Παρασκευή σπάνιων γαιών μετάλλων

Παρασκευή σπάνιων γαιών μετάλλων

Η παραγωγή μετάλλων σπάνιων γαιών είναι επίσης γνωστή ως πυρομεταλλουργική παραγωγή σπάνιων γαιών.Σπάνιες γαίες μέταλλαγενικά χωρίζονται σε μικτά μέταλλα σπανίων γαιών και μεμονωμένα μέταλλα σπανίων γαιών. Η σύνθεση των μικτών μετάλλων σπάνιων γαιών είναι παρόμοια με την αρχική σύνθεση σπάνιων γαιών στο μετάλλευμα, και ένα μόνο μέταλλο είναι ένα μέταλλο που διαχωρίζεται και εξευγενίζεται από κάθε σπάνια γη. 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. Ως εκ τούτου, οι ευρέως χρησιμοποιούμενες πρώτες ύλες για την παραγωγή μετάλλων σπάνιων γαιών είναι τα χλωρίδια και τα φθοριούχα τους.

(1) Μέθοδος ηλεκτρόλυσης λιωμένου άλατος

Η μαζική παραγωγή μικτών μετάλλων σπάνιων γαιών στη βιομηχανία χρησιμοποιεί γενικά τη μέθοδο ηλεκτρόλυσης λιωμένου άλατος. Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει θέρμανση και τήξη ενώσεων σπάνιων γαιών όπως χλωριούχα σπάνιων γαιών, και στη συνέχεια ηλεκτρόλυση για την καθίζηση μετάλλων σπάνιων γαιών στην κάθοδο. Υπάρχουν δύο μέθοδοι ηλεκτρόλυσης: ηλεκτρόλυση χλωρίου και ηλεκτρόλυση οξειδίου. Η μέθοδος παρασκευής ενός μόνο μετάλλου σπανίων γαιών 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 αντ' αυτού παρασκευάζονται με τη μέθοδο της απόσταξης αναγωγής. Άλλα στοιχεία μπορούν να παρασκευαστούν με ηλεκτρόλυση ή μέθοδο θερμικής αναγωγής μετάλλου.

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, που μολύνει το περιβάλλον.

Η ηλεκτρόλυση οξειδίου δεν απελευθερώνει επιβλαβή αέρια, αλλά το κόστος είναι ελαφρώς υψηλότερο. Γενικά, οι υψηλές τιμές 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 μέταλλα σπανίων γαιών γενικής βιομηχανικής ποιότητας. Για την παρασκευή μετάλλων με χαμηλές ακαθαρσίες και υψηλή καθαρότητα, χρησιμοποιείται γενικά η μέθοδος θερμικής αναγωγής υπό κενό. Γενικά, τα οξείδια των σπάνιων γαιών μετατρέπονται αρχικά σε φθόριο σπανίων γαιών, το οποίο ανάγεται με μεταλλικό ασβέστιο σε έναν κλίβανο επαγωγής κενού για να ληφθούν ακατέργαστα μέταλλα. Στη συνέχεια, επανατήκονται και αποστάζονται για να ληφθούν καθαρότερα μέταλλα. Αυτή η μέθοδος μπορεί να παράγει όλα τα μεμονωμένα μέταλλα σπάνιων γαιών, αλλά το σαμάριο, το ευρώπιο, το υττέρβιο και το θούλιο δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν.

Το δυναμικό μείωσης οξείδωσης τουσαμάριο, ευρώπιο, υττέρβιο, θούλιοκαι το ασβέστιο μείωσε μόνο εν μέρει το φθόριο 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 του λανθανίου, αναμειγνύοντας και μπρικετοποιώντας τα οξείδια αυτών των τεσσάρων σπάνιων γαιών με τα υπολείμματα μετάλλων λανθανίου και μειώνοντάς τα σε κλίβανο κενού. Λανθάνιοείναι σχετικά ενεργή.Σαμάριο, ευρώπιο, υττέρβιο και θούλιομετατρέπονται από το λανθάνιο σε χρυσό και συλλέγονται στον συμπυκνωτή, ο οποίος είναι εύκολο να διαχωριστεί από τη σκωρία.

笔记