Harvinaisten maametallien valmistus

Harvinaisten maametallien valmistus

Harvinaisten maametallien tuotanto tunnetaan myös harvinaisten maametallien pyrometallurgisena tuotantona.Harvinaiset maametallitjaetaan yleensä harvinaisiin maametalleihin ja yksittäisiin harvinaisiin maametalleihin. Harvinaisten maametallien seos on samanlainen kuin malmin alkuperäinen harvinaisten maametallien koostumus, ja yksi metalli on jokaisesta harvinaisesta maametallista erotettu ja jalostettu metalli. Harvinaisten maametallien oksideja (paitsi samariumin, europiumin, ytterbiumin ja tuliumin oksideja) on vaikea pelkistää yhdeksi metalliksi yleisillä metallurgisilla menetelmillä niiden korkean muodostumislämmön ja korkean stabiilisuuden vuoksi. Siksi harvinaisten maametallien valmistuksessa yleisesti käytettyjä raaka-aineita ovat niiden kloridit ja fluoridit.

(1) Sulan suolan elektrolyysimenetelmä

Harvinaisten maametallien massatuotannossa teollisuudessa käytetään yleensä sulasuolan elektrolyysimenetelmää. Tämä menetelmä sisältää harvinaisten maametallien, kuten harvinaisten maametallien kloridien, kuumentamisen ja sulatuksen ja sitten elektrolyysin harvinaisten maametallien saostamiseksi katodille. On olemassa kaksi elektrolyysimenetelmää: kloridielektrolyysi ja oksidielektrolyysi. Yhden harvinaisen maametallin valmistusmenetelmä vaihtelee alkuaineen mukaan. Samarium, europium, ytterbium ja tulium eivät sovellu elektrolyyttiseen valmistukseen korkean höyrynpaineensa vuoksi, vaan ne valmistetaan pelkistystislausmenetelmällä. Muita elementtejä voidaan valmistaa elektrolyysillä tai metallin lämpöpelkistysmenetelmällä.

Kloridielektrolyysi on yleisin menetelmä metallien valmistuksessa, erityisesti harvinaisten maametallien sekoitettuna. Prosessi on yksinkertainen, kustannustehokas ja vaatii minimaalisia investointeja. Suurin haittapuoli on kuitenkin ympäristöä saastuttavan kloorikaasun vapautuminen.

Oksidielektrolyysi ei vapauta haitallisia kaasuja, mutta hinta on hieman korkeampi. Yleensä kalliit yksittäiset harvinaiset maametallit, kuten neodyymi ja praseodyymi, valmistetaan oksidielektrolyysillä.

(2) Tyhjiölämpöpelkistysmenetelmä

Elektrolyysimenetelmällä voidaan valmistaa vain yleisiä teollisuuslaatuisia harvinaisia ​​maametalleja. Vähäisen epäpuhtauden ja korkean puhtauden omaavien metallien valmistukseen käytetään yleensä tyhjiölämpöpelkistysmenetelmää. Yleensä harvinaisten maametallien oksideista valmistetaan ensin harvinaisten maametallien fluoridi, joka pelkistetään metallilla kalsiumilla tyhjiöinduktiouunissa raakametallien saamiseksi. Sitten ne sulatetaan uudelleen ja tislataan puhtaampien metallien saamiseksi. Tällä menetelmällä voidaan tuottaa kaikkia yksittäisiä harvinaisia ​​maametalleja, mutta samariumia, europiumia, ytterbiumia ja tuliumia ei voida käyttää.

Hapettumisen pelkistyspotentiaalisamarium, europium, ytterbium, tuliumja kalsium vähensi vain osittain harvinaisten maametallien fluoria. Yleensä nämä metallit valmistetaan käyttämällä näiden metallien korkean höyrynpaineen ja lantaanimetallien alhaisen höyrynpaineen periaatetta, sekoittamalla ja briketoimalla näiden neljän harvinaisen maametallin oksidit lantaanimetallien kanssa ja pelkistämällä ne tyhjiöuunissa.. Lantaanion suhteellisen aktiivinen.Samarium, europium, ytterbium ja tuliumlantaani pelkistyy kullaksi ja kerätään lauhduttimeen, joka on helppo erottaa kuonasta.

笔记