cathode of the electrolytic cell in order to electrolyze the feed material and thereby produce a product of molten rare earth metal.

В другой особенности раскрывается процесс для электролитического производства редкоземельных металлов, содержащий:In another feature, a process for electrolytic production of rare earth metals is disclosed, comprising:

предоставление электролитической ячейки в соответствии со второй особенностью;providing an electrolytic cell in accordance with a second feature;

заполнение электролитической ячейки загрузочным материалом, содержащим одно или более соединений редкоземельного металла, способных подвергаться электролизу, чтобы производить редкоземельные металлы, и электролитической ванны, содержащей расплавленный электролит, в котором может растворяться загрузочный материал;filling the electrolyte cell with a feed material containing one or more rare earth metal compounds capable of undergoing electrolysis to produce rare earth metals and an electrolytic bath containing molten electrolyte in which the feed material can dissolve;

пропускание постоянного тока между по меньшей мере одним расходуемым анодом и катодом в электролитической ячейке, чтобы производить электролиз загрузочного материала и таким образом производить продукт расплавленного редкоземельного металла; иpassing a direct current between at least one sacrificial anode and a cathode in an electrolytic cell to electrolyze the feed material and thereby produce a product of molten rare earth metal; and

вытеснение расплавленного электролита в электролитической ячейке, чтобы поддерживать высоту электролитической ванны в электролитической ячейке.displacing the molten electrolyte in the electrolytic cell to maintain the height of the electrolytic bath in the electrolytic cell.

В одном варианте осуществления этап вытеснения выполняется в ответ на скорость расходования анода и/или изменение объема продукта редкоземельного металла, содержащегося в электролитической ячейке.In one embodiment, the displacement step is performed in response to anode consumption rate and / or a change in the volume of the rare earth metal product contained in the electrolytic cell.

В еще одной особенности раскрывается процесс для электролитического производства редкоземельных металлов, включающий:Another feature discloses a process for electrolytic production of rare earth metals, including:

предоставление электролитической ячейки в соответствии с третьей особенностью;providing an electrolytic cell in accordance with a third feature;

заполнение электролитической ячейки загрузочным материалом, содержащим одно или более соединений редкоземельного металла, способных подвергаться электролизу, чтобы производить редкоземельные металлы, и расплавленным электролитом, в котором может растворяться загрузочный материал;filling the electrolyte cell with a feed material containing one or more rare earth metal compounds capable of undergoing electrolysis to produce rare earth metals and a molten electrolyte in which the feed material can dissolve;

пропускание постоянного тока между по меньшей мере одним расходуемым анодом и катодом в электролитической ячейке, чтобы производить электролиз загрузочного материала и таким образом производить продукт расплавленного редкоземельного металла; иpassing a direct current between at least one sacrificial anode and a cathode in an electrolytic cell to electrolyze the feed material and thereby produce a product of molten rare earth metal; and

перевод каждого расходуемого анода по направлению к катоду в ответ на скорость расходования анода, чтобы поддерживать постоянное анодно-катодное расстояние в электролитической ячейке.translating each sacrificial anode towards the cathode in response to the rate of expenditure of the anode in order to maintain a constant anode-cathode distance in the electrolytic cell.

Раскрытые варианты осуществления обеспечивают усовершенствованную способность управления анодно-катодным расстоянием (АКР), а следовательно и температурой процесса, усовершенствованное управление высотой электролитической ванны в электролитической ячейке и погружением анода, лучшее смешивание электролита, чтобы облегчать растворение загрузочного материала, и более высокую эффективность Фарадея, путем ограничения возможности обратной реакции анодного газа с произведенным металлом.The disclosed embodiments provide an improved ability to control the anode-cathode distance (AKP), and hence the process temperature, improved control of the height of the electrolytic bath in the electrolytic cell and immersion of the anode, better mixing of the electrolyte to facilitate dissolution of the feed material, and higher Faraday efficiency, by restrictions on the possibility of the reverse reaction of the anode gas with the produced metal.

Краткое описание графических материаловA brief description of the graphic materials

Независимо от других форм, которые могут попадать в рамки объема изобретения, как оно излагается в кратком описании, теперь будут описаны конкретные варианты осуществления, исключительно в качестве примера, со ссылкой на сопутствующие графические материалы, на которых:Regardless of other forms that may fall within the scope of the invention, as set forth in the brief description, specific embodiments will now be described, solely by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which:

Фигура 1 представляет собой изображение сбоку электролитической ячейки в соответствии с одним конкретным вариантом осуществления; иFigure 1 is a side view of an electrolytic cell in accordance with one specific embodiment; and

Фигура 2 представляет собой изображение в поперечном сечении электролитической ячейки, представленной на Фигуре 1.Figure 2 is a cross-sectional image of the electrolytic cell shown in Figure 1.

Подробное описание конкретных вариантов осуществленияDetailed Description of Specific Embodiments

Описание в общих чертах относится к электролитической ячейке, приспособленной для производства редкоземельных металлов с применением процесса электролиза в ванне расплавленной электролитической соли.The description in general terms relates to an electrolytic cell adapted for the production of rare earth metals using an electrolysis process in a bath of molten electrolytic salt.

Редкоземельные металлы, производимые в электролитической ячейке, раскрытой в данном документе, включают редкоземельные металлы, имеющие точку плавления ниже 1100°C. Приведенные в качестве примера редкоземельные металлы включают, но без ограничения, Се, La, Nd, Pr, Sm, Eu, и их сплавы, включая дидим и мишметалл. Электролитическая ячейка, раскрытая в данном документе, также подходит для производства сплавов редкоземельных металлов с железом.The rare earth metals produced in the electrolytic cell disclosed herein include rare earth metals having a melting point below 1100 ° C. Exemplary rare earth metals include, but are not limited to, Ce, La, Nd, Pr, Sm, Eu, and alloys thereof, including didyme and mischmetal. The electrolytic cell disclosed herein is also suitable for the production of rare earth metal alloys with iron.

Ванна расплавленной электролитической соли ведет себя по отношению к загрузочному материалу как растворитель. Электролит для использования в ванне расплавленной электролитической соли может содержать галидные соли, в частности, фторидные соли.The molten electrolytic salt bath behaves like a solvent in relation to the feed material. The electrolyte for use in a bath of molten electrolytic salt may contain halide salts, in particular fluoride salts.

Примеры "фторидных солей" включают, но без ограничения, металфторидные соли, включая фториды редкоземельных металлов, такие как LaF3, CeF3, NdF3 и PrF3, фториды щелочных металлов, такие как LiF, KF, и фториды щелочноземельных металлов, такие как CaF2, BaF2.Examples of “fluoride salts” include, but are not limited to, metal fluoride salts, including rare earth fluorides such as LaF 3 , CeF 3 , NdF 3 and PrF 3 , alkali metal fluorides such as LiF, KF, and alkaline earth metal fluorides such as CaF 2 , BaF 2 .

Выбор загрузочного материала для процесса электролиза зависит от желаемого продукта редкоземельного металла и состава электролита. Когда электролит состоит из фторидных солей, загрузочный материал, который подвергается процессу электролиза, может содержать оксиды редкоземельных металлов.The choice of feed material for the electrolysis process depends on the desired rare earth metal product and the electrolyte composition. When the electrolyte is composed of fluoride salts, the feed material that undergoes the electrolysis process may contain rare earth metal oxides.

