Priprema metala rijetkih zemalja

Priprema metala rijetkih zemalja

Proizvodnja metala rijetkih zemalja poznata je i kao pirometalurška proizvodnja rijetkih zemalja.Rijetki zemni metaliopćenito se dijele na miješane metale rijetke zemlje i pojedinačne metale rijetke zemlje.Sastav miješanih metala rijetkih zemalja sličan je izvornom sastavu rijetkih zemalja u rudi, a pojedinačni metal je metal odvojen i rafiniran od svake rijetke zemlje.Teško je reducirati okside rijetkih zemalja (osim oksida samarija, europija, iterbija i tulija) u jedan metal korištenjem općih metalurških metoda, zbog njihove visoke topline stvaranja i visoke stabilnosti.Stoga su najčešće korištene sirovine za proizvodnju metala rijetkih zemalja njihovi kloridi i fluoridi.

(1) Metoda elektrolize rastaljene soli

Masovna proizvodnja miješanih metala rijetkih zemalja u industriji općenito koristi metodu elektrolize rastaljene soli.Ova metoda uključuje zagrijavanje i taljenje spojeva rijetkih zemalja kao što su kloridi rijetkih zemalja, a zatim elektrolizu za taloženje metala rijetkih zemalja na katodi.Postoje dvije metode elektrolize: elektroliza klorida i elektroliza oksida.Metoda pripreme jednog metala rijetke zemlje razlikuje se ovisno o elementu.Samarij, europij, iterbij i tulij nisu prikladni za elektrolitičku pripremu zbog visokog tlaka pare, već se pripremaju metodom redukcijske destilacije.Ostali elementi mogu se pripremiti elektrolizom ili metodom termičke redukcije metala.

Kloridna elektroliza je najčešća metoda za proizvodnju metala, posebno za miješane metale rijetkih zemalja.Proces je jednostavan, isplativ i zahtijeva minimalna ulaganja.Ipak, najveći nedostatak je ispuštanje plinovitog klora koji zagađuje okoliš.

Oksidna elektroliza ne ispušta štetne plinove, ali je trošak nešto veći.Općenito, skupi pojedinačni rijetki metali poput neodimija i prazeodimija proizvode se elektrolizom oksida.

(2) Metoda vakuumske toplinske redukcije

Metoda elektrolize može pripremiti samo metale rijetke zemlje opće industrijske kvalitete.Za pripremu metala s malim nečistoćama i visokom čistoćom općenito se koristi metoda vakuumske toplinske redukcije.Općenito, oksidi rijetkih zemalja prvo se pretvaraju u fluorid rijetkih zemalja, koji se reducira metalnim kalcijem u vakuumskoj indukcijskoj peći kako bi se dobili sirovi metali.Zatim se pretapaju i destiliraju kako bi se dobili čišći metali.Ovom se metodom mogu proizvesti svi pojedinačni metali rijetke zemlje, ali se ne mogu koristiti samarij, europij, iterbij i tulij.

Potencijal redukcije oksidacijesamarij, europij, iterbij, tulija kalcij je samo djelomično smanjio fluorid rijetke zemlje.Općenito, ti se metali pripremaju korištenjem principa visokog tlaka pare ovih metala i niskog tlaka pare lantanovih metala, miješanjem i briketiranjem oksida ove četiri rijetke zemlje s ostacima lantanovih metala i njihovom redukcijom u vakuumskoj peći.Lantanje relativno aktivan.Samarij, europij, iterbij i tulijreduciraju se lantanom u zlato i skupljaju na kondenzatoru koji se lako odvaja od troske.

笔记