Fremstillingsmetode for rensning af sjældne jordarter -
Alle 16 sjældne jordarters grundstoffer undtagen Pm kan oprenses til 6N (99,9999 procent) renhed. Det er relativt kompliceret og vanskeligt i kemisk proces at adskille og udvinde enkelte rene sjældne jordarters grundstoffer fra de blandede sjældne jordarters forbindelser opnået efter nedbrydning af sjældne jordarters koncentrater. Der er to hovedårsager. For det første er de fysiske og kemiske egenskaber af lanthanid-elementerne meget ens, og de fleste sjældne jordarters ioner har en radius mellem to tilstødende grundstoffer, som er meget ens, og er stabile trivalente tilstande i vandige opløsninger. Sjældne jordarters ioner har en høj affinitet med vand, og fordi de er beskyttet af hydrater, er deres kemiske egenskaber meget ens, så adskillelse og oprensning er ekstremt vanskelig. Den anden er, at de blandede sjældne jordarters forbindelser opnået efter nedbrydning af sjældne jordarters koncentrater har mange ledsagende urenhedselementer (såsom uran, thorium, niobium, tantal, titanium, zirconium, jern, calcium, silicium, fluor, phosphor osv.) . Derfor skal man i processen med at adskille sjældne jordarters grundstoffer ikke kun overveje adskillelsen af disse dusin sjældne jordarters grundstoffer med ekstremt ens kemiske egenskaber, men også adskillelsen mellem sjældne jordarters grundstoffer og medfølgende urenhedselementer.
produktionsmateriale
Rare earth metals are generally divided into mixed rare earth metals and single rare earth metals. The composition of the mixed rare earth metal is close to the original rare earth composition in the ore, and the single metal is the metal separated and refined from each rare earth. Rare earth oxides (except samarium, europium, ytterbium and thulium oxides) are difficult to be reduced to a single metal by general metallurgical methods because of their large heat of formation and high stability. Therefore, today's common raw materials for the production of rare earth metals are their chlorides and fluorides.
smeltet salt elektrolyse
Industriel masseproduktion af blandede sjældne jordarters metaller bruger generelt smeltet saltelektrolyse. Denne metode er at opvarme og smelte sjældne jordarters forbindelser såsom sjældne jordarters chlorider og derefter udføre elektrolyse for at udfælde sjældne jordarters metaller på katoden. Der er to metoder til elektrolyse: kloridelektrolyse og oxidelektrolyse. Fremstillingsmetoderne for enkelte sjældne jordarters metaller varierer fra grundstof til grundstof. Samarium, europium, ytterbium og thulium er ikke egnede til elektrolytisk fremstilling på grund af deres høje damptryk, og der anvendes i stedet reduktionsdestillation. Andre grundstoffer kan fremstilles ved elektrolyse eller metallotermisk reduktion.
Kloridelektrolyse er den mest almindelige metode til fremstilling af metaller, især for blandede sjældne jordarters metaller med enkel proces, lave omkostninger og små investeringer, men den største ulempe er frigivelsen af klorgas, som forurener miljøet.
Oxidelektrolyse udsender ikke skadelige gasser, men omkostningerne er lidt højere. Generelt elektrolyseres enkelte sjældne jordarter med højere produktionspriser, såsom neodym og praseodym, af oxider.
Vakuumreduktion
Elektrolysemetoden kan kun fremstille sjældne jordarters metaller af generel industriel kvalitet. Hvis du ønsker at fremstille metaller med lave urenheder og høj renhed, bruges vakuum termisk reduktion generelt til at fremstille dem. Generelt omdannes sjældne jordarters oxider først til sjældne jordarters fluorider, som reduceres med metalcalcium i en vakuuminduktionsovn for at opnå råmetaller, og derefter omsmeltes og destilleres for at opnå renere metaller. Denne metode kan producere alle enkelte sjældne jordarters metaller, men samarium, europium, ytterbium og thulium kan ikke bruges på denne måde. Redoxpotentialerne for samarium, europium, ytterbium, thulium og calcium reducerer kun delvist sjældne jordarters fluorider. Generelt fremstilles disse metaller ved at anvende princippet om højt damptryk af disse metaller og lavt damptryk af lanthanmetal. Oxiderne af disse fire sjældne jordarter blandes med lanthanmetalrester og reduceres derefter i en vakuumovn. Sammenligningen af lanthan Active, samarium, europium, ytterbium, thulium reduceres til metal af lanthan og opsamles på kondensvandet, som let adskilles fra slaggen.