Термин "оксид редкоземельного металла" в широком смысле относится к любому оксиду или любым предшественникам таких оксидов редкоземельного металла, включая гидроксиды, карбонаты или оксалаты редкоземельных металлов. Редкоземельные металлы представляют собой набор семнадцати химических элементов в периодической таблице, а именно пятнадцать лантаноидов плюс скандий и иттрий. Скандий и иттрий считаются редкоземельными металлами, поскольку они, как правило, встречаются в тех же залежах руды, что и лантаноиды, и демонстрируют подобные химические свойства. Лантаноиды включают лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций.The term "rare earth oxide" in the broad sense refers to any oxide or any precursors of such rare earth oxides, including rare earth metal hydroxides, carbonates or oxalates. Rare earth metals are a set of seventeen chemical elements in the periodic table, namely fifteen lanthanides plus scandium and yttrium. Scandium and yttrium are considered rare earth metals because they are usually found in the same ore deposits as lanthanides and exhibit similar chemical properties. Lanthanides include lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium and lutetium.

Подходящие примеры загрузочного материала для электролитического производства неодима или празеодима включают оксид неодима (Nd2O3) или оксид празеодима (Pr6O11). Когда желаемым продуктом является сплав, такой как дадим, загрузочный материал может содержать два или более оксидов редкоземельных металлов (например, Nd2O3 и Pr6O11) в желаемом стехиометрическом отношении желаемого сплава. Мишметалл может быть приготовлен из оксидов нескольких редкоземельных металлов, таких как Се, La, Nd, Pr, причем отношение редкоземельных металлов в мишметалле соответствует отношению оксидов редкоземельных металлов в загрузочном материале.Suitable examples of feed material for the electrolytic production of neodymium or praseodymium include neodymium oxide (Nd 2 O 3 ) or praseodymium oxide (Pr 6 O 11 ). When the desired product is an alloy, such as give, the feed material may contain two or more rare earth oxides (e.g., Nd 2 O 3 and Pr 6 O 11 ) in the desired stoichiometric ratio of the desired alloy. Michemetal can be prepared from oxides of several rare-earth metals, such as Ce, La, Nd, Pr, and the ratio of rare-earth metals in mischmetal corresponds to the ratio of rare-earth oxides in the feed material.

В другом случае, когда электролит состоит из хлоридных солей, загрузочный материал может содержать хлоридные соли редкоземельных металлов.In another case, when the electrolyte is composed of chloride salts, the feed material may contain rare earth chloride salts.

В одном варианте осуществления электролит содержит один или более фторидов редкоземельных металлов и фторид лития. Один или более фторидов редкоземельных металлов могут присутствовать в электролите в диапазоне приблизительно 70-95 вес.% с остатком в виде фторида лития. Необязательно электролит может также содержать до 20 вес.% фторида кальция и/или фторида бария.In one embodiment, the electrolyte comprises one or more rare earth metal fluorides and lithium fluoride. One or more rare earth fluorides may be present in the electrolyte in the range of about 70-95% by weight with a residue in the form of lithium fluoride. Optionally, the electrolyte may also contain up to 20 wt.% Calcium fluoride and / or barium fluoride.

Специалистам в данной области техники будет понятно, что рабочая температура электролитической ячейки зависит от целевого продукта редкоземельного металла или сплава редкоземельного металла, состава электролита и, следовательно, соответствующих точек отвердевания редкоземельного металла, сплава и электролита. В одном варианте осуществления рабочая температура электролитической ячейки может находиться в диапазоне 5-50°C выше точки отвердевания электролита, и предпочтительно 10-20°C выше точки плавления электролита. Состав электролита выбирается так, что ликвидус электролита может находиться в диапазоне 5-50°C выше точки отвердевания металла.Those skilled in the art will understand that the operating temperature of the electrolytic cell depends on the target product of the rare earth metal or rare earth alloy, the composition of the electrolyte, and therefore the corresponding solidification points of the rare earth metal, alloy, and electrolyte. In one embodiment, the operating temperature of the electrolytic cell may be in the range of 5-50 ° C above the solidification point of the electrolyte, and preferably 10-20 ° C above the melting point of the electrolyte. The composition of the electrolyte is selected so that the liquidus of the electrolyte can be in the range of 5-50 ° C above the solidification point of the metal.

В некоторых вариантах осуществления, когда целевым продуктом редкоземельного металла является мишметалл (смесь церия, лантана, неодима и празеодима), точка отвердевания является изменчивой, в зависимости от состава мишметалла и относительных отношений редкоземельных металлов в нем, но, как бы то ни было, составляет приблизительно 800°C. В этих вариантах осуществления электролит может включать фториды бария или кальция, как описано выше, чтобы достигать ликвидуса электролита в диапазоне 5-50°C выше точки отвердевания мишметалла.In some embodiments, when the target product of the rare earth metal is mischmetal (a mixture of cerium, lanthanum, neodymium and praseodymium), the curing point is variable, depending on the composition of the mischmetal and the relative ratios of the rare earth metals in it, but, be that as it may, approximately 800 ° C. In these embodiments, the electrolyte may include barium or calcium fluorides, as described above, to achieve an electrolyte liquidus in the range of 5-50 ° C. above the solidification point of the mischmetal.

В других вариантах осуществления, когда точки отвердевания сплавов или смесей редкоземельных металлов составляют 800°C или ниже, электролит может необязательно содержать одну или более хлористых солей редкоземельных металлов и хлористых солей лития.In other embodiments, when the solidification points of the alloys or mixtures of rare earth metals are 800 ° C. or lower, the electrolyte may optionally contain one or more chloride salts of rare earth metals and lithium chloride salts.

Обращаясь к Фигурам 1 и 2, на которых подобные номера относятся к подобным частям, представляется вариант осуществления электролитической ячейки 10 для производства редкоземельных металлов. Ячейка 10 включает корпус 12, имеющий дно 14, сборник 16, один или более катодов 18 и одну или более пар анодов 20.Turning to Figures 1 and 2, in which like numbers refer to like parts, an embodiment of an electrolytic cell 10 for the production of rare earth metals is presented. Cell 10 includes a housing 12 having a bottom 14, a collector 16, one or more cathodes 18, and one or more pairs of anodes 20.

Корпус 12 образован из антикоррозийных материалов, которые являются инертными в виду состава электролита и рабочих условий, как было описано в предыдущих параграфах. В частности, антикоррозийные материалы, используемые, чтобы облицовывать корпус 12 изнутри, должны быть устойчивыми к образованию сплава с редкоземельными металлами, производимыми в нем. В одном варианте осуществления корпус 12 может быть облицован изнутри тугоплавкими материалами. Подходящие тугоплавкие материалы включают, но без ограничения, углерод, карбид кремния, нитрид кремния, нитрид бора или определенные нержавеющие стали, такие, как известны специалистам в данной области техники.The housing 12 is formed of anticorrosive materials that are inert due to the electrolyte composition and operating conditions, as described in the previous paragraphs. In particular, the anti-corrosion materials used to clad the housing 12 from the inside must be resistant to the formation of an alloy with the rare earth metals produced therein. In one embodiment, the housing 12 may be internally lined with refractory materials. Suitable refractory materials include, but are not limited to, carbon, silicon carbide, silicon nitride, boron nitride, or certain stainless steels, such as are known to those skilled in the art.

