稀土火法冶金熔盐电解槽阴极设计的一些思考

张家佩，唐 焱

（1.桂林电子科技大学，广西 柳州 545616；2.桂林电子科技大学，广西 桂林 541004）

稀土被称为“工业维生素”或者“工业黄金”，因其优异的化学性能被广泛应用于各种领域，成为国家重要资源。火法冶金中的熔盐电解法是目前我国目前稀土金冶金生产企业常用来生产稀土金属及其合金的主要方法。稀土熔盐电解法工艺中，电解槽阴极是最终产生我们所需要稀土金属单质的地方。阴极设计的好坏决定着生产成本的高低、产品质量的好坏、生产管理的效率。

1 稀土熔盐电解的工作原理

稀土熔盐电解法主要是利用稀土氧化物在电解槽发生电解反应时，带电电子会在电解槽内部熔盐直接接触的电极表面及其附近不停的移动。它的工作原理为：电解前，首先把稀土氧化物投放到熔盐电解槽中在熔盐中进行溶解，通电后，电解槽中的阴离子阳极移动，阳离子向阴极移动，并分别在阴极和阳极上生成稀土金属和二氧化碳及其他气体。

2 阴极的设计考虑因素

阴极的设计应该从阴极材料的选择、阴极的形状、阴极的直径、极距、阴极在电解槽中的插入深度、阴极电流密度、阴极使用寿命的延长等方面进行思考。

2.1 阴极材料

最早的时候，阴极材料曾使用过碳棒、铁棒作为阴极材料，结果均不理想。后来，金属材料钼和钨在高温下很难和稀土金属及其卤化物发生化学反应，逐渐取代其他金属成为制作阴极材料的首选。近年，越来越多稀土生产企业在实践中发现，相比钨阴极，钼阴极在熔盐电解中耐腐蚀性能较差，钼阴极在腐蚀消耗过程中进入稀土金属中导致稀土产品质量不合格，所以目前钨阴极逐渐取代钼阴极成为稀土熔盐电解工艺中中阴极材料的最佳选择。……