Przygotowanie metali ziem rzadkich

Przygotowanie metali ziem rzadkich

Produkcja metali ziem rzadkich znana jest również jako produkcja pirometalurgiczna metali ziem rzadkich.Metale ziem rzadkichsą generalnie podzielone na mieszane metale ziem rzadkich i pojedyncze metale ziem rzadkich. Skład mieszanych metali ziem rzadkich jest podobny do pierwotnego składu metali ziem rzadkich w rudzie, a pojedynczy metal to metal oddzielony i rafinowany z każdego metalu ziem rzadkich. Trudno jest zredukować tlenki metali ziem rzadkich (z wyjątkiem tlenków samaru, europu, iterbu i tulu) do pojedynczego metalu przy użyciu ogólnych metod metalurgicznych, ze względu na ich wysokie ciepło formowania i wysoką stabilność. Dlatego powszechnie stosowanymi surowcami do produkcji metali ziem rzadkich są ich chlorki i fluorki.

(1) Metoda elektrolizy soli stopionej

Masowa produkcja mieszanych metali ziem rzadkich w przemyśle zazwyczaj wykorzystuje metodę elektrolizy soli stopionej. Metoda ta obejmuje ogrzewanie i topienie związków ziem rzadkich, takich jak chlorki metali ziem rzadkich, a następnie elektrolizę w celu wytrącenia metali ziem rzadkich na katodzie. Istnieją dwie metody elektrolizy: elektroliza chlorkowa i elektroliza tlenkowa. Metoda przygotowania pojedynczego metalu ziem rzadkich różni się w zależności od pierwiastka. Samar, europ, iterb i tul nie nadają się do elektrolitycznego przygotowania ze względu na wysokie ciśnienie pary i zamiast tego są przygotowywane metodą destylacji redukcyjnej. Inne pierwiastki można przygotować metodą elektrolizy lub termicznej redukcji metali.

Elektroliza chlorkowa jest najpowszechniejszą metodą produkcji metali, zwłaszcza mieszanych metali ziem rzadkich. Proces jest prosty, opłacalny i wymaga minimalnej inwestycji. Jednak największą wadą jest uwalnianie gazu chlorowego, który zanieczyszcza środowisko.

Elektroliza tlenkowa nie uwalnia szkodliwych gazów, ale koszt jest nieco wyższy. Zazwyczaj drogie pojedyncze metale ziem rzadkich, takie jak neodym i prazeodym, są produkowane przy użyciu elektrolizy tlenkowej.

(2) Metoda redukcji termicznej w próżni

Metoda elektrolizy może przygotować tylko metale ziem rzadkich o ogólnej klasie przemysłowej. Aby przygotować metale o niskiej zawartości zanieczyszczeń i wysokiej czystości, zazwyczaj stosuje się metodę redukcji termicznej próżniowej. Zazwyczaj tlenki ziem rzadkich są najpierw przetwarzane na fluorek ziem rzadkich, który jest redukowany metalicznym wapniem w próżniowym piecu indukcyjnym w celu uzyskania metali surowych. Następnie są one przetapiane i destylowane w celu uzyskania czystszych metali. Ta metoda może produkować wszystkie pojedyncze metale ziem rzadkich, ale samaru, europu, iterbu i tulu nie można używać.

Potencjał utleniania-redukcjisamar, europ, iterb, tuli wapń tylko częściowo zredukowały fluorek ziem rzadkich. Generalnie, metale te są przygotowywane poprzez zastosowanie zasady wysokiej prężności par tych metali i niskiej prężności par metali lantanu, mieszając i brykietując tlenki tych czterech ziem rzadkich z pozostałościami metali lantanu i redukując je w piecu próżniowym. Lantanjest stosunkowo aktywny.Samar, europ, iterb i tulsą redukowane przez lantan do złota i gromadzone na kondensatorze, które można łatwo oddzielić od żużla.

笔记