им кільцем. Чавунний корпус разом з тиглем монтований в залізному кожусі. Простір між кожухом і тиглем заповнено подрібненим шамотом, а дно викладено шамотним цеглою. Об'єм ванни 30 л. У центрі встановлюється підйомний графітовий анод діаметром 100 мм.
В
Рис. 1. Електролізер для отримання технічного мишметалла з тиглем з графіту: 1-графітовий тигель; 2-графітовий піддон; 3-чавунний тигель; 4-графітова набивка; 5-набивка з подрібненого шамоту; 6-цапфи для повороту електролізера; 7-шамотна кладка; 8-залізний корпус; 9-чавунне кільце; 10-графітовий анод; 11-розплавлений мішметалл; 12-розплавлений електроліт; 13-чавунний корпус; 14-підводка струму до катода
Вказується, що окисли рідкоземельних металів вводяться для зниження вмісту вуглецю в одержуваному сплаві. Слід зазначити, що оксиди лантаноїдів малорастворіми в хлоридном розплаві. Ймовірно, відбувається часткове їх хлорування хлором, що виділяється на аноді з утворенням (РЗ) С1 3 .
Хлориди лантаноїдів добре розчиняються в розплаві суміші КС1 і СаС1 2 , причому останній знижує летючість хлористого калію. Розплавлення ванни спочатку виробляється пропусканням струму через графітовий стрижень, поміщений між електродами. Потім ванна підтримується в розплавленому стані за рахунок тепла, що виділяється при проходженні струму через розплав. Періодично у ванну завантажують нові порції шихти і ведуть процес до тих пір, поки тигель НЕ БУДЕ заповнений. Електроліз ведеться при напрузі 12-15 В і силі струму (для тигля ємністю 30 л) 2000-2200 а, що відповідає катодного щільності струму ~ 3 А/см 2 . p> Вміст у електроліті значної кількості оксихлоридов рідкоземельних елементів ускладнює проведення електролізу. Оксихлориди не розкладаються струмом. Проте в їх присутності частина металу виділяється на катоді в тонкодисперсному стані (у вигляді металевого туману). Тонкі частки металу спливають на поверхню ванни і окислюються. Потрапляючи до анода, частинки металевого туману хлорують з утворенням хлоридів, які розчиняються в розплаві. Явище металевого туману приводить до сильного зниження виходу за струмом. Занадто високі і дуже низькі щільності струму так само сприяють виділенню металу в дрібнодисперсному стані.
Відстань анода від поверхні розплавленого металу підтримують 30-35 мм при глибині занурення анода у ванну 100-110 мм [2].
Електроліз ведеться при температурі ванни 900-1100 В° С залежно від температури плавлення електроліту і мишметалла. Підвищений вміст оксидів або оксихлоридов у ванні веде до загустеванию електроліту.
У процесі електролізу на аноді виділяється хлор. Тому ванна повинна мати хороший вентиляційний відсмоктування. p> Після заповнення тигля ванна перекидається, і вміст виливається в сталеві виливниці, нагріті до 500-550 В° С. При цьому сольовий розплав захищає метал від окислення. p> Інша конструкція електролізера показана на рис. 2. Ванна футерована магнезитом, причому катод залізний, що трохи підвищує вміст заліза у металі.
Отримувані мішметалл містять 94-99% рідких земель і ряд домішок: вуглець, кальцій, алюміній, до 1% Si, від 1 до 2,5% Fe і ін [2]. br/>В
Рис. 2. Ванна для електролітичного отримання технічного мишметалла зі сталевим тиглем, Футеровані магнезитом: 1 - сталевий тигель; 2 - магнезитова футеровка, 3 - сталевий катод, 4 - графітовий анод; 5 - візок; 6 - розплавлений мішметалл; 7 - розплавлений електроліт
Чистоту металів можна підвищити застосуванням при виготовленні електродів металів, які не взаємодіють з лантаноїдами (молібден і особливо тантал), використанням для футерування тигля чистих окислів магнію або берилію, а також проведенням електролізу в атмосфері інертного газу.
Дослідниками в лабораторних умовах розроблено технологічні умови електролітичного отримання празеодіма, ітрію, самарію і гадолінію.
Електроліз проводили в графітовому стакані, який слугує анодом, в центрі якого встановлювали молібденовий стрижень - катод. У дні ванни виточують поглиблення, куди встановлювали фарфоровий тигель - приймач рідкого металу.
При температурі електроліту 1050-1100 В° С і катодного щільності струму 20-30 А/см 2 вихід по струму і витяг складають 40-50 і 80-85% відповідно. У процесі електролізу у ванну періодично необхідно додавати хлорид празеодіма з розрахунку 40-45% виходу за струмом.
Електролітичне виділення ітрію, гадолінію і самарію може бути успішно здійснено у ванні того ж типу, але із застосуванням рідкого цинкового катода. У цьому випадку, у фарфоровому тиглі, вміщеному в центрі графітового склянки, знаходиться розплавлений цинк-катод. Струм до рідкому катода підводиться молібденовим стрижнем, ізольованим від зіткнення з електролітом порцелянової трубкою.
При температурі електроліту 800 В° С і катодного щільності струму 2 A/см 2 вихід по струму для ітрію і гадолінію становить до 95%, а для самарію 65%. З...
