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电气电子毕业设计论文
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毕业设计240稀土电解槽仿真模拟及优化设计,电气电子毕业设计论文
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内蒙古科技大学硕士学位论文 - 1 - 摘 要 稀土电解槽是熔盐电解法生产稀土金属及其合金的主要设备。随着市场的发展 ， 急需开发一种新型结构的电解槽，以适应大规模的工业生产。 本文借鉴铝电解槽的开发过程，首次利用商用仿真软件对稀土电解槽进行仿真模拟优化设计，并利用它 对 新型稀土电解槽槽型 的 设计 进行了有益的 探索。 稀土电解槽中存在着复杂的物理场，而电场 是 其他物理场的根源，热场、流场是决定稀土电解槽的电解是否能进行的 重要 因素 。 怎么样设计合理的电 场 、热场、流场是决定电解槽设计好坏的关键因素 ， 所以，有关电场、热场、流场的研究显得十分重要。 到目前为止，由于电极 与熔体接触面的边界不好确定，前人研究大多数停留在熔体本身的电场、热场、流场的研究上。为实现稀土电解槽的全息仿真模拟， 本文提出了一种新的构想 ： 即采用有限元软件 ANSYS 具有的多重单元、多重属性及其能 耦合 求解电 场 、热场、流 场的特点，建立 稀土 电解槽阳极一熔体 一阴极有限元 模型，对阳极 、 熔体 和阴极的电场、 热场 、流场 进行整体计算。其优点是不仅可以避免确定 电极 与熔体接触面的电流边界条件，而且可以通过计算结果分析该接触面的电流密度 ， 提高了计算结果的准确性。 本文首先根据傅立叶传热定律和基尔霍夫导电定律，建立了 稀土 电解槽传热 、导电的数学模型。采用加权余量的伽辽金法推导了 稀土 电解槽电 场 、热场计算的有限元方程。 根据 广义的牛顿粘性定律 ，建立了熔体流场数学模型。 根据 包头稀土研究院 3KA稀土 电解槽的相关参数以及在合理 的边界条件的假定下，对 不同生产时期的电场进行了仿真计算 ， 其结果与该槽 实际生产情况 吻合较好，验证了应用该模型对 稀土 电解槽 阳极一熔体一阴极整体 进行数值模拟的可行性和准确性。 在电场研究的基础上，利用ANSYS 的优化模块对 3KA 稀土氟盐体系氧化物电解槽 进行优化设计，设计结果参数跟实际电解槽吻合， 验证 了 优化设计的结果可靠性 。 其次， 再 利用 ANSYS 多场耦合的特性 对优化的 3KA 稀土氟盐体系氧化物电解槽的电场、流场和温度场进行二维 耦合仿真 模拟， 模拟结果与实际吻合， 进一步确定 了 模拟优化电解槽设计的正确性 ，验证了耦合模型的正确性 。 最后，本文利用 ANSYS 电热耦合模块 对自行设计的 10KA 底部阴极导流稀土电解槽的电 热 场进行 了 三维 耦合仿真 模拟优化设计 。从仿真 优化结果分析 ， 该槽型可以用于稀土电解的工业试生产，这为新型稀土电解结构的研究 开辟了新方向。 关键词：稀土，电解槽，电场、热场、流场、耦合仿真、优化设计 nts内蒙古科技大学硕士学位论文 - 2 - Abstract The rare earth electrolysis cell is a main equipment to produce rare earth metals and its alloy by molten salt electrolysis method. We need develop a kind of new structural electrolysis cell urgently to adapt to the large-scale industry with development of market. The methods of research and development in aluminum reduction cell are used for reference in the article. The commercial simulation software is firstly used to carry on the simulation optimization design for the rare earth electrolysis cell, and the beneficial exploration has been carried on using it to the new rare earth electrolysis cell designed in the article . In rare earth electrolysis cell , there exist complicated physical fields, and current field is root of other fields. Whether current field , temperature field and flow field are designed reasonably