Наклонное дно 14 имеет один или более наклонных каналов 22, расположенных на нем, по которым могут стекать расплавленные редкоземельные металлы, произведенные в электролитической ячейке 10. В одном варианте осуществления один или более наклонных каналов 22 отклонены от горизонтали на угол α до 10°.The inclined bottom 14 has one or more inclined channels 22 located on it, through which molten rare earth metals produced in the electrolytic cell 10 can flow. In one embodiment, one or more inclined channels 22 are deflected from the horizontal by an angle α to 10 °.

В варианте осуществления, представленном на Фигуре 2, канал 22 имеет прямоугольное поперечное сечение. Однако будет понятно, что в альтернативных вариантах осуществления поперечное сечение канала 26 может принимать иные формы такие как V-образная или U-образная.In the embodiment shown in FIG. 2, channel 22 has a rectangular cross section. However, it will be understood that in alternative embodiments, the cross section of the channel 26 may take other forms such as a V-shape or a U-shape.

В некоторых формах изобретения дно 14 может быть снабжено более чем одним наклонным каналом 22, как представлено на Фигуре 2. В этих конкретных формах каналы 22 приспособлены в смежном боковом параллельном выравнивании друг с другом. В целом, канал(ы) 22 могут быть выровнены вдоль или равноудалены от центральной продольной оси дна 14 в корпусе 12. В этом устройстве канал(ы) 22 на дне 14 могут располагаться рядом с нижней стороной 24 одного или более катодов 18, чтобы принимать расплавленные редкоземельные металлы, производимые на одном или более катодах 18.In some forms of the invention, the bottom 14 may be provided with more than one inclined channel 22, as shown in Figure 2. In these specific forms, the channels 22 are arranged in adjacent lateral parallel alignment with each other. In general, the channel (s) 22 may be aligned along or equidistant from the central longitudinal axis of the bottom 14 in the housing 12. In this device, the channel (s) 22 on the bottom 14 may be located adjacent to the lower side 24 of one or more cathodes 18 to receive molten rare earth metals produced at one or more cathodes 18.

Дно 14 или верхняя поверхность дна 14 может быть образована из антикоррозийных материалов, тех же, или подобных тем материалам, которые выбраны для облицовки корпуса 12 ячейки. Все поверхности, имеющие прямой контакт с продуктом редкоземельного металла, включая канал(ы) 22 и сборник 16, должны быть устойчивыми к образованию сплавов с редкоземельными металлами, производимыми в электролитической ванне. Подходящие облицовочные материалы для канала (-ов) 22 и сборника 16 включают, но без ограничения, такие металлы как вольфрам, молибден или тантал.The bottom 14 or the upper surface of the bottom 14 can be formed of anti-corrosion materials, the same or similar to those materials that are selected for facing the cell body 12. All surfaces in direct contact with the rare earth metal product, including channel (s) 22 and collector 16, must be resistant to the formation of rare earth metal alloys produced in an electrolytic bath. Suitable lining materials for channel (s) 22 and collector 16 include, but are not limited to, metals such as tungsten, molybdenum, or tantalum.

Сборник 16 приспособлен принимать, при использовании, расплавленный редкоземельный металл, произведенный на одном или более катодах 18, который собирается в канале и стекает к нижнему концу 26 канала 22. Сборник 16 находится на расстоянии и изолирован от одного или более катодов 18 и одного или более анодов 20.Collector 16 is adapted to receive, in use, molten rare earth metal produced at one or more cathodes 18, which collects in a channel and flows to the lower end 26 of channel 22. Collector 16 is spaced and isolated from one or more cathodes 18 and one or more anodes 20.

Сборник 16 может быть снабжен нагревателем, чтобы поддерживать температуру выше ликвидуса расплавленного редкоземельного металла. Сборник 16 может также быть снабжен отверстием (не показано), из которого редкоземельный металл при необходимости может выливаться. Сборник 16 может быть образован из инертных металлов, подобных используемым для корпуса 12.Collector 16 may be provided with a heater to maintain a temperature above the liquidus of the molten rare earth metal. Collector 16 may also be provided with an opening (not shown) from which rare earth metal may be poured if necessary. The collection 16 may be formed from inert metals similar to those used for the housing 12.

Устройство позволяет непрерывно удалять продукт расплавленного редкоземельного металла с дна 14 ячейки 10, что предотвращает накопление продукта расплавленного редкоземельного металла и, следовательно, обеспечивает несколько преимуществ. В электролитических ячейках имеющегося уровня техники, где позволяется образование накопления продукта расплавленного редкоземельного металла, в частности на дне ячейки или на катодной поверхности, продукт расплавленного редкоземельного металла часто загрязняется "осадком", который содержит не растворившийся и частично расплавленный редкоземельный загрузочный материал, промежуточные продукты реакции и побочные продукты. В электролитической ячейке 10, раскрытой в данном документе, в отсутствие продукта расплавленного редкоземельного металла, осадок остается в контакте с расплавленным электролитом и, таким образом, получает возможность повторного растворения в расплавленном электролите.The device allows you to continuously remove the product of molten rare earth metal from the bottom 14 of the cell 10, which prevents the accumulation of the product of molten rare earth metal and, therefore, provides several advantages. In electrolytic cells of the prior art, where the formation of a product of molten rare earth metal is allowed to accumulate, in particular at the bottom of the cell or on the cathode surface, the product of molten rare earth metal is often contaminated with a “precipitate” that contains undissolved and partially molten rare earth feed material, intermediate reaction products and by-products. In the electrolytic cell 10 disclosed herein, in the absence of a product of molten rare earth metal, the precipitate remains in contact with the molten electrolyte and thus becomes redissolved in the molten electrolyte.

Продукт расплавленного редкоземельного металла, собранный в сборнике 16, находится на расстоянии и изолирован от одного или более катодов 18 и одного или более анодов 20. Следовательно, расплавленный редкоземельный металл защищен от реакции и/или загрязнения летучим углеродом, поднимающимся с одного или более анодов 20, и обратных реакций с газами, отходящими с одного или более анодов 20.The molten rare earth metal product collected in the collection vessel 16 is spaced apart and isolated from one or more cathodes 18 and one or more anodes 20. Consequently, the molten rare earth metal is protected from reaction and / or contamination with volatile carbon rising from one or more anodes 20 , and reverse reactions with gases leaving one or more anodes 20.

Один или более катодов 18 подвешиваются в электролитической ванне 11, содержащейся в корпусе 12 ячейки, над каналом 22 во в значительной мере вертикальном выравнивании с ним. В представленной форме катоды 18 содержат пластины катодного материала, имеющие верхнюю поверхность 28 и противолежащие продолговатые поверхности 30, причем нижняя сторона 24 располагается над каналом 22 так, что расплавленный редкоземельный металл, производимый на противолежащих поверхностях 30, может падать под действием силы тяжести прямо в нижележащий канал 22. Противолежащие поверхности 30 катодов 18 поддерживаются инертным огнеупорным заполняющим материалом 32, который дополнительно устраняет образование неактивной электролитической зоны в ячейке 10.One or more cathodes 18 are suspended in an electrolytic bath 11 contained in the cell body 12 above the channel 22 in a substantially vertical alignment with it. In the present form, the cathodes 18 comprise plates of cathode material having an upper surface 28 and opposite elongated surfaces 30, the lower side 24 being located above the channel 22 so that the molten rare-earth metal produced on the opposite surfaces 30 can fall under the influence of gravity directly into the underlying channel 22. Opposite surfaces 30 of cathodes 18 are supported by an inert refractory filling material 32, which further eliminates the formation of inactive electrolytic ones in the cell 10.

