Forberedelsesmetode for rensing av sjeldne jordarter -
Alle 16 sjeldne jordartselementer unntatt Pm kan renses til 6N (99,9999 prosent) renhet. Det er relativt komplisert og vanskelig i kjemisk prosess å separere og ekstrahere enkeltstående rene sjeldne jordartsmetaller fra de blandede sjeldne jordartsmetallforbindelsene som oppnås etter dekomponering av sjeldne jordartsmetallkonsentrater. Det er to hovedgrunner. For det første er de fysiske og kjemiske egenskapene til lantanidelementene veldig like, og de fleste sjeldne jordartsioner har en radius mellom to tilstøtende grunnstoffer, som er veldig like, og er stabile trivalente tilstander i vandige løsninger. Sjeldne jordarters ioner har høy affinitet med vann, og fordi de er beskyttet av hydrater, er deres kjemiske egenskaper veldig like, så separasjon og rensing er ekstremt vanskelig. Den andre er at de blandede sjeldne jordartsforbindelsene oppnådd etter dekomponering av sjeldne jordartsmetallkonsentrater har mange medfølgende urenheter (som uran, thorium, niob, tantal, titan, zirkonium, jern, kalsium, silisium, fluor, fosfor, etc.) . Derfor, i prosessen med å separere sjeldne jordartselementer, må ikke bare separasjonen av disse dusin sjeldne jordartselementer med ekstremt like kjemiske egenskaper, men også separasjonen mellom sjeldne jordartselementer og medfølgende urenhetselementer vurderes.
produksjonsmateriale
Sjeldne jordmetaller er generelt delt inn i blandede sjeldne jordmetaller og enkeltstående sjeldne jordmetaller. Sammensetningen av det blandede sjeldne jordmetallet er nær den opprinnelige sjeldne jordartssammensetningen i malmen, og enkeltmetallet er metallet som er separert og raffinert fra hver sjeldne jordart. Sjeldne jordartsoksider (unntatt samarium, europium, ytterbium og thuliumoksider) er vanskelig å redusere til et enkelt metall ved generelle metallurgiske metoder på grunn av deres store dannelsesvarme og høye stabilitet. Derfor er dagens vanlige råvarer for produksjon av sjeldne jordmetaller deres klorider og fluorider.
Molten Salt Elektrolyse
Industriell masseproduksjon av blandede sjeldne jordmetaller bruker vanligvis elektrolyse av smeltet salt. Denne metoden er å varme og smelte sjeldne jordartsmetallforbindelser som sjeldne jordartsmetallklorider, og deretter utføre elektrolyse for å utfelle sjeldne jordmetaller på katoden. Det er to metoder for elektrolyse: kloridelektrolyse og oksidelektrolyse. Fremstillingsmetodene for enkeltstående sjeldne jordmetaller varierer fra grunnstoff til grunnstoff. Samarium, europium, ytterbium og thulium er ikke egnet for elektrolytisk fremstilling på grunn av deres høye damptrykk, og reduksjonsdestillasjon brukes i stedet. Andre elementer kan fremstilles ved elektrolyse eller metallotermisk reduksjon.
Kloridelektrolyse er den vanligste metoden for å produsere metaller, spesielt for blandede sjeldne jordmetaller med enkel prosess, lav kostnad og liten investering, men den største ulempen er utslipp av klorgass, som forurenser miljøet.
Oksydelektrolyse avgir ikke skadelige gasser, men kostnadene er litt høyere. Vanligvis blir enkeltstående sjeldne jordarter med høyere produksjonspriser, som neodym og praseodym, elektrolysert av oksider.
Vakuumreduksjon
Elektrolysemetoden kan kun fremstille sjeldne jordmetaller av generell industriell kvalitet. Hvis du ønsker å tilberede metaller med lave urenheter og høy renhet, brukes vanligvis vakuum termisk reduksjon for å tilberede dem. Generelt blir sjeldne jordartsoksider først gjort til sjeldne jordartsfluorider, som reduseres med metallkalsium i en vakuuminduksjonsovn for å oppnå råmetaller, og deretter omsmeltes og destilleres for å oppnå renere metaller. Denne metoden kan produsere alle enkeltmetaller av sjeldne jordarter, men samarium, europium, ytterbium og thulium kan ikke brukes på denne måten. Redokspotensialene til samarium, europium, ytterbium, thulium og kalsium reduserer bare delvis sjeldne jordartsfluorider. Generelt fremstilles disse metallene ved å bruke prinsippet om høyt damptrykk for disse metallene og lavt damptrykk av lantanmetall. Oksydene til disse fire sjeldne jordartene blandes med lantanmetallrester og reduseres deretter i en vakuumovn. Sammenligningen av lantan Active, samarium, europium, ytterbium, thulium reduseres til metall av lantan og samles på kondensasjonen, som lett skilles fra slagget.