or not are critical for the design of rare earth electrolysis cell, therefore, the study on current field and temperature field is very important. Up to now, studies only on molten electrolyte s current field , temperature field and flow field have been well conducted. However, the current field , temperature field and flow field of anode and molten electrolyte have not been studied well due to the difficulty in ascertaining boundary conditions of electric conduct of the contact area. In order to solve the problem, a new concept was conceived in this article: By using the multiple elements and multiple properties of ANSYS software, a model of anode and molten electrolyte as a whole was built and computed, therefore, not only the ascertaining of electric conduct boundary conditions of the contact area between anode and electrolyte was avoided, but also the current density of the contact area could be analyzed with the models result, so the calculation precision could be enhanced. First, a mathematical model of thermal conduct and electric conduct of rare earth electrolysis cell was built based on Fouriers law and Kirchhoffs law, and finite element equations for calculating current and temperature fields of rare earth electrolysis cell were deduced with Galerkin method. A mathematical model of the molten salt fluid flow of rare earth electrolysis cell was built based on the generalized Newton coherent fluid law.According to 3KA rare earth electrolysis cell in Baotou Rare Earth Research Institute , as well as in under reasonable boundary condition hypothesis, we had carried on the simulation computation to electric field in the different production time, its result tallied well with this actual production situation. The feasibility and the accuracy has been confirmed in applying these model to simulation in the rare earth electrolysis cell. In the electric field researched foundation, we had carried on the optimized design in using the ANSYS optimized module to the 3KA rare earth oxide electrolysis cell of the fluoride salt system , the design result parameter tallies with the nts内蒙古科技大学硕士学位论文 - 3 - actual rare earth electrolysis cell, the reliability of the