Mètode de preparació de la purificació de terres rares -

Tots els 16 elements de terres rares, excepte Pm, es poden purificar a una puresa de 6N (99,9999 per cent). És relativament complicat i difícil en el procés químic separar i extreure elements únics de terres rares dels compostos mixts de terres rares obtinguts després de la descomposició dels concentrats de terres rares. Hi ha dos motius principals. En primer lloc, les propietats físiques i químiques dels elements lantànids són molt similars, i la majoria dels ions de terres rares tenen un radi entre dos elements adjacents, que són molt similars, i són estats trivalents estables en solucions aquoses. Els ions de terres rares tenen una gran afinitat amb l'aigua, i com que estan protegits per hidrats, les seves propietats químiques són molt semblants, per la qual cosa la separació i la purificació són extremadament difícils. El segon és que els compostos mixtes de terres rares obtinguts després de la descomposició dels concentrats de terres rares tenen molts elements d'impuresa acompanyants (com ara urani, tori, niobi, tàntal, titani, zirconi, ferro, calci, silici, fluor, fòsfor, etc.) . Per tant, en el procés de separació d'elements de terres rares, no només s'ha de tenir en compte la separació d'aquestes dotzenes d'elements de terres rares amb propietats químiques extremadament similars, sinó també la separació entre els elements de terres rares i els elements d'impuresa que l'acompanyen.

material de producció

Els metalls de terres rares generalment es divideixen en metalls de terres rares mixtes i metalls de terres rares únics. La composició del metall mixt de terres rares és propera a la composició original de terres rares del mineral, i el metall únic és el metall separat i refinat de cada terra rara. Els òxids de terres rares (excepte els òxids de samari, europi, iterbi i tuli) són difícils de reduir a un sol metall mitjançant mètodes metal·lúrgics generals a causa de la seva gran calor de formació i gran estabilitat. Per tant, les matèries primeres habituals actuals per a la producció de metalls de terres rares són els seus clorurs i fluorurs.

Electròlisi de sal fosa

La producció industrial en massa de metalls de terres rares mixtes utilitza generalment l'electròlisi de sal fosa. Aquest mètode consisteix a escalfar i fondre compostos de terres rares, com ara clorurs de terres rares, i després realitzar electròlisi per precipitar metalls de terres rares al càtode. Hi ha dos mètodes d'electròlisi: l'electròlisi de clorurs i l'electròlisi d'òxids. Els mètodes de preparació de metalls únics de terres rares varien d'element a element. El samari, l'europi, l'itterbi i el tuli no són adequats per a la preparació electrolítica a causa de la seva alta pressió de vapor, i en el seu lloc s'utilitza la destil·lació de reducció. Altres elements es poden preparar per electròlisi o reducció metalotèrmica.

L'electròlisi de clorur és el mètode més comú per produir metalls, especialment per a metalls de terres rares mixtes amb un procés senzill, baix cost i poca inversió, però el major desavantatge és l'alliberament de gas clor, que contamina el medi ambient.

L'electròlisi d'òxids no emet gasos nocius, però el cost és lleugerament superior. En general, les terres rares individuals amb preus de producció més elevats, com el neodimi i el praseodimi, són electrolitzades per òxids.

Reducció del buit

El mètode d'electròlisi només pot preparar metalls de terres rares de grau industrial general. Si es volen preparar metalls amb poca impuresa i alta puresa, generalment s'utilitza la reducció tèrmica al buit per preparar-los. En general, els òxids de terres rares es transformen primer en fluorurs de terres rares, que es redueixen amb calci metàl·lic en un forn d'inducció al buit per obtenir metalls bruts, i després es tornen a fondre i es destil·len per obtenir metalls més purs. Aquest mètode pot produir tots els metalls de terres rares, però el samari, l'europi, l'iterbi i el tuli no es poden utilitzar d'aquesta manera. Els potencials redox del samari, europi, iterbi, tuli i calci només redueixen parcialment els fluorurs de terres rares. En general, aquests metalls es preparen utilitzant el principi d'alta pressió de vapor d'aquests metalls i baixa pressió de vapor del metall de lantà. Els òxids d'aquestes quatre terres rares es barregen amb restes de metall de lantà i després es redueixen en un forn de buit. La comparació de lantà Active, samari, europi, iterbi, tuli es redueixen a metall pel lantà i es recullen a la condensació, que es separa fàcilment de l'escòria.