熔析直拉法提纯稀土金属钆过程金属杂质的迁移与分离机制

基本信息
批准号:51504035
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:张虎
学科分类:
依托单位:有研工程技术研究院有限公司
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:钟嘉珉,闫缓,朱琼,王志强,颜世宏
关键词:
熔析直拉法金属杂质迁移分离
结项摘要

This project is based on the technical bottleneck and key problems of the existing purification methods of rare earth metals, introduce the liquation refining and czochralski separation technology, aims to study the separation behavior and transferring law of metallic impurities in rare earth metal gadolinium (Gd) during the purification process. First, the occurrence state, micro area distribution and diffusion coefficient, distribution coefficient of typical metallic impurities in Gd will be deeply studied by various analytical methods and thermodynamic calculation softwares s uchas SEM, XAFS, BL15U1, FACTSAGE and CALPHAD et al. Next, the efficient Gd-M liquation refining system will be build by synthetical optimization selection of liquation medium, stretching methods and influence factors. Finally, theseparation behavior and transferring law of metallic impurities in Gd during the purification process will be explored by combine the difference of their existence form and thermodynamic parameters before and after the liquation refining with the crystal growth behavior of Gd. The success of this project will be helpful toexpand the research methods and results of metallic impurities to other impurities (C, N and O et al.), realize the efficient synchronization separation of kinds of impurities, which will lay the groundwork for the new energy, efficient and economy purification technology route of rare earth metal and make a significant theoretical and practical contribution to innovation the existing purification technologies and ptomoting sustainable development of the rare earth industry in the near future.

本项目基于现有稀土金属提纯的技术瓶颈与关键问题,引入熔析直拉净化分离技术,以稀土金属钆中金属杂质为对象,研究其净化过程的分离行为与迁移规律。首先,协同SEM、XAFS、上海光源BL15U1等多种分析手段与FACTSAGE、CALPHAD等热力学计算软件研究钆中典型金属杂质的嵌布方式、微区分布等赋存特征与分配系数、扩散系数等热力学特性;其次,综合熔析介质、拉伸方式与影响因素的优化选择构建高效的Gd-M熔析净化分离体系;最终,结合熔析前后钆中金属杂质的存在形式、热力学参数的差异性与析出钆的晶面生长行为,探讨金属杂质在熔析过程的分离行为与迁移规律。本项目的实施可起到以点带面的作用,即通过研究典型金属杂质这个点带动其他杂质(C/N/O等)的整个面,实现多类型杂质的同步高效分离,对创新节能高效的稀土金属提纯技术路线,完善超高纯稀土金属制备技术,推动稀土产业可持续发展都具有重要意义。

项目摘要

本课题基于熔析净化法,针对稀土金属钆提纯过程中存在的关键共性问题,深入研究稀土金属钆中典型金属杂质的赋存特征,计算其分配系数、扩散系数等热力学数据,综合熔析介质、直拉分离手段与影响因素的优化选择构建高效的熔析净化体系,结合熔析前后钆中金属杂质的存在形式、热力学参数的差异性,分析Fe、Ti等典型金属杂质在熔析过程的分离行为,提出稀土金属钆杂质净化的新思路。本项目的实施将有助于稀土金属中典型杂质的物理化学赋存与高效富集分离研究,对创新完善高纯稀土金属制备技术及推动稀土应用产业发展具有重要意义。.通过理论计算和测试分析,钆中Ti、Al、Fe、Cu的平衡分配系数分别为0.018、0.273、0.117、0.123,均小于1,主要偏析于基体钆晶界处,以两种或多种元素聚集,以合金杂质相等沉淀化合物的形式分布,形成不同的杂质相区域,各个分区杂质相的组成有所不同。综合考量选择Al-Gd熔析体系,其中典型金属杂质Ti、Al、Fe、Cu的平衡分配系数分别为0.4、0.03、0.04、1.1,杂质依然主要以富Al杂质相形式偏析或固浓。在97.5wt%Gd-2.5wt%Al质量比、加热温度1450℃、下拉速率3μm/s条件下,降温至冷却沿两相界面切开合金得到提纯Gd,对比纯钆体系和Al-Gd溶析体系下,Ti由1333ppm降至65ppm、18ppm,Fe含量分别由132ppm降至68ppm、10ppm,溶析体系下两种杂质去除效果明显好于纯Gd体系,Fe、Ti去除率分别达到98.6%、92.4%。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
2

城市轨道交通车站火灾情况下客流疏散能力评价

城市轨道交通车站火灾情况下客流疏散能力评价

DOI:
发表时间:2015
3

基于FTA-BN模型的页岩气井口装置失效概率分析

基于FTA-BN模型的页岩气井口装置失效概率分析

DOI:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2019.04.015
发表时间:2019
4

肉苁蓉种子质量评价及药材初加工研究

肉苁蓉种子质量评价及药材初加工研究

DOI:10.11842/wst.2017.02.019
发表时间:2017
5

宽弦高速跨音风扇颤振特性研究

宽弦高速跨音风扇颤振特性研究

DOI:
发表时间:2021

张虎的其他基金

批准号:51805184
批准年份:2018
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51606143
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1867205
批准年份:2018
资助金额:268.00
项目类别:联合基金项目
批准号:81570502
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:51571004
批准年份:2015
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51671022
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61703382
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50171001
批准年份:2001
资助金额:21.00
项目类别:面上项目
批准号:51001114
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41601348
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91326111
批准年份:2013
资助金额:88.00
项目类别:重大研究计划
批准号:41401087
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

悬浮区熔-电迁移联合法提纯稀土金属的机理研究

批准号:59864002
批准年份:1998
负责人:李国栋
学科分类:E0415
资助金额:11.00
项目类别:地区科学基金项目
2

稀土金属蒸馏提纯过程中杂质的运动行为及分布规律研究

批准号:51504036
批准年份:2015
负责人:张小伟
学科分类:E0414
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
3

冶金硅熔析结晶分离B/P/金属等典型杂质技术基础

批准号:51174187
批准年份:2011
负责人:王志
学科分类:E0414
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
4

熔盐萃取法和电化学脱氧法提纯稀土金属工艺及机理研究

批准号:50164003
批准年份:2001
负责人:李国栋
学科分类:E0415
资助金额:25.00
项目类别:地区科学基金项目