optimized design result has been confirmed. Next, using the multiple elements and multiple properties of ANSYS software , we had carried on the two-dimensional coupled simulation to electric field, the flow field and the temperature field of the optimized 3KA rare earth oxide electrolysis cell of the fluoride salt system. Because the analogue result tallies with the actually, we have further determined the simulation optimization designs and the coupled model to be accuracy. Finally, by using the ANSYS Electrothermal field module in the 10KA drained cathode rare earth electrolysis cell Electrothermal field which was designed in dependently,we had carried on the three-dimensional coupled simulation optimization design in the article. From the coupled simulation optimization result analysis, the 10KA drained cathode rare earth electrolysis cell may be used trying to produce in the rare earth electrolysis industry, the new direction for the new rare earth electrolysis cell structure research has been opened.Key Words： rare earth, electrolysis cell, current field , temperature field, flow field, coupled simulation , optimization design nts内蒙古科技大学硕士学位论文 - 1 - 目 录 摘 要 . 1 Abstract . 2 引 言 . 1 1 文献综述 . 3 1.1 稀土电解槽的研究背景综述 . 3 1.1.1 稀土市场的现状 . 3 1.1.2 稀土电解槽的应用及发展趋势 . 4 1.1.3 稀土金属钕及钕铁合金的研究进展 . 6 1.2 稀土熔盐电解槽电解原理及过程 . 7 1.2.1 稀土熔盐电解的一般过程及原理 . 7 1.2.2 稀土熔盐电解的电极过程 . 8 1.2.3 熔盐电解法制取金属钕 . 10 1.2.4 稀土熔盐电解的特点 . 12 1.3 现代商业软件在电解槽物理场设计中的应用 . 13 1.3.1 商业软件在电场的仿真应用 . 14 1.3.2 商业软件在电热场的仿真应用 . 14 1.3.3 商业软件在电磁场的仿真应用 . 14 1.3.4 商业软件在流场的仿真应用 . 15 1.4 本章小结 . 15 2 课题的提出、研究目的和内容 . 16 2.1 课题的提出 . 16 2.2 研究目的 . 16 2.3 研究内容 . 17 2.4 课题的创新点 . 17 3 稀土电解槽电、热、流场耦合仿真方法的研究 . 18 nts内蒙古科技大学硕士学位论文 - 2 - 3.1 稀土电解槽的物理场耦合分析 . 18 3.2 稀土电解槽的数学模型 . 19 3.2.1 稀土电解槽阳极、阴极与熔体电流场数学模型 . 19 3.2.2 稀土电解槽热场数学模型 . 22 3.2.3 稀土电解槽熔液流场数学模型 . 23 3.3 稀土电解槽数学模型 -全息仿真 -整体优化 设计思想 . 24 3.3.1 ANSYS 软件的 数 学模型 -全息仿真 -整体优化设计思路 . 25 3.3.2 稀土电解槽数学模型 -全息仿真 -整体优化设计思想 . 30 3.4 本章小结 . 31 4 3KA 稀土电解槽仿真模拟及优化设计模型验算 . 32 4.1 对象描述 . 32 4.2 3KA 钕电解槽不同时期电场仿真模拟 . 34 4.2.1 模型假设 . 34 4.2.2 边界条件及网格划分 . 34 4.2.3 模拟结果及分析 . 35 4.3 3KA 稀土电解槽电场仿真模拟优化设计 . 43 4.3.1 优化设计参数的确定 . 43 4.3.2 3KA 稀土电解槽电场仿真模拟优化设计的基本过程 . 43 4.3.3 3KA 稀土电解槽电场仿真模拟优化设计的结果与分析 . 