Priprava redkih zemeljskih kovin

Priprava redkih zemeljskih kovin

Proizvodnja redkih zemeljskih kovin je znana tudi kot pirometalurška proizvodnja redkih zemelj.Redke zemeljske kovineso na splošno razdeljeni na mešane redke zemeljske kovine in posamezne redke zemeljske kovine.Sestava mešanih redkih zemeljskih kovin je podobna prvotni sestavi redkih zemelj v rudi, posamezna kovina pa je kovina, ločena in prečiščena iz vsake redke zemlje.Okside redkih zemelj (razen oksidov samarija, evropija, iterbija in tulija) je težko reducirati v eno kovino z uporabo splošnih metalurških metod zaradi njihove visoke toplote tvorbe in visoke stabilnosti.Zato so običajno uporabljene surovine za proizvodnjo redkih zemeljskih kovin njihovi kloridi in fluoridi.

(1) Metoda elektrolize s staljeno soljo

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

Kloridna elektroliza je najpogostejša metoda za proizvodnjo kovin, zlasti za mešane kovine redkih zemelj.Postopek je preprost, stroškovno učinkovit in zahteva minimalne naložbe.Največja pomanjkljivost pa je sproščanje plinastega klora, ki onesnažuje okolje.

Oksidna elektroliza ne sprošča škodljivih plinov, vendar je cena nekoliko višja.Na splošno se drage posamezne redke zemlje, kot sta neodim in prazeodim, proizvajajo z oksidno elektrolizo.

(2) Metoda vakuumske toplotne redukcije

Metoda elektrolize lahko pripravi samo običajne industrijske kovine redkih zemelj.Za pripravo kovin z nizkimi nečistočami in visoko čistostjo se na splošno uporablja metoda vakuumske toplotne redukcije.Na splošno se oksidi redkih zemelj najprej pretvorijo v fluorid redkih zemelj, ki se reducira s kovinskim kalcijem v vakuumski indukcijski peči, da dobimo surove kovine.Nato jih pretalijo in destilirajo, da dobijo čistejše kovine.S to metodo je mogoče proizvesti vse posamezne redke zemeljske kovine, vendar samarija, evropija, iterbija in tulija ni mogoče uporabiti.

Oksidacijski redukcijski potencialsamarij, evropij, iterbij, tulijin kalcij je le delno zmanjšal fluorid redkih zemelj.Na splošno so te kovine pripravljene z uporabo principa visokega parnega tlaka teh kovin in nizkega parnega tlaka lantanovih kovin, mešanjem in briketiranjem oksidov teh štirih redkih zemelj z ostanki lantanovih kovin 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