Катоды 18 приспособлены в смежном выравнивании друг с другом, благодаря чему противолежащие продолговатые поверхности 30 смежных катодов 18 соответственно выровнены друг с другом в продольном направлении, а соответствующие противолежащие торцевые поверхности смежных катодов 18 обращены друг к другу. Специалистам в данной области техники будет понятно, что промежуток между лицевыми противолежащими торцевыми поверхностями смежных катодов 18 является насколько можно узким.The cathodes 18 are adapted in adjacent alignment with each other, so that the opposite elongated surfaces 30 of the adjacent cathodes 18 are respectively aligned with each other in the longitudinal direction, and the corresponding opposite end surfaces of the adjacent cathodes 18 are facing each other. Those skilled in the art will understand that the gap between the opposite opposite end surfaces of adjacent cathodes 18 is as narrow as possible.

Пластины катодного материала имеют соответствующий размер, так что, в устройстве наподобие описанного выше, эффективная длина расположенных рядом катодов 18 в значительной мере такая же или незначительно короче длины канала 22.The plates of the cathode material have an appropriate size, so that, in a device like the one described above, the effective length of the adjacent cathodes 18 is substantially the same or slightly shorter than the length of the channel 22.

В другом случае в электролитической ячейке 10, наподобие описанной в данном документе, может использоваться единственный катод 18, имеющий длину, подобную длине канала 22.Alternatively, a single cathode 18 having a length similar to the length of channel 22 can be used in an electrolytic cell 10, such as described herein.

Противолежащие продолговатые поверхности 30 катодов 18 наклонены вниз и наружу под углом от вертикали, благодаря чему форма поперечного сечения катода 18 в значительной мере треугольная. Противолежащие продолговатые поверхности 30 могут быть отклонены от вертикали на угол β до 45°, и предпочтительно 2° от 10°.Opposite oblong surfaces 30 of the cathodes 18 are inclined downward and outward at an angle from the vertical, so that the cross-sectional shape of the cathode 18 is substantially triangular. Opposite elongated surfaces 30 can be deflected from the vertical by an angle β to 45 °, and preferably 2 ° from 10 °.

Угол наклона выбирается на основании оптимизированного движимого пузырьками потока электролита, чтобы получать хорошее смешивание с загрузочным материалом и сохранение высокого выхода Фарадея. Желаемый угол β может определяться численным моделированием для конкретной геометрии ячейки.The tilt angle is selected based on the optimized bubble-driven electrolyte flow to obtain good mixing with the feed material and maintain a high Faraday yield. The desired angle β can be determined by numerical simulation for a particular cell geometry.

В вариантах осуществления, в которых желаемым электролитическим продуктом является единственный редкоземельный металл или сплав редкоземельных металлов, катоды 18 могут быть образованы из электропроводящего материала с достаточными резистивными тепловыми свойствами, чтобы гарантировать свободный поток расплавленных редкоземельных металлов при температурах незначительно превышающих их точки плавления. Такие материалы должны быть стойкими к образованию сплавов с редкоземельными металлами, производимыми в электролитической ванне. Подходящие материалы включают, но без ограничения, такие металлы как вольфрам, молибден или тантал.In embodiments where the desired electrolytic product is a single rare earth metal or an alloy of rare earth metals, the cathodes 18 can be formed of an electrically conductive material with sufficient resistive thermal properties to guarantee a free flow of molten rare earth metals at temperatures slightly above their melting points. Such materials must be resistant to the formation of alloys with rare earth metals produced in an electrolytic bath. Suitable materials include, but are not limited to, metals such as tungsten, molybdenum, or tantalum.

В альтернативных вариантах осуществления, когда желаемым является сплав железа с одним или более редкоземельными металлами, катод 18 может быть образован из железа. Специалистам в данной области техники будет понятно, эти в этих конкретных вариантах осуществления катод 18 будет расходоваться во время процесса электролиза для производства сплава железа и редкоземельного металла.In alternative embodiments, when an alloy of iron with one or more rare earth metals is desired, the cathode 18 may be formed from iron. Those skilled in the art will understand that in these specific embodiments, the cathode 18 will be consumed during the electrolysis process to produce an alloy of iron and rare earth metal.

В варианте осуществления, представленном на Фигурах 1 и 2, в корпусе 12 ячейки подвешено множество пар анодов 12. Каждый анод 20 в паре находится на расстоянии от соответствующих противолежащих продолговатых поверхностей 30 катодов 18. В такой форме, как показана, аноды 20 содержат плиты расходуемого анодного материала, имеющие верхнюю поверхность 32, нижнюю поверхность 34, противолежащие дальнюю и ближнюю продолговатые поверхности 36а, 36b и противолежащие концы 38. Дальняя продолговатая поверхность 36а каждого анода 20 может быть в значительной мере вертикальной или может быть отклонена от вертикали. Ближняя продолговатая поверхность 36b отклонена от вертикали. Ближняя продолговатая сторона 36b может быть отклонена от вертикали на угол β' до приблизительно 45°, и предпочтительно от 2° до 10°, сужаясь к нижней поверхности 34 анода 20.In the embodiment shown in Figures 1 and 2, a plurality of pairs of anodes 12 are suspended in the cell housing 12. Each anode 20 is paired with the respective opposed elongated surfaces 30 of the cathodes 18. In the form shown, the anodes 20 comprise consumable plates anode material having an upper surface 32, a lower surface 34, opposing the distal and proximal oblong surfaces 36a, 36b, and opposite ends 38. The distal oblong surface 36a of each anode 20 can be substantially Vertical, or it may be inclined from vertical. The proximal oblong surface 36b is deflected from the vertical. The proximal proximal side 36b can be deflected from the vertical by an angle β ′ to about 45 °, and preferably from 2 ° to 10 °, tapering to the bottom surface 34 of the anode 20.

Ближние продолговатые поверхности 36b анодов 18 обращены к соответствующим противолежащим продолговатым поверхностям 30 катодов 18. Обе поверхности 36b и 30 отклонены от вертикали на соответствующий угол β', так что указанные поверхности 36b и 30 разнесены параллельно друг от друга, так чтобы определять во в значительной мере постоянное анодно-катодное расстояние между ними.The adjacent elongated surfaces 36b of the anodes 18 are facing the respective opposite elongated surfaces 30 of the cathodes 18. Both surfaces 36b and 30 are deflected from the vertical by the corresponding angle β ', so that these surfaces 36b and 30 are spaced parallel to each other, so as to determine to a large extent constant anode-cathode distance between them.

Аноды 20 приспособлены в смежном выравнивании друг с другом, благодаря чему противолежащие продолговатые поверхности 36а, 36b смежных анодов 20 соответственно выровнены друг с другом в продольном направлении, а соответствующие противолежащие концы 38 смежных анодов 20 обращены друг к другу. Специалистам в данной области техники будет понятно, что промежуток между лицевыми противолежащими концами 38 смежных анодов 20 является насколько можно узким.The anodes 20 are adapted in adjacent alignment with each other, so that the opposite elongated surfaces 36a, 36b of the adjacent anodes 20 are respectively aligned with each other in the longitudinal direction, and the corresponding opposite ends 38 of the adjacent anodes 20 are facing each other. Those skilled in the art will understand that the gap between the opposite opposite ends 38 of adjacent anodes 20 is as narrow as possible.

