Bereiding van zeldzame aardmetalen

Bereiding van zeldzame aardmetalen

De productie van zeldzame aardmetalen staat ook bekend als pyrometallurgische productie van zeldzame aardmetalen.Zeldzame aardmetalenZeldzame aardmetalen worden over het algemeen onderverdeeld in gemengde zeldzame aardmetalen en enkelvoudige zeldzame aardmetalen. De samenstelling van gemengde zeldzame aardmetalen is vergelijkbaar met de oorspronkelijke samenstelling van de zeldzame aardmetalen in het erts, en een enkelvoudig metaal is een metaal dat van elke zeldzame aardmetal is gescheiden en gezuiverd. Het is moeilijk om oxiden van zeldzame aardmetalen (met uitzondering van oxiden van samarium, europium, ytterbium en thulium) te reduceren tot één enkel metaal met behulp van algemene metallurgische methoden, vanwege hun hoge vormingswarmte en hoge stabiliteit. Daarom zijn de meest gebruikte grondstoffen voor de productie van zeldzame aardmetalen hun chloriden en fluoriden.

(1) Gesmolten zout-elektrolysemethode

De massaproductie van gemengde zeldzame aardmetalen in de industrie maakt doorgaans gebruik van de gesmolten-zoutelektrolysemethode. Deze methode omvat het verhitten en smelten van zeldzame aardverbindingen, zoals zeldzame-aardchloriden, en vervolgens elektrolyse om de zeldzame aardmetalen op de kathode te laten neerslaan. Er zijn twee elektrolysemethoden: chloride-elektrolyse en oxide-elektrolyse. De bereidingsmethode voor een enkel zeldzaam aardmetaal varieert afhankelijk van het element. Samarium, europium, ytterbium en thulium zijn niet geschikt voor elektrolytische bereiding vanwege hun hoge dampspanning en worden in plaats daarvan bereid met behulp van reductiedestillatie. Andere elementen kunnen worden bereid door elektrolyse of thermische metaalreductie.

Chloride-elektrolyse is de meest gebruikte methode voor de productie van metalen, met name gemengde zeldzame aardmetalen. Het proces is eenvoudig, kosteneffectief en vereist minimale investeringen. Het grootste nadeel is echter de uitstoot van chloorgas, dat het milieu vervuilt.

Oxide-elektrolyse brengt geen schadelijke gassen vrij, maar de kosten zijn iets hoger. Over het algemeen worden dure enkelvoudige zeldzame aardmetalen zoals neodymium en praseodymium geproduceerd met behulp van oxide-elektrolyse.

(2) Vacuüm thermische reductiemethode

De elektrolysemethode kan alleen zeldzame aardmetalen van algemene industriële kwaliteit produceren. Om metalen met een lage verontreinigingsgraad en een hoge zuiverheid te produceren, wordt doorgaans de vacuümthermische reductiemethode gebruikt. Zeldzame aardoxiden worden doorgaans eerst omgezet in zeldzame aardfluoride, dat in een vacuüminductieoven met metallisch calcium wordt gereduceerd om ruwe metalen te verkrijgen. Vervolgens worden ze omgesmolten en gedestilleerd om zuiverdere metalen te verkrijgen. Deze methode kan alle afzonderlijke zeldzame aardmetalen produceren, maar samarium, europium, ytterbium en thulium kunnen niet worden gebruikt.

Het oxidatie-reductiepotentieel vansamarium, europium, ytterbium, thuliumen calcium reduceerde het fluoride van zeldzame aarden slechts gedeeltelijk. Over het algemeen worden deze metalen bereid door gebruik te maken van het principe van de hoge dampspanning van deze metalen en de lage dampspanning van lanthaanmetalen, door de oxiden van deze vier zeldzame aarden te mengen en te briketteren met het afval van lanthaanmetalen, en ze te reduceren in een vacuümoven.. Lanthaanis relatief actief.Samarium, europium, ytterbium en thuliumworden door lanthaan gereduceerd tot goud en verzameld op de condensor, waar het eenvoudig van de slak kan worden gescheiden.

笔记