Beredningsmetod för sällsynt jord - rening

Alla 16 sällsynta jordartsmetaller utom Pm kan renas till 6N (99.9999%) renhet. det är relativt komplicerat och svårt i kemisk process att separera och extrahera enstaka rena sällsynta jordartsmetaller från de blandade sällsynta jordartsmetaller som erhållits efter nedbrytningen av sällsynta jordartskoncentrat. Det finns två huvudskäl. För det första är lantanlidelementens fysiska och kemiska egenskaper mycket lika, och de flesta sällsynta jordartsjoner har en radie mellan två intilliggande element, som är mycket lika och är stabila trivalenta tillstånd i vattenlösningar. Sällsynta jordjoner har en hög affinitet med vatten, och eftersom de skyddas av hydrater är deras kemiska egenskaper mycket lika, så separation och rening är extremt svåra. Den andra är att de blandade sällsynta jordartsmetallerna som erhålls efter nedbrytningen av sällsynta jordartskoncentrat har många medföljande föroreningselement (såsom uran, torium, niob, tantal, titan, zirkonium, järn, kalcium, kisel, fluor, fosfor, etc.). Därför måste inte bara separationen av dessa dussin sällsynta jordartsmetaller med extremt liknande kemiska egenskaper, utan också separationen mellan sällsynta jordartsmetaller och medföljande föroreningselement beaktas.

produktionsmaterial

Sällsynta jordartsmetaller är i allmänhet indelade i blandade sällsynta jordartsmetaller och enstaka sällsynta jordartsmetaller. Sammansättningen av den blandade sällsynta jordartsmetallen ligger nära den ursprungliga sällsynta jordartskompositionen i malmen, och den enda metallen är metallen separerad och raffinerad från varje sällsynt jordart. Sällsynta jordartsmetaller (utom samarium, europium, ytterbium och thuliumoxider) är svåra att reducera till en enda metall med allmänna metallurgiska metoder på grund av deras stora värme av bildning och hög stabilitet. Därför är dagens vanliga råvaror för produktion av sällsynta jordartsmetaller deras klorider och fluorider.

Smält salt elektrolys

Industriell massproduktion av blandade sällsynta jordartsmetaller använder i allmänhet smält saltelektrolys. Denna metod är att värma och smälta sällsynta jordartsmetaller såsom sällsynta jordklorider, och sedan utföra elektrolys för att fälla ut sällsynta jordartsmetaller på katoden. Det finns två metoder för elektrolys: kloridelektrolys och oxidelektrolys. Beredningsmetoderna för enstaka sällsynta jordartsmetaller varierar från element till element. Samarium, europium, ytterbium och thulium är inte lämpliga för elektrolytisk beredning på grund av deras höga ångtryck, och reduktionsdestillation används istället. Andra element kan beredas genom elektrolys eller metallotermisk reduktion.

Kloridelektrolys är den vanligaste metoden för att producera metaller, särskilt för blandade sällsynta jordartsmetaller med enkel process, låg kostnad och små investeringar, men den största nackdelen är utsläpp av klorgas, vilket förorenar miljön.

Oxidelektrolys avger inte skadliga gaser, men kostnaden är något högre. I allmänhet är enstaka sällsynta jordartsmetaller med högre produktionspriser, såsom neodym och praseodymium, elektrolyserade av oxider.

Vakuumreducering

Elektrolysmetoden kan endast förbereda sällsynta jordartsmetaller av allmän industriell kvalitet. Om du vill förbereda metaller med låga föroreningar och hög renhet används vakuum termisk minskning i allmänhet för att förbereda dem. I allmänhet tillverkas sällsynta jordartsmetaller först till sällsynta jordartsfluorider, som reduceras med metallkalcium i en vakuuminduktionsugn för att erhålla råmetaller, och sedan omsmälts och destilleras för att få renare metaller. Denna metod kan producera alla sällsynta jordartsmetaller, men samarium, europium, ytterbium och thulium kan inte användas på detta sätt. Redoxpotentialerna hos samarium, europium, ytterbium, thulium och kalcium minskar endast delvis sällsynta jordartsfluorider. I allmänhet framställs dessa metaller genom att använda principen om högt ångtryck av dessa metaller och lågt ångtryck av lantanuminöt. Oxiderna i dessa fyra sällsynta jordartsmetaller blandas med lantanummetallskrot och reduceras sedan i en vakuumugn. Jämförelsen av lanthanum Aktiv, samarium, europium, ytterbium, thulium reduceras till metall av lanthanum och samlas på kondensationen, som lätt separeras från slaggen.