Пластины анодного материала имеют соответствующий размер, так что, в устройстве наподобие описанного выше, эффективная длина расположенных рядом анодов 20 в значительной мере такая же или незначительно короче длины канала 22.The plates of the anode material have a corresponding size, so that, in a device like the one described above, the effective length of adjacent anodes 20 is substantially the same or slightly shorter than the length of the channel 22.

В другом случае в электролитической ячейке 10, наподобие описанной в данном документе, может использоваться единственная пара анодов 20, имеющая длину, подобную длине канала 22.Alternatively, in an electrolytic cell 10, such as described herein, a single pair of anodes 20 having a length similar to the length of channel 22 can be used.

Подходящие примеры расходуемого анодного материала включают, но без исключения, материалы на основе углерода, в частности уголь высокой чистоты, графит электродного класса, составы из прокаленного нефтяного кокса и каменноугольной смолы. Такие составы хорошо известны специалистам в области техники, относящейся к электролитическому производству редкоземельных металлов и других металлов, таких как алюминий.Suitable examples of consumable anode material include, but are not limited to, carbon-based materials, in particular high purity coal, electrode-grade graphite, calcined petroleum coke and coal tar compositions. Such compositions are well known to those skilled in the art related to the electrolytic production of rare earth metals and other metals such as aluminum.

Аноды расходуются по мере прохождения процесса электролиза, а угол наклона β ближней продолговатой стороны 36b остается в значительной мере постоянным. Пузырьки газа, выпускаемые из анода 20, следовательно удерживаются у ближней продолговатой поверхности 36b, когда пузырьки газа поднимаются к поверхности электролита, с помощью наклонного профиля ближней продолговатой поверхности 36b, как представлено на Фигуре 2. Это выгодно сокращает возможность контакта возникшего газа с металлом, образующимся на катоде 18, таким образом улучшая эффективность Фарадея и избегая образование нерастворимых осадков, образующихся обратной реакцией с ними.Anodes are consumed as the electrolysis process goes through, and the angle of inclination β of the proximal oblong side 36b remains substantially constant. The gas bubbles discharged from the anode 20 are therefore held against the proximal oblong surface 36b when the gas bubbles rise to the surface of the electrolyte using the oblique profile of the proximal oblong surface 36b, as shown in Figure 2. This advantageously reduces the possibility of contact of the gas with the metal formed at cathode 18, thereby improving the efficiency of Faraday and avoiding the formation of insoluble precipitates formed by the reverse reaction with them.

В большинстве рабочих условий АКР в электролитической ячейке, наподобие раскрытой в данном документе, может составлять от приблизительно 30 мм до приблизительно 200 мм, хотя предпочтительным является АКР от приблизительно 50 мм до приблизительно 100 мм. Специалист в данной области техники может легко определить надлежащее АКР в зависимости от желаемого тепловыделения в электролитической зоне, электролитических потоков для оптимальной растворимости загрузочного материала и оптимизации технологического выхода (эффективности Фарадея).Under most operating conditions, the AKP in an electrolytic cell, such as that disclosed herein, can be from about 30 mm to about 200 mm, although AKP from about 50 mm to about 100 mm is preferred. A person skilled in the art can easily determine the proper AKP depending on the desired heat generation in the electrolytic zone, electrolytic flows for optimal solubility of the feed material and optimization of the process yield (Faraday efficiency).

Анод расходуется во время электролиза, а значит по мере прохождения электролиза АКР может возрастать. Электролитическая ячейка 10, раскрытая в данном документе, может быть снабжена устройством 40, функционально связанным с одним или более анодами 20, чтобы управлять АКР, в частности, чтобы поддерживать в значительной мере постоянное АКР. Указанное устройство 40 может содержать аппарат горизонтального позиционирования в функциональной связи с одним или более анодами 20. При использовании аппарат горизонтального позиционирования может перемещать в сторону один или более анодов 20 к катоду 18 в ответ на скорость, с которой расходуется анод 20, так что АКР может оставаться в значительной мере постоянным. Скорость расходования анода может определяться ссылкой на электрический ток. В другом случае аппарат горизонтального позиционирования может перемещать один или более анодов 20 в ответ на изменение сопротивления ячейки от предопределенного значения.The anode is consumed during electrolysis, which means that as AKP undergoes electrolysis, it can increase. The electrolytic cell 10 disclosed herein may be provided with a device 40 operably coupled to one or more anodes 20 to control the ACP, in particular to maintain a substantially constant ACP. Said device 40 may comprise a horizontal positioning apparatus in operative connection with one or more anodes 20. When used, the horizontal positioning apparatus can move one or more anodes 20 toward the cathode 18 in response to the speed at which the anode 20 is consumed, so that the AKP can remain largely constant. The anode consumption rate may be determined by reference to an electric current. Alternatively, the horizontal positioning apparatus may move one or more anodes 20 in response to a change in cell resistance from a predetermined value.

Вследствие расходования анода объем, занимаемый анодами 20 в электролитической ячейке 10, сокращается, тем самым понижая высоту электролитической ванны в корпусе 12. Аналогично, прерывистые операции с ячейкой, такие как замена использованных анодов новыми анодами и удаление продукта редкоземельного металла из ячейки, приводит к существенному и нежелательному изменению высоты электролитической ванны и глубины погружения электрода. Электролитическая ячейка 10, раскрытая в данном документе, может быть снабжена устройством 42 вытеснения, чтобы управлять высотой электролитической ванны в корпусе 12, в частности, чтобы поддерживать в значительной мере постоянную высоту электролитической ванны в корпусе 12. Устройство 42 вытеснения может содержать инертное тело, которое подвешивается в корпусе 12 и может позиционироваться в вертикальном направлении. При использовании инертное тело может перемещаться вниз или вверх в ответ на конкретную операцию с ячейкой, так что высота электролитической ванны может сохраняться в значительной мере постоянной. Инертное тело может иметь любую подходящую форму, например, форму балки, как представлено на Фигурах.Due to the consumption of the anode, the volume occupied by the anodes 20 in the electrolytic cell 10 is reduced, thereby lowering the height of the electrolytic bath in the housing 12. Similarly, intermittent cell operations, such as replacing the used anodes with new anodes and removing the rare earth metal product from the cell, leads to a significant and an undesirable change in the height of the electrolytic bath and the immersion depth of the electrode. The electrolytic cell 10 disclosed herein may be provided with an extrusion device 42 to control the height of the electrolytic bath in the housing 12, in particular in order to maintain a substantially constant height of the electrolytic bath in the housing 12. The extrusion device 42 may contain an inert body that suspended in the housing 12 and can be positioned in the vertical direction. In use, an inert body can move up or down in response to a particular cell operation, so that the height of the electrolytic bath can be kept substantially constant. The inert body may have any suitable shape, for example, the shape of a beam, as shown in the Figures.

Устройство 42 вытеснения может быть образовано из тех же огнеупорных материалов, что и внутренняя отделка корпуса 12, как описано выше.The extrusion device 42 may be formed from the same refractory materials as the interior of the housing 12, as described above.