45 4.4 3KA 稀土电解槽优化设计的最优设计的耦合仿真验证 . 47 4.4.1 耦合仿真边界条件 . 47 4.4.2 耦合仿真程序设计 . 48 4.4.3 耦合仿真结果 . 49 4.5 结论 . 52 4.6 本章小结 . 52 5 10KA 底部阴极导流稀土电解槽仿真模拟及优化设计 . 54 5.1 对象描述 . 54 5.2 10KA 稀土电解槽仿真模拟优化设计 . 55 nts内蒙古科技大学硕士学位论文 - 3 - 5.2.1 几点假设 . 55 5.2.2 边界条件 及网格划分 . 56 5.2.3 仿真优化设计的基本程序 . 57 5.2.4 10KA 稀土电解槽仿真模拟优化设计的结果与分析 . 59 5.2.5 10KA 稀土电解槽电热场的耦合仿真模拟结果 . 60 5.3 结论 . 64 5.4 本章小结 . 64 6 结论与展望 . 65 6.1 结论 . 65 6.2 存在的问题和后期展望 . 66 参 考 文 献 . 67 在学期间的研究成果 . 72 致 谢 . 73 nts内蒙古科技大学硕士学位论文 - 1 - 引 言 上世纪 90 年代曾流行过一句话： 中东有石油，中国有稀土 。 经过 二 十 多 年的发展，我国稀土产业在世界上已拥有多个第一：资源储量第一，占 70%左右；产量第一，占世界稀土商品量的 80%至 90%； 销售量第一， 60%至 70%的稀土产品出口到国外。 如此多的第一， 按常规，产品拥有市场 50%以上的份额，在价格上就应该有相对的话语权，然而 二 十多年过去了，中国的稀土却 一直 受制于买方市场， 只卖了个 土 价钱。 这其中很重要的原因就是稀土金属生产设备简单落后，生产厂家过多，产能过大，产品趋同，市场竞争激烈，造成生产稀土金属利润过低。 在我国百余家稀土企业中，年处理能力在 2000 5000 吨的只有 10 家。小企业过多，缺乏规模效应，行业整体缺乏竞争力。随着国家加大调控，重视环保，许多企业将会被淘汰。但现阶段如何由稀土大国向稀土强国转变是每个 从事 稀土 行业的人和稀土 企业面临的严峻问题和必须审视的发展问题。 在稀土金属的 制 备方法中，熔盐电解法是目前生产单一轻稀土金属、混合稀土金属及稀土合金的主要工业方法。 在具体的工业生产中，熔盐电解制取金属法还不能在各项指标上都取得令人十分满意的成果。这主要是因为此法在实际的生产过程中受到许多内外在因素的制约，这其中影响程度较大的有稀土熔盐电解质的组成、电解温度、电极间距离、电流密度大小、电解槽槽型等。 我国的科研工作者在稀土熔盐的物理化学、电化学性质以及稀土熔盐电解的电极过程等方面研究较多，在国 际上具有一定水平，就目前的研究情况来看，人们已经对稀土熔盐电解的电极过程有了比较深入的研究，对影响电流密度的因素也有了比较清楚的认识，但对电解槽内部的高温电解质流动情况、温度分布情况等方面的研究就不很多 ，电解槽槽型的研究也比较单一。 这严重影响制约了高效节能和大型熔盐稀土电解槽的 开发 研究。 从七、八十年代，某些氟盐体系的电解技术实现了工业化生产后，该体系的电解正朝着越来越大规模化的方向发展。始于包头稀土研究院张志宏等人首先开发出稀土氧化物 -氟化物电解体系钕电解槽生产金属钕。 1987 年起，稀土研究院在 3KA 熔盐 电解的技术基础上，开始了大型熔盐电解槽的前期研究开发工作。 1997 年完成了 3KA 砌筑型试验电解槽的运行，同年启动了 6KA 砌筑型试验电解槽运行。 1999 年启动了 6KA 稀土熔盐电解槽进行工业运行，电解槽使用寿命超过一年。 2000 年稀土院启动三台 6KA 电解槽投入工业生产，当年又启动了 10KA 砌筑型电解槽运行，月产金属钕 10 吨，这一年稀土院建立大型电解槽钕生产车间，年生产金属钕能力为 1000 吨，并停止了采用 3KAnts内蒙古科技大学硕士学位论文 - 2 - 电解槽生产金属钕。 2002 年初 10KA 规模电解槽完成工业试验，使我国稀土熔盐电解技术上了一个新台阶。现在 10KA 规模电解槽已经工业化生产。 2002 年 8 月包头稀土研究院开始了 25KA 氟化物体系熔盐电解氧化钕工艺及设备的研究开发， 2005 年通过 了 国家重点项目 的验收 ， 开始 了 工业试生产。 尽管如今的大型电解槽和原来的电解槽相比己有了质的飞跃 ，但 这些 稀土电解槽 结构 都是沿用 20 世纪 80 年代设计的 3KA 敞开式和上挂阴、阳极的方式 ，这种结构在放大的同时暴露出很多问题。 这些问题的存在和暴露也影响了该类电解槽的 进一步 大型化，因此研究 开发 新型的槽型结构是实现稀土电解槽大型化 亟待 解决的问题 。 稀土氧化物电解制备稀土金属以氟化物熔盐为电 解质体系，由于高温氟化物熔盐的腐蚀性极强，给氟化物熔盐体系氧化物电解的研究带来较大的困难，许多研究工作难度较大，甚至无法进行。另一方面，在进行“电解槽放大”研究过程中，对电解槽的设计方案进行优化选择时，若对每一个可行设计方案均进行试验，既浪费人力和财力又浪费时间。这是长期困扰氟化物熔盐体系氧化物电解工艺技术研究工作的难题。为此，在稀土院提供一定氟盐体系熔盐物化性质数据的基础上，我们采用了一种新的更为科学的研究方法，即进行了氟化物体系熔盐电解过程数值仿真技术的开发研究。