Η παραγωγή σπάνιων γαιών είναι επίσης γνωστή ως πυρομεταλλουργική παραγωγή σπάνιων γαιών.Σπάνια μέταλλα γαιώνΓενικά διαιρούνται σε μικτά μέταλλα σπάνιων γαιών και μεμονωμένα μέταλλα σπάνιων γαιών. Η σύνθεση των μικτών μετάλλων σπάνιων γαιών είναι παρόμοια με την αρχική σύνθεση των σπάνιων γαιών στο μετάλλευμα, και ένα μόνο μέταλλο είναι ένα μέταλλο που διαχωρίζεται και εξευγενίζεται από κάθε σπάνια γαία. Είναι δύσκολο να αναχθούν τα οξείδια των σπάνιων γαιών (εκτός από τα οξείδια του σαμαρίου, του ευρωπίου, του υττερβίου και του θουλίου) σε ένα μόνο μέταλλο χρησιμοποιώντας γενικές μεταλλουργικές μεθόδους, λόγω της υψηλής θερμότητας σχηματισμού και της υψηλής σταθερότητάς τους. Επομένως, οι συνήθως χρησιμοποιούμενες πρώτες ύλες για την παραγωγή μετάλλων σπάνιων γαιών είναι τα χλωριούχα και τα φθοριούχα άλατά τους.
(1) Μέθοδος ηλεκτρόλυσης τηγμένου άλατος
Η μαζική παραγωγή μικτών μετάλλων σπάνιων γαιών στη βιομηχανία χρησιμοποιεί γενικά τη μέθοδο ηλεκτρόλυσης τηγμένου άλατος. Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει τη θέρμανση και την τήξη ενώσεων σπάνιων γαιών, όπως χλωριούχα άλατα σπάνιων γαιών, και στη συνέχεια ηλεκτρόλυση για την καθίζηση μετάλλων σπάνιων γαιών στην κάθοδο. Υπάρχουν δύο μέθοδοι ηλεκτρόλυσης: η ηλεκτρόλυση χλωριδίων και η ηλεκτρόλυση οξειδίων. Η μέθοδος παρασκευής ενός μόνο μετάλλου σπάνιας γαίας ποικίλλει ανάλογα με το στοιχείο. Το σαμάριο, το ευρώπιο, το υττέρβιο και το θούλιο δεν είναι κατάλληλα για ηλεκτρολυτική παρασκευή λόγω της υψηλής τάσης ατμών τους και, αντίθετα, παρασκευάζονται χρησιμοποιώντας τη μέθοδο αναγωγικής απόσταξης. Άλλα στοιχεία μπορούν να παρασκευαστούν με ηλεκτρόλυση ή με τη μέθοδο θερμικής αναγωγής μετάλλων.
Η ηλεκτρόλυση χλωρίου είναι η πιο κοινή μέθοδος για την παραγωγή μετάλλων, ειδικά για μικτά μέταλλα σπάνιων γαιών. Η διαδικασία είναι απλή, οικονομικά αποδοτική και απαιτεί ελάχιστη επένδυση. Ωστόσο, το μεγαλύτερο μειονέκτημα είναι η απελευθέρωση αερίου χλωρίου, το οποίο μολύνει το περιβάλλον.
Η ηλεκτρόλυση οξειδίου δεν απελευθερώνει επιβλαβή αέρια, αλλά το κόστος είναι ελαφρώς υψηλότερο. Γενικά, οι ακριβές μεμονωμένες σπάνιες γαίες όπως το νεοδύμιο και το πρασεοδύμιο παράγονται με ηλεκτρόλυση οξειδίου.
(2) Μέθοδος θερμικής αναγωγής κενού
Η μέθοδος ηλεκτρόλυσης μπορεί να παρασκευάσει μόνο γενικά βιομηχανικής ποιότητας σπάνιες γαίες. Για την παρασκευή μετάλλων με χαμηλές ακαθαρσίες και υψηλή καθαρότητα, χρησιμοποιείται γενικά η μέθοδος θερμικής αναγωγής κενού. Γενικά, τα οξείδια των σπάνιων γαιών μετατρέπονται πρώτα σε φθοριούχο σπάνιο γαία, το οποίο ανάγεται με μεταλλικό ασβέστιο σε κλίβανο επαγωγής κενού για να ληφθούν ακατέργαστα μέταλλα. Στη συνέχεια, τήκονται ξανά και αποστάζονται για να ληφθούν καθαρότερα μέταλλα. Αυτή η μέθοδος μπορεί να παράγει όλα τα μεμονωμένα μέταλλα σπάνιων γαιών, αλλά δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαμάριο, ευρώπιο, υττερβίο και θούλιο.
Το δυναμικό οξείδωσης-αναγωγής τουσαμάριο, ευρώπιο, υττέρβιο, θούλιοκαι το ασβέστιο ανήγαγε μόνο εν μέρει το φθορίδιο των σπάνιων γαιών. Γενικά, αυτά τα μέταλλα παρασκευάζονται χρησιμοποιώντας την αρχή της υψηλής τάσης ατμών αυτών των μετάλλων και της χαμηλής τάσης ατμών των μετάλλων λανθανίου, αναμειγνύοντας και δημιουργώντας μπρικετοποίηση των οξειδίων αυτών των τεσσάρων σπάνιων γαιών με τα υπολείμματα των μετάλλων λανθανίου και ανάγοντάς τα σε κλίβανο κενού.Λανθάνιοείναι σχετικά ενεργό.Σαμάριο, ευρώπιο, υττέρβιο και θούλιοανάγονται από το λανθάνιο σε χρυσό και συλλέγονται στον συμπυκνωτή, ο οποίος είναι εύκολος να διαχωριστεί από τη σκωρία.
笔记
Ώρα δημοσίευσης: 19 Απριλίου 2023