При применении, процесс электролиза может выполняться путем загрузки расправленного электролита в электролитическую ячейку 10, как описано в данном документе. Переменный ток может подаваться между катодами 18 и анодами 20, и сопротивление электродов 18, 20 поднимает рабочую температуру электролитической ячейки 10 до предопределенной температуры. Загрузочный материал затем загружается в электролитическую ячейку 10 и растворяется в расплавленном электролите. Постоянный ток в диапазоне 5-10 килоампер подается на аноды 20, после чего начинается электролиз растворенного загрузочного материала. В электролитической реакции загрузочный материал восстанавливается до расплавленного редкоземельного металла (металлов) на противолежащих продолговатых поверхностях 30 катода 18. Расплавленный редкоземельный металл (металлы) затем падает в канал 22 и стекает по каналу 22 в сборник 16, который опустошается по мере необходимости. Загрузочный материал может регулярно загружаться в электролитическую ячейку 10 в области сильного потока электролита, со скоростью, более или менее соответствующей норме потребления. Специалистам, знакомым с данной областью техники, будет понятно, что скорость загрузки может точно контролироваться, чтобы достигать целевого сопротивления ячейки, соответствующего желаемой концентрации загрузки в электролите.When used, the electrolysis process can be performed by loading the expanded electrolyte into the electrolytic cell 10, as described herein. Alternating current can be supplied between the cathodes 18 and anodes 20, and the resistance of the electrodes 18, 20 raises the working temperature of the electrolytic cell 10 to a predetermined temperature. The feed material is then loaded into the electrolytic cell 10 and dissolved in the molten electrolyte. A direct current in the range of 5-10 kiloamperes is supplied to the anodes 20, after which the electrolysis of the dissolved loading material begins. In an electrolytic reaction, the feed material is reduced to molten rare-earth metal (s) on opposite elongated surfaces 30 of the cathode 18. The molten rare-earth metal (s) then falls into channel 22 and flows down channel 22 into collector 16, which is emptied as necessary. The feed material can be regularly loaded into the electrolytic cell 10 in the region of a strong electrolyte flow, at a speed more or less consistent with the consumption rate. Those skilled in the art will understand that the loading speed can be precisely controlled to achieve the target cell resistance corresponding to the desired loading concentration in the electrolyte.

Процесс электролиза может выполняться при инертной или низкокислородной атмосфере в электролитической ячейке 10. Инертная атмосфера может устанавливаться и поддерживаться подачей инертного газа или газовых смесей в электролитическую ячейку 10, чтобы исключать оттуда воздух и таким образом предотвращать нежелательные реакции с расплавленным электролитом и/или электродами 18, 20. Подходящие примеры инертных газов включают, но без ограничения, гелий, аргон и азот.The electrolysis process can be carried out under an inert or low oxygen atmosphere in the electrolytic cell 10. An inert atmosphere can be established and maintained by supplying an inert gas or gas mixtures to the electrolytic cell 10 to eliminate air from there and thereby prevent undesired reactions with molten electrolyte and / or electrodes 18, 20. Suitable examples of inert gases include, but are not limited to, helium, argon, and nitrogen.

Многочисленные изменения и модификации сами будут понятны специалистам в соответствующей области техники, в дополнение к тем, которые уже описаны, без отхода от основных новаторских идей. Все такие изменения и модификации следует полагать попадающими в объем настоящего изобретения, природа которого должна определяться по предшествующему описанию.Numerous changes and modifications will themselves be understood by specialists in the relevant field of technology, in addition to those already described, without departing from the main innovative ideas. All such changes and modifications should be considered to fall within the scope of the present invention, the nature of which should be determined by the foregoing description.

В последующих пунктах формулы изобретения и в предшествующем описании, кроме случаев, когда контекст требует иного вследствие точного выражения или необходимого логического вывода, слово "содержать" и его варианты, такие как "содержит" или "содержащий", используются в инклюзивном смысле, т.е. чтобы определять наличие заявленных признаков, но не исключать наличие или добавление дополнительных признаков в различных вариантах осуществления устройства и способа, как они раскрыты в данном документе.In the following claims and in the foregoing description, unless the context requires otherwise due to an exact expression or necessary logical conclusion, the word “contain” and its variants, such as “contains” or “comprising”, are used in an inclusive sense, i.e. e. to determine the presence of the claimed features, but not to exclude the presence or addition of additional features in various embodiments of the device and method, as they are disclosed in this document.

Claims (29)

