稀土电解中NdF3-LiF-Nd2O3熔盐电导率变化机理及电磁场仿真

氟化体系稀土熔盐电解是一种先进的电解技术，近十多年来，围绕熔盐性质、槽体结构及其物理场等方面已有较深入的研究。但由于电解槽中多种多相物质共存且相互作用，其材料参数难以获得，导致其计算结果与实际情况存在较大偏差。本课题针对影响稀土电解的重要因素温度-电导率关系，建立温度-电场模型。在现有NdF3-LiF二元系相图基础上，研究NdF3-LiF- Nd2O3三元体系熔盐电导与温度的关系；通过测定获取槽体内熔体成分，并以此作为训练参数，应用神经网络方法建立NdF3-LiF-Nd2O3三元体系熔体电导模型，完成耦合BP-FEM电解槽电场分析；利用上述结果，优化稀土电解过程中的加料和电解质平衡工艺，从而实现稀土熔盐电解的节能降耗目标，其成果"NdF3-LiF-Nd2O3三元体系熔盐电导率在电解槽内的空间分布特征"和"耦合BP-FEM的稀土电解槽的温度-电场"，均为稀土熔盐电解的关键技术。

工业上金属钕的生产主要是在3KA稀土电解槽内通过电解NdF3-LiF-Nd2O3熔盐体系来实现的，研究实际电解过程中温度、氧化钕浓度和熔盐电导率的分布可以更好地指导金属钕的电解过程，具有重要意义。然而，国内外在这几方面的研究还停留在理论方面，与实际电解过程结合不紧密，主要是由于熔盐电解过程的高温环境，使得某些物理化学参数很难获得。我们以此为出发点对3kA稀土电解槽内的电场进行了研究。首先，我们研究了3kA稀土电解槽内的温度场、Nd2O3浓度场和熔盐体系的电导率分布及其影响，获得了一些成果：包括3kA稀土电解槽内的温度、Nd2O3浓度和熔盐电导率的分布规律以及对电解产品（金属钕）的影响；提供了高温熔盐内部的取样方法和测温方法；首次以实际电解数据研究电解槽内的电磁场；完成了电解槽内物理化学场的仿真模拟，使电解槽内的实际情况一目了然。