Preparazione dei metalli delle terre rare

Preparazione dei metalli delle terre rare

La produzione di metalli delle terre rare è nota anche come produzione pirometallurgica delle terre rare.Metalli delle terre raresono generalmente divisi in metalli delle terre rare misti e metalli delle terre rare singoli. La composizione dei metalli misti delle terre rare è simile alla composizione originale delle terre rare nel minerale e un singolo metallo è un metallo separato e raffinato da ciascuna terra rara. È difficile ridurre gli ossidi delle terre rare (ad eccezione degli ossidi di samario, europio, itterbio e tulio) in un unico metallo utilizzando metodi metallurgici generali, a causa del loro elevato calore di formazione e dell'elevata stabilità. Pertanto, le materie prime comunemente utilizzate per la produzione di metalli delle terre rare sono i loro cloruri e fluoruri.

(1) Metodo dell'elettrolisi dei sali fusi

La produzione in serie di metalli misti delle terre rare nell'industria utilizza generalmente il metodo dell'elettrolisi del sale fuso. Questo metodo prevede il riscaldamento e la fusione dei composti delle terre rare come i cloruri delle terre rare, quindi l'elettrolisi per far precipitare i metalli delle terre rare sul catodo. Esistono due metodi di elettrolisi: elettrolisi del cloruro ed elettrolisi dell'ossido. Il metodo di preparazione di un singolo metallo delle terre rare varia a seconda dell'elemento. Samario, europio, itterbio e tulio non sono adatti alla preparazione elettrolitica a causa della loro elevata pressione di vapore e vengono invece preparati utilizzando il metodo di distillazione di riduzione. Altri elementi possono essere preparati mediante elettrolisi o metodo di riduzione termica del metallo.

L'elettrolisi del cloruro è il metodo più comune per la produzione di metalli, in particolare per i metalli misti delle terre rare. Il processo è semplice, conveniente e richiede investimenti minimi. Tuttavia, lo svantaggio più grande è il rilascio di gas di cloro, che inquina l’ambiente.

L'elettrolisi dell'ossido non rilascia gas nocivi, ma il costo è leggermente superiore. Generalmente, le singole terre rare costose come il neodimio e il praseodimio vengono prodotte utilizzando l'elettrolisi dell'ossido.

(2) Metodo di riduzione termica sotto vuoto

Il metodo dell'elettrolisi può preparare solo metalli delle terre rare di tipo industriale generale. Per preparare metalli con poche impurità ed elevata purezza, viene generalmente utilizzato il metodo di riduzione termica sotto vuoto. Generalmente, gli ossidi delle terre rare vengono prima trasformati in fluoruro di terre rare, che viene ridotto con calcio metallico in un forno a induzione sotto vuoto per ottenere metalli grezzi. Successivamente vengono rifusi e distillati per ottenere metalli più puri. Questo metodo può produrre tutti i singoli metalli delle terre rare, ma non è possibile utilizzare samario, europio, itterbio e tulio.

Il potenziale di ossidoriduzione disamario, europio, itterbio, tulioe il calcio ha ridotto solo parzialmente il fluoruro delle terre rare. Generalmente, questi metalli vengono preparati utilizzando il principio dell'elevata pressione di vapore di questi metalli e della bassa pressione di vapore dei metalli del lantanio, mescolando e bricchettando gli ossidi di queste quattro terre rare con i detriti dei metalli del lantanio e riducendoli in un forno a vuoto. Lantanioè relativamente attivo.Samario, europio, itterbio e tuliovengono ridotti dal lantanio in oro e raccolti sul condensatore, che è facilmente separabile dalle scorie.

笔记