Metodo di preparazione della purificazione di terre rare -
Tutti i 16 elementi delle terre rare tranne il Pm possono essere purificati con una purezza di 6N (99,9999 percento). È relativamente complicato e difficile nel processo chimico separare ed estrarre singoli elementi puri di terre rare dai composti misti di terre rare ottenuti dopo la decomposizione dei concentrati di terre rare. Ci sono due ragioni principali. Innanzitutto, le proprietà fisiche e chimiche degli elementi lantanidi sono molto simili e la maggior parte degli ioni di terre rare hanno un raggio tra due elementi adiacenti, che sono molto simili e sono stati trivalenti stabili in soluzioni acquose. Gli ioni delle terre rare hanno un'elevata affinità con l'acqua e, poiché sono protetti dagli idrati, le loro proprietà chimiche sono molto simili, quindi la separazione e la purificazione sono estremamente difficili. Il secondo è che i composti misti di terre rare ottenuti dopo la decomposizione dei concentrati di terre rare hanno molti elementi di impurità di accompagnamento (come uranio, torio, niobio, tantalio, titanio, zirconio, ferro, calcio, silicio, fluoro, fosforo, ecc.) . Pertanto, nel processo di separazione degli elementi delle terre rare, deve essere considerata non solo la separazione di queste dozzine di elementi delle terre rare con proprietà chimiche estremamente simili, ma anche la separazione tra gli elementi delle terre rare e gli elementi di impurità che li accompagnano.
materiale di produzione
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.
Elettrolisi a sale fuso
La produzione industriale di massa di metalli misti delle terre rare utilizza generalmente l'elettrolisi del sale fuso. Questo metodo consiste nel riscaldare e fondere i composti delle terre rare come i cloruri delle terre rare, quindi eseguire l'elettrolisi per far precipitare i metalli delle terre rare sul catodo. Esistono due metodi di elettrolisi: elettrolisi del cloruro ed elettrolisi dell'ossido. I metodi di preparazione dei singoli metalli delle terre rare variano da elemento a elemento. Samario, europio, itterbio e tulio non sono adatti per la preparazione elettrolitica a causa della loro elevata pressione di vapore e viene utilizzata invece la distillazione a riduzione. Altri elementi possono essere preparati mediante elettrolisi o riduzione metallotermica.
L'elettrolisi del cloruro è il metodo più comune per la produzione di metalli, in particolare per i metalli misti delle terre rare con un processo semplice, basso costo e piccoli investimenti, ma il più grande svantaggio è il rilascio di cloro gassoso, che inquina l'ambiente.
L'elettrolisi dell'ossido non emette gas nocivi, ma il costo è leggermente superiore. Generalmente, singole terre rare con prezzi di produzione più elevati, come il neodimio e il praseodimio, vengono elettrolizzate dagli ossidi.
Riduzione del vuoto
Il metodo dell'elettrolisi può preparare solo metalli delle terre rare di grado industriale generale. Se si desidera preparare metalli con basse impurità ed elevata purezza, per prepararli viene generalmente utilizzata la riduzione termica del vuoto. Generalmente, gli ossidi di terre rare vengono prima trasformati in fluoruri di terre rare, che vengono ridotti con calcio metallico in un forno a induzione sotto vuoto per ottenere metalli grezzi, quindi rifusi e distillati per ottenere metalli più puri. Questo metodo può produrre tutti i singoli metalli delle terre rare, ma samario, europio, itterbio e tulio non possono essere utilizzati in questo modo. I potenziali redox di samario, europio, itterbio, tulio e calcio riducono solo parzialmente i fluoruri delle terre rare. Generalmente, questi metalli vengono preparati utilizzando il principio dell'elevata tensione di vapore di questi metalli e della bassa tensione di vapore del metallo lantanio. Gli ossidi di queste quattro terre rare vengono mescolati con scarti di metallo di lantanio e quindi ridotti in un forno a vuoto. Il confronto di lantanio Attivo, samario, europio, itterbio, tulio vengono ridotti a metallo dal lantanio e raccolti sulla condensa, che è facilmente separabile dalle scorie.