1. Электролитическая ячейка для производства редкоземельных металлов, содержащая:1. Electrolytic cell for the production of rare earth metals, containing: корпус ячейки, выполненный с одним или более наклонными каналами, расположенными на дне корпуса ячейки для стекания расплавленных редкоземельных металлов, произведенных в электролитической ячейке,cell body made with one or more inclined channels located at the bottom of the cell body for draining molten rare earth metals produced in an electrolytic cell, один или более катодов, подвешенных в корпусе ячейки в значительной мере в вертикальном выравнивании с одним или более каналами, при этом соответствующие противолежащие поверхности одного или более катодов наклонены вниз и наружу под углом от вертикали,one or more cathodes suspended in the cell body substantially in vertical alignment with one or more channels, while the corresponding opposing surfaces of the one or more cathodes are inclined downward and outward at an angle from the vertical, одну или более пар анодов, подвешенных в корпусе ячейки, при этом каждый анод в одной или более парах имеет лицевую поверхность, отклоненную от вертикали и разнесенную в параллельном выравнивании с соответствующими противолежащими наклонными поверхностями одного или более катодов для определения в значительной мере постоянного анодно-катодного расстояния между ними, иone or more pairs of anodes suspended in the cell body, each anode in one or more pairs having a front surface deviated from the vertical and spaced in parallel alignment with the corresponding opposite inclined surfaces of one or more cathodes to determine a substantially constant anode-cathode the distance between them, and сборник для приема расплавленных редкоземельных металлов из канала, причем сборник находится на расстоянии и изолирован от одного или более катодов и одного или более анодов.a collector for receiving molten rare earth metals from a channel, the collector being at a distance and isolated from one or more cathodes and one or more anodes. 2. Электролитическая ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит устройство вытеснения для управления высотой электролитической ванны, содержащейся в корпусе ячейки.2. The electrolytic cell according to claim 1, characterized in that it further comprises an extrusion device for controlling the height of the electrolytic bath contained in the cell body. 3. Электролитическая ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит устройство, функционально связанное с одним или более анодами для управления расстоянием между анодами и противолежащими сторонами катода при расходовании анода.3. The electrolytic cell according to claim 1, characterized in that it further comprises a device operably connected to one or more anodes to control the distance between the anodes and the opposite sides of the cathode when the anode is consumed. 4. Электролитическая ячейка по п. 2, отличающаяся тем, что устройство вытеснения содержит инертное тело, которое подвешено в корпусе и имеет возможность позиционирования в вертикальном направлении.4. The electrolytic cell according to p. 2, characterized in that the displacement device contains an inert body, which is suspended in the housing and has the ability to position in the vertical direction. 5. Электролитическая ячейка по п. 3, отличающаяся тем, что устройство, функционально связанное с одним или более анодами, содержит устройство горизонтального позиционирования.5. The electrolytic cell according to claim 3, characterized in that the device functionally associated with one or more anodes contains a horizontal positioning device. 6. Электролитическая ячейка по п. 5, отличающаяся тем, что устройство горизонтального позиционирования выполнено с возможностью в поперечном направлении перемещать один или более анодов к катоду в соответствии со скоростью, с которой расходуются аноды.6. The electrolytic cell according to claim 5, characterized in that the horizontal positioning device is configured to laterally move one or more anodes to the cathode in accordance with the speed at which the anodes are consumed. 7. Электролитическая ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что один или более каналов в корпусе отклонены от горизонтали на угол до приблизительно 10°.7. The electrolytic cell according to claim 1, characterized in that one or more channels in the housing are deflected from the horizontal by an angle of up to about 10 °. 8. Электролитическая ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что один или более каналов имеют форму поперечного сечения, которая является прямоугольной, V-образной или U-образной.8. The electrolytic cell according to claim 1, characterized in that one or more channels have a cross-sectional shape that is rectangular, V-shaped or U-shaped. 9. Электролитическая ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что противолежащие стороны катода и лицевые стороны анода отклонены от вертикали на угол до 45°.9. The electrolytic cell according to claim 1, characterized in that the opposite sides of the cathode and the front sides of the anode are angled up to 45 ° from the vertical. 10. Электролитическая ячейка по п. 9, отличающаяся тем, что противолежащие стороны катода и лицевые стороны анода отклонены от вертикали на угол от 2 до 10°.10. The electrolytic cell according to claim 9, characterized in that the opposite sides of the cathode and the front sides of the anode are angled from 2 to 10 ° from the vertical. 11. Система для электролитического производства редкоземельных металлов, содержащая: 11. A system for electrolytic production of rare earth metals, comprising: электролитическую ячейку по любому из пп.1-10,an electrolytic cell according to any one of claims 1 to 10, загрузочный материал, содержащий одно или более соединений редкоземельного металла, способных к электролизу и производству редкоземельных металлов,feed material containing one or more rare earth metal compounds capable of electrolysis and production of rare earth metals, расплавленный электролит, способный растворять загрузочный материал, иmolten electrolyte capable of dissolving the feed material, and источник постоянного тока, приспособленный проводить ток между анодом и катодом электролитической ячейки для электролиза загрузочного материала и производства продукта расплавленного редкоземельного металла в электролитической ячейке.a direct current source adapted to conduct current between the anode and cathode of the electrolytic cell for electrolysis of the feed material and production of a product of molten rare earth metal in the electrolytic cell. 12. Способ электролитического производства редкоземельных металлов, включающий:12. The method of electrolytic production of rare earth metals, including: использование электролитической ячейки по п. 2,the use of an electrolytic cell according to claim 2, заполнение электролитической ячейки загрузочным материалом, содержащим одно или более соединений редкоземельного металла, способных подвергаться электролизу для производства редкоземельных металлов, и электролитической ванны, содержащей расплавленный электролит, способный растворять загрузочный материал,filling the electrolytic cell with a loading material containing one or more rare earth metal compounds capable of undergoing electrolysis for the production of rare earth metals, and an electrolytic bath containing a molten electrolyte capable of dissolving the loading material, пропускание постоянного тока между по меньшей мере одним расходуемым анодом и катодом в электролитической ячейке для проведения электролиза загрузочного материала и производства продукта расплавленного редкоземельного металла на катоде иtransmitting direct current between at least one sacrificial anode and cathode in an electrolytic cell for electrolyzing the feed material and producing a molten rare earth metal product at the cathode and вытеснение расплавленного электролита в электролитической ячейке для поддержания высоты электролитической ванны в электролитической ячейке.displacing the molten electrolyte in the electrolytic cell to maintain the height of the electrolytic bath in the electrolytic cell. 13. Способ электролитического производства редкоземельных металлов, включающий:13. The method of electrolytic production of rare earth metals, including: использование электролитической ячейки по п. 3,the use of an electrolytic cell according to claim 3, заполнение электролитической ячейки загрузочным материалом, содержащим одно или более соединений редкоземельного металла, способных подвергаться электролизу для производства редкоземельных металлов, и расплавленным электролитом, способным растворять загрузочный материал,filling the electrolyte cell with a loading material containing one or more rare earth metal compounds capable of undergoing electrolysis for the production of rare earth metals and a molten electrolyte capable of dissolving the loading material, пропускание постоянного тока между по меньшей мере одним расходуемым анодом и катодом в электролитической ячейке для проведения электролиза загрузочного материала и производства продукта расплавленного редкоземельного металла на катоде иtransmitting direct current between at least one sacrificial anode and cathode in an electrolytic cell for electrolyzing the feed material and producing a molten rare earth metal product at the cathode and перемещение каждого расходуемого анода по направлению к катоду в соответствии со скоростью расходования анода для поддержания постоянного анодно-катодного расстояния в электролитической ячейке. the movement of each sacrificial anode in the direction of the cathode in accordance with the rate of expenditure of the anode to maintain a constant anode-cathode distance in the electrolytic cell.
RU2014148307A 2012-05-16 2013-05-15 Electrolytic cell for manufacturing rare-earth metals RU2620319C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2012902017 2012-05-16
AU2012902017A AU2012902017A0 (en) 2012-05-16 Electrolytic cell for production of rare earth metals
AU2013204396A AU2013204396B2 (en) 2012-05-16 2013-04-12 Electrolytic cell for production of rare earth metals
AU2013204396 2013-04-12
PCT/AU2013/000500 WO2013170299A1 (en) 2012-05-16 2013-05-15 Electrolytic cell for production of rare earth metals

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014148307A RU2014148307A (en) 2016-07-10
RU2620319C2 true RU2620319C2 (en) 2017-05-24

Family

ID=49582891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014148307A RU2620319C2 (en) 2012-05-16 2013-05-15 Electrolytic cell for manufacturing rare-earth metals

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20150159286A1 (en)
EP (1) EP2850226B1 (en)
JP (1) JP6312657B2 (en)
KR (1) KR102023751B1 (en)
CN (1) CN104520476B (en)
AU (1) AU2013204396B2 (en)
BR (1) BR112014028357B1 (en)
CA (1) CA2879712C (en)
MX (1) MX375315B (en)
RU (1) RU2620319C2 (en)
WO (1) WO2013170299A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6945398B2 (en) * 2017-09-13 2021-10-06 東邦チタニウム株式会社 Molten salt electrolytic cell
CN112538640B (en) * 2020-12-21 2025-02-07 桂林智工科技有限责任公司 Intelligent production line for electrolytic reduction of rare earth metals and alloys
JP7494106B2 (en) * 2020-12-25 2024-06-03 東邦チタニウム株式会社 Molten salt electrolysis apparatus and method for producing metallic magnesium
CN114214670B (en) * 2022-01-13 2023-03-31 内蒙古科技大学 Integrated rare earth metal electrolysis process and rare earth electrolysis device
CN120311256B (en) * 2025-06-17 2025-10-10 包头市贵鑫科技发展有限责任公司 Cathode lifting device for rare earth molten salt electrolytic furnace

