Bereiding van zeldzame aardmetalen

Bereiding van zeldzame aardmetalen

De productie van zeldzame aardmetalen wordt ook wel pyrometallurgische productie van zeldzame aardmetalen genoemd.Zeldzame aardmetalenzijn over het algemeen onderverdeeld in gemengde zeldzame aardmetalen en enkele zeldzame aardmetalen. De samenstelling van gemengde zeldzame aardmetalen is vergelijkbaar met de oorspronkelijke samenstelling van zeldzame aardmetalen in het erts, en een enkel metaal is een metaal dat gescheiden en verfijnd is van elke zeldzame aardmetaal. Het is moeilijk om zeldzame aardoxides (behalve oxiden van samarium, europium, ytterbium en thulium) tot één enkel metaal te reduceren 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) Elektrolysemethode met gesmolten zout

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

Chloride-elektrolyse is de meest gebruikelijke methode voor de productie van metalen, vooral voor 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.

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

(2) Vacuüm-thermische reductiemethode

De elektrolysemethode kan alleen algemene zeldzame aardmetalen van industriële kwaliteit bereiden. Om metalen met lage onzuiverheden en hoge zuiverheid te bereiden, wordt over het algemeen de vacuüm-thermische reductiemethode gebruikt. Over het algemeen worden zeldzame aardoxides eerst omgezet in zeldzame aardfluoride, dat in een vacuüminductieoven wordt gereduceerd met metallisch calcium om ruwe metalen te verkrijgen. Vervolgens worden ze opnieuw gesmolten en gedestilleerd om zuiverdere metalen te verkrijgen. Deze methode kan alle zeldzame aardmetalen produceren, maar samarium, europium, ytterbium en thulium kunnen niet worden gebruikt.

Het oxidatiereductiepotentieel vansamarium, europium, ytterbium, thuliumen calcium verminderde het zeldzame aardfluoride slechts gedeeltelijk. Over het algemeen worden deze metalen bereid door gebruik te maken van het principe van hoge dampdruk van deze metalen en lage dampdruk van lanthaanmetalen, waarbij de oxiden van deze vier zeldzame aardmetalen worden gemengd en briketteren met het afval van lanthaanmetalen, en ze worden gereduceerd in een vacuümoven.. Lanthaanis relatief actief.Samarium, europium, ytterbium en thuliumworden door lanthaan tot goud gereduceerd en opgevangen in de condensor, die gemakkelijk van slakken kan worden gescheiden.

笔记