并首次在国内采用数值仿真方法就氟化物体系 熔盐电解稀土氧化物制备稀土金属过程进行研究，建立了单阴极原形电解槽、双阴极长方形电解槽、三阴极长方形电解槽的电场、温度场、流场的数值仿真模拟。采用这种研究方法对氟化物熔盐体系电解稀土氧化物过程的电场、流场、温度场及电解规律进行研究，利用研究结果指导和调整电解槽设计参数，对电解槽的设计方案进行分析和预报取得了可喜的成果。 近年来，国外许多学者开始运用成熟的商业软件进行铝电解槽各物理场的仿真研究，开发 了 许多新型高效节能型铝电解槽，取得了事半功倍的效果。本文在我们以前用数值仿真方法就氟化物体系熔盐电解稀土氧化物制 备稀土金属过程进行研究的基础上，借鉴铝电解槽 新槽型开发 研究的过程， 利用大型仿真软件 ANSYS 对氟化物体系熔盐电解稀土氧化物制备稀土金属的电解槽进行多场耦合的仿真模拟，并利用其现有的优化模块对电解槽进行结构优化 验证 ， 在此基础上利用 ANSYS 的优化模块对自行设计的10KA 底部阴极导流稀土电解槽进行仿真模拟及优化设计，以期实现开发 高效节能 新型稀土电解槽的槽型目的。 nts内蒙古科技大学硕士学位论文 - 3 - 1 文献综述 1.1 稀土电解槽的研究背景综述 1.1.1 稀土市场的现状 稀土是 17 种金属元素的统称，是一种重要的战略资源，每一亿元的稀土原料用于高科 技产品中，可创造 200 亿元的效益。中国科学院院士、北京大学稀土研究中心名誉主任徐光宪介绍： 美国的精确制导武器中就使用了大量的稀土。 1， 如此重要的战略资源， 2003 年日本直接消费和间接消费 (海外日本公司的消费 )稀土 2. 5 万吨 ， 日本国内每年直接消费的稀土为 2 万吨。中国是向日本出口稀土的主要国家，向日本出口的稀土占稀土总出口的份额从 1998 年的 60%增加到 2003 年的 85%。但是，法国使用的稀土富集物 70%以上也是从中国购买的，接近日本从中国进口稀土总量的 95%。 按常规，产品拥有市场 50%以上的份额，在 价格上就应该有相对的话语权，然而 二 十多年过去了，中国的稀土却 一直 只卖了个 土 价钱 2。 美国稀土资源工业储量仅次于中国和独联体，达 1300 万吨，居世界第三位。它拥有世界最大的单一氟碳铈矿床 芒廷帕斯矿山，平均品位（ REO）达 8.86%,边界品位达5%，还拥有独居石和磷钇矿等资源。美国曾是世界第一的稀土生产大国。但由于中国稀土产业的崛起，大量廉价的中国稀土冶炼分离产品涌入国际市场，迫使美国钼公司等稀土企业不断减产，而于 2001 年停止了芒廷帕斯稀土矿的开采。中国稀土考察团近期对美国的访问发现，芒廷帕斯稀土矿 的停产，并非如我国稀土界某些人所说的是被我们“挤跨”。美国人的想法和态度是：既然中国稀土产品便宜，能廉价利用中国稀土资源何乐而不为 ？ 于是大量收购中国稀土冶炼分离产品供本国需要，而对芒廷帕斯稀土矿采取保护性停产，其矿山采选和冶炼分离设备一直处于良好的维护状态。 美国人非常看重自己稀土资源的战略价值。不久前中海油（中国海洋石油有限公司）在竞购 尤 尼科公司时，美方提出的先决条件之一是收购后，必须把它下属的芒廷帕斯稀土矿山卖给美国公司。由此可见美国对稀土矿产资源战略地位的高度重视。这一竞购虽未成功，但却反映出美国对保 护本国稀土资源的重视及相关政策。我国对稀土矿山与外合资方面也采取了类似的保护性政策和措施，不准外商涉足我国稀土矿业，但在如何科学保护稀土矿产资源，充分认识其长远战略价值方面，均显不足。美国人在这方面的思路和做法值得我们借鉴 。 nts内蒙古科技大学硕士学位论文 - 4 - 就是这样一种有价值的 资源 ， 国外采用保护性开发，而我国却以低廉的价格出售，目前的境况却 令 人心痛： 2004 年，我国稀土产品出口 5.49 万吨，是 1990 年的 9 倍，而平均价格的降幅则达 46%。在出口贸易中，基本上是国外商家提出什么价格，国内企业就接受什么价格。 这其中很重要的原因就是稀土金属生产 厂家过多，产能过大，产品趋同，市场竞争激烈，造成生产稀土金属利润过低。而我国过多的生产厂家都是生产能力小，生产设备 简单 落后，能耗高污染严重。因此开发大型稀土电解槽，优化其结构是市场的要求，也是保护我国 稀土 战略资源的需要。 1.1.2 稀土电解槽的应用及发展趋势 熔盐电解制取稀土金属起始于 19 世纪初期。 1875 年，赫奈波莱德（ Hilleband）等用 Fe 阳极电解制取金属 Ce、 La 和 Pr_Nd 混合物，一次电解仅制得 6g 金属 Ce 电解质是 CeCl3_KCl_NaCl，电解槽为两个瓷坩埚。赫尔胥（ Hirsch）用石墨作容 器，在 90% CeCl3和 10% NaCl 熔体里，电压 12 14V，电流 200A，电解 4h，共获得 580g 金属铈，电流效率为 41.5%，主要消除了碳化物的生成而使产量提高。斯因格（ Singh）等在LiCl_KCl， NaCl_KCl 系中电解混合稀土金属，得到 600g 产物，电流效率在 960时达到 54.3%。 LiCl_KCl 系好于 NaCl_KCl。