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Nd_2O_3-NdF_3-LiF体系中熔盐电导率分布的研究

郑鑫  
【摘要】:工业上金属钕的生产主要是在3KA稀土电解槽内通过电解NdF_3-LiF-Nd_2O_3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,具有重大意义。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。本文以此为出发点,自行设计实验装置来研究电解槽内温度和氧化钕浓度的分布情况,研究了熔盐体系的电导率,并利用回归方程和BP神经网络等手段对电解槽内温度、氧化钕浓度和熔盐电导率的分布进行了预测分析,为进一步研究稀土电解槽内电场和大型稀土电解槽的研发提供了坚实的基础。 针对3KA电解槽温度实际分布研究的不足,通过研究国内某厂金属钕电解过程中3KA稀土电解槽内温度分布和产品质量的变化,实际测量了电解槽内温度的变化;确定了稀土电解槽内存在的两种分布形式;研究了不同的温度分布形式对于电解钕产品的质量存在影响:第二种温度分布条件下的产品合格率比第一种高2%左右,优质产品要高37%左右。同时也对温度变化的外部影响因素进行了分析。 通过自制高温熔盐多点取样装置来研究电解槽内Nd_2O_3浓度的情况,其在熔盐中最多含4%,并研究了Nd_2O_3浓度的分布形式及原因。同时,采用CVCC法和交流阻抗技术研究了NdF_3-LiF-Nd_2O_3体系的熔盐电导率,分析了温度、熔盐组分对电导率的影响,利用一次回归方程得出了在第二种温度分布条件下的计算熔盐电导率,以及计算熔盐电导率的变化和分布形式,并利用MATLAB仿真了3KA电解槽内计算熔盐电导率的整体分布;其值在2.5072~2.9490S·cm~(-1)范围内,与实验测得的电导率相近。 利用BP神经网络预测了实际电解过程中3KA电解槽内熔盐电导率在各个测量点的具体数值,并对其整体分布情况进行了分析;其值在2.7819~3.3480S·cm~(-1)范围内,比实验测得的电导率要高。在研究过程中,通过对实验样本的训练、测试、仿真和预测,实现了对熔盐电导率的预测,其结果基本符合实际情况。


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