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5330631A (en) * 1990-08-20 1994-07-19 Comalco Aluminium Limited Aluminium smelting cell
RU2075868C1 (en) * 1994-06-02 1997-03-20 ТОО "Электрохимические технологии металлов" METHOD FOR PRODUCING HIGH PURITY SCANDIUM
US5810993A (en) * 1996-11-13 1998-09-22 Emec Consultants Electrolytic production of neodymium without perfluorinated carbon compounds on the offgases
EP0996773A1 (en) * 1997-07-08 2000-05-03 MOLTECH Invent S.A. A drained cathode cell for the production of aluminium
US6436273B1 (en) * 1998-02-11 2002-08-20 Moltech Invent S.A. Drained cathode aluminium electrowinning cell with alumina distribution
RU2004127170A (en) * 2002-02-28 2005-05-10 Бритиш Нуклеа Фюэлс Плс (GB) DEVICE FOR RESTORING METAL OXIDES INTO A METAL FORM AND METHOD OF RESTORING USING THIS DEVICE

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3383294A (en) * 1965-01-15 1968-05-14 Wood Lyle Russell Process for production of misch metal and apparatus therefor
US3909375A (en) * 1972-04-17 1975-09-30 Conzinc Riotinto Ltd Electrolytic process for the production of metals in molten halide systems
JPS545371B2 (en) * 1972-10-11 1979-03-16
US4405433A (en) * 1981-04-06 1983-09-20 Kaiser Aluminum & Chemical Corporation Aluminum reduction cell electrode
EP0101153A3 (en) * 1982-06-18 1984-04-11 Alcan International Limited Aluminium electrolytic reduction cells
US4602990A (en) * 1983-02-17 1986-07-29 Commonwealth Aluminum Corporation Low energy aluminum reduction cell with induced bath flow
US4622111A (en) * 1983-04-26 1986-11-11 Aluminum Company Of America Apparatus and method for electrolysis and inclined electrodes
US4596637A (en) * 1983-04-26 1986-06-24 Aluminum Company Of America Apparatus and method for electrolysis and float
US4684448A (en) * 1984-10-03 1987-08-04 Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. Process of producing neodymium-iron alloy
JPS6187888A (en) * 1984-10-03 1986-05-06 Sumitomo Light Metal Ind Ltd Method and device for producing neodymium-iron base alloy
JP2596976B2 (en) * 1988-06-22 1997-04-02 昭和電工株式会社 Method for producing neodymium or neodymium alloy
JPH06192878A (en) * 1992-12-24 1994-07-12 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Electrolytic cell for purification of gallium metal
US6258246B1 (en) * 1998-05-19 2001-07-10 Moltech Invent S.A. Aluminium electrowinning cell with sidewalls resistant to molten electrolyte
US6306279B1 (en) * 2000-04-07 2001-10-23 Alcoa Inc. Anode cathode distance adjustment device
NO20010927D0 (en) * 2001-02-23 2001-02-23 Norsk Hydro As Method and apparatus for making metal
ATE286546T1 (en) * 2001-09-07 2005-01-15 Moltech Invent Sa ALUMINUM ELECTROCHARGING CELLS WITH INCLINED CATHODES
RU2401884C2 (en) * 2008-09-19 2010-10-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Лёгкие Металлы" Polyakov electrolysis cell for producing aluminium
AR076863A1 (en) * 2009-05-12 2011-07-13 Metalysis Ltd APPARATUS AND METHOD FOR REDUCTION OF SOLID RAW MATERIAL.

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5330631A (en) * 1990-08-20 1994-07-19 Comalco Aluminium Limited Aluminium smelting cell
RU2075868C1 (en) * 1994-06-02 1997-03-20 ТОО "Электрохимические технологии металлов" METHOD FOR PRODUCING HIGH PURITY SCANDIUM
US5810993A (en) * 1996-11-13 1998-09-22 Emec Consultants Electrolytic production of neodymium without perfluorinated carbon compounds on the offgases
EP0996773A1 (en) * 1997-07-08 2000-05-03 MOLTECH Invent S.A. A drained cathode cell for the production of aluminium
US6436273B1 (en) * 1998-02-11 2002-08-20 Moltech Invent S.A. Drained cathode aluminium electrowinning cell with alumina distribution
RU2004127170A (en) * 2002-02-28 2005-05-10 Бритиш Нуклеа Фюэлс Плс (GB) DEVICE FOR RESTORING METAL OXIDES INTO A METAL FORM AND METHOD OF RESTORING USING THIS DEVICE

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013170299A1 (en) 2013-11-21
EP2850226A1 (en) 2015-03-25
EP2850226A4 (en) 2015-09-02
WO2013170299A8 (en) 2014-02-27
RU2014148307A (en) 2016-07-10
US20150159286A1 (en) 2015-06-11
KR20150013316A (en) 2015-02-04
JP6312657B2 (en) 2018-04-18
BR112014028357A2 (en) 2017-06-27
CA2879712A1 (en) 2013-11-21
CN104520476A (en) 2015-04-15
CA2879712C (en) 2019-12-03
MX375315B (en) 2025-03-06
AU2013204396B2 (en) 2015-01-29
KR102023751B1 (en) 2019-09-20
JP2015516514A (en) 2015-06-11
MX2014013830A (en) 2016-08-03
BR112014028357B1 (en) 2021-05-18
CN104520476B (en) 2017-12-12
EP2850226B1 (en) 2018-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4602986B2 (en) Method for producing metallic calcium by molten salt electrolysis
RU2620319C2 (en) Electrolytic cell for manufacturing rare-earth metals
RU2680039C1 (en) Systems and methods for purifying aluminum
UA65558C2 (en) A process for the electrolytic production of metals
KR102666307B1 (en) Electrolytic method, apparatus and product
JP6465816B2 (en) HYDROGEN GAS DIFFUSION ANODE ASSEMBLY DEVICE FOR GENERATING HCl AND ELECTROLYTIC CELL INCLUDING THE ASSEMBLY DEVICE
US20160108532A1 (en) Method and apparatus for liquid metal electrode connection in production or refining of metals
Hryn et al. Initial 1000A aluminum electrolysis testing in potassium cryolite-based electrolyte
CN203999841U (en) Electrolyzer, electrolyzer system and electrolyzer assembly
Ferro et al. Application of ceramic membrane in molten salt electrolysis of CaO-CaCl2
AU659247B2 (en) Cell for the electrolysis of alumina preferably at low temperatures
WO2005045101A2 (en) Process for electrolytic production of aluminum
WO2013170310A1 (en) Drained cathode electrolysis cell for production of rare earth metals
EP1944392A1 (en) Molten salt electrolyzer for reducing metal, method of electrolyzing the same and process for producing high-melting-point metal with use of reducing metal
Beck Production of aluminum with low temperature fluoride melts
US4135994A (en) Process for electrolytically producing aluminum
Lee et al. Study on electrolysis for neodymium metal production
RU2603408C2 (en) Method of producing neodymium-iron alloy and device for its implementation
JP4513297B2 (en) Metal oxide reduction method and metal oxide reduction apparatus
Meirbekova et al. Effect of Current Density and Phosphorus Species on Current Efficiency in Aluminum Electrolysis at High Current Densities
RU2393115C2 (en) Electrolytic method for synthesis of praseodymium hexaboride
NL8002381A (en) ELECTROLYTIC CELL.
Takasawa et al. Improvement of current efficiency in electrowinning uranium metal in molten fluorides
EP0613504B1 (en) Cell for the electrolysis of alumina preferably at low temperatures
RU2529264C1 (en) Aluminium production method