爱斯特曼（ Eastmans）等用 CeCl3 或 CeF3 在LiCl_KCl 低共熔或 CeCl3在 CeF3_LiF 低共熔浴中电解，结果 CeCl3_LiCl_KCl 电解浴电流效 率可达 80%。由氧化铝在冰晶石熔体里电解制取铝的启示，在 19 世纪 60 年代开始研究氟化物 氧化物体系电解。美国矿物局在 1960 1970 年发表了许多关于氟化物 氧化物体系制取稀土金属的报告。使用石墨坩埚、三根碳棒、三根钼棒分别组成阳极和阴极。采用内部加热，原料为 CeO2，并于惰性气氛下，工作电流 203A，温度为 817，电解质组成的质量分数分别为： 73%CeF3_15%LiF_12%BaF2。电解槽底部结壳，最后制得1055g99.9%的金属铈。除此以外还制得金属 Nd、 Pr 及 Pr_Nd 混合物 3。 目前国 内外采用熔盐电解法生产混合或单一稀土金属，可分为两种电解质体系，即：稀土氯化物电解质（即 RECl3-KCl）和稀土氧化物电解质（即 REO-REF3），前者为二元电解质，后者为三元电解质（增加 BaF2或 LiF）。国外生产混合稀土金属多用稀土氧化物电解质（ REO-REF-LiF），如美国、日本和独联体国家，但德国用稀土氯化物电解质（ RECl3-KCl）。我国生产混合稀土金属都用稀土氯化物电解质，生产单一稀土金属用稀土氧化物和氯化物电解质。 国内外所用电解槽的大小有所不同：如美国、日本和独联体均用大型的熔盐电解槽 ，一般电解槽电流在 2.4 2.5 万安培 ,德国的熔盐电解槽的电解电流可达 5.0 万安培 ,nts内蒙古科技大学硕士学位论文 - 5 - 是目前世界上最大的电解槽。我国生产混合或单一稀土金属熔盐电解槽的规模比国外要小得多，一般电解槽为 1.0 万安培，小的为 2500 3000 安培，最小的为 800 1000 安培，因此，单个电解槽的产量较小，各项技术指标也较差。 据了解，独联体的哈萨克斯坦国生产混 合 稀土金属，采用稀土氧化物电解质体系，在 24000 安培熔盐电解槽中进行电解，具有较大的工业生产规模，每个电解槽年产稀土金属 200 吨左右，电流效率为 75%，稀土回收率达 90 93%，电解槽寿命达 4 年以上。电解槽尺寸： 5 3.5 4.2(m),阳极在上部，阴极在下部 4。 联邦德国哥德斯密特（ ThGoldschmidt AG）公司电解制取混合稀土金属采用50000A 大型电解槽。槽型尺寸： 3 2 0.6(m)。电解槽底部为阴极，上部悬挂数根圆形石墨阳极，电解得到的金属聚集在槽底，可周期性地将金属从槽底放出，电解过程中，电解槽用上盖盖严，氯气通过管道排出。该电解槽的电流效率可达 70%5。 我国从 1956 年起研究稀土氯化物的电解。杨倩志等完成了电解制取混合稀土金属的任务 6；唐 定骧等首先进行单一稀土金属镧、铈、镨的制备 7。刘文淮等于 70 年代初开展 RE2O3-REF3 的电解 8。 70 年代中期，国内出现熔盐电解制取稀土合金。唐定骧等提出了适于较低温度下电解制取稀土铝合金的新工艺 9。 我国从 20 世纪 80 年代也开始了大型稀土熔盐电解槽的研制。 1984 年，包头稀土研究院率先解决了电解槽材料及槽型结构等问题，研究成功了敞开式氧化物电解槽，首次在我国进行了氧化钕电解制取金属钕和钕铁合金的工业试验。该电解槽已获国家专利。在此基础上， 1985 年又成功地进行了氧化物电解法制取镧、铈、镨单一 稀土金属的工业试验。此后，赣州冶金研究所和湖南金属材料研究所相继报道了用该方法制备稀土金属 10。在近 20 年中我国采用 3KA 电解槽生产金属钕。 1998 年， 6kA 级氟盐体系电解槽在包头稀土研究院应用于工业化生产 11。 2000 年开始研发万安级大型电解槽的工艺、槽型、电解过程自动化控制及回收处理阳极气体的措施，现已投入使用 12。其技术原理是：稀土氧化物在氟化物熔盐中熔解、离解，在直流电场作用下，阴阳离子进行定向移动，并分别在阴极和阳极上生成稀土金属和二氧化碳。其技术特点是：在我国稀土火法冶金领域，完整地 开发了集关键工艺技术和成套装备为一体的大型稀土熔盐电解成套技术；有效地实现了在敞开、抗氧化、抗高温条件下，进行大规模电解生产稀土金属的产业化，提高了整体生产过程的机械化水平；有效地提高了稀土产品质量一致性的要求，降低了生产成本 13。 2002 年 8 月包头稀土研究院开始了 25KA 氟化物体系熔盐电解氧化钕工艺及设备的研究开发， 2005 年 11 月此项工作已通过了国家的验收。与此同时nts内蒙古科技大学硕士学位论文 - 6 - 国内几个较大的稀土厂家如赣州冶金研究所，西骏稀土材料公司等也先后进行了大型电解槽的研究和开发工作。 1.1.3 稀土 金属钕及钕铁合金的研究进 展 发明于 20 世纪 80 年代的第 3 代稀土永磁材料 钕铁硼 （ NdFeB） 是属于新型的磁性材料，它具有产品档次高、附加值高、运用领域更尖端等特征，市场需求较大。 2005年中国钕铁硼产量己经占到全球产量的 70%以上。 随着全球高新技术的迅猛发展，对NdFeB 永磁材料的需求也越来越大 ，
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