Priprava redkih zemeljskih kovin

Priprava redkih zemeljskih kovin

Proizvodnja redkih zemeljskih kovin je znana tudi kot pirometalurška proizvodnja redkih zemeljskih kovin.Redke zemeljske kovineRedkozemeljske kovine se običajno delijo na mešane redkozemeljske kovine in posamezne redkozemeljske kovine. Sestava mešanih redkozemeljskih kovin je podobna prvotni sestavi redkozemeljskih kovin v rudi, posamezna kovina pa je kovina, ločena in rafinirana iz vsake redkozemeljske kovine. Redkozemeljske okside (razen oksidov samarija, evropija, iterbija in tulija) je težko reducirati v eno samo kovino z uporabo splošnih metalurških metod zaradi njihove visoke tvorbene toplote in visoke stabilnosti. Zato so pogosto uporabljene surovine za proizvodnjo redkozemeljskih kovin njihovi kloridi in fluoridi.

(1) Metoda elektrolize staljene soli

Masovna proizvodnja mešanih redkozemeljskih kovin v industriji običajno uporablja metodo elektrolize staljene soli. Ta metoda vključuje segrevanje in taljenje redkozemeljskih spojin, kot so redkozemeljski kloridi, nato pa elektrolizo za izločanje redkozemeljskih kovin na katodi. Obstajata dve metodi elektrolize: kloridna elektroliza in oksidna elektroliza. Metoda priprave posamezne redkozemeljske kovine se razlikuje glede na element. Samarij, evropij, iterbij in tulij zaradi visokega parnega tlaka niso primerni za elektrolitsko pripravo in se namesto tega pripravljajo z metodo redukcijske destilacije. Druge elemente je mogoče pripraviti z elektrolizo ali metodo termične redukcije kovin.

Elektroliza klorida je najpogostejša metoda za proizvodnjo kovin, zlasti mešanih redkozemeljskih kovin. Postopek je preprost, stroškovno učinkovit in zahteva minimalne naložbe. Vendar pa je največja pomanjkljivost sproščanje klorovega plina, ki onesnažuje okolje.

Oksidna elektroliza ne sprošča škodljivih plinov, vendar so stroški nekoliko višji. Na splošno se z oksidno elektrolizo proizvajajo dragi posamezni redki zemeljski elementi, kot sta neodim in prazeodim.

(2) Metoda vakuumske termične redukcije

Z metodo elektrolize je mogoče pripraviti le redkozemeljske kovine splošne industrijske kakovosti. Za pripravo kovin z nizko stopnjo nečistoč in visoko čistostjo se običajno uporablja metoda vakuumske termične redukcije. Na splošno se oksidi redkih zemelj najprej pretvorijo v redkozemeljski fluorid, ki se reducira s kovinskim kalcijem v vakuumski indukcijski peči, da se dobijo surove kovine. Nato se ponovno stalijo in destilirajo, da se dobijo čistejše kovine. S to metodo je mogoče proizvesti vse posamezne redkozemeljske kovine, vendar se samarij, evropij, iterbij in tulij ne morejo uporabiti.

Oksidacijsko-redukcijski potencialsamarij, evropij, iterbij, tulijin kalcij je le delno reduciral redkozemeljski fluorid. Na splošno se te kovine pripravljajo z uporabo principa visokega parnega tlaka teh kovin in nizkega parnega tlaka lantana, mešanjem in briketiranjem oksidov teh štirih redkih zemelj z ostanki lantana in njihovo redukcijo v vakuumski peči.Lantanje relativno aktiven.Samarij, evropij, iterbij in tulijse z lantanom reducirajo v zlato in zbirajo na kondenzatorju, ki ga je enostavno ločiti od žlindre.

笔记