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稀土的提純

來(lái)源: | 發(fā)布時(shí)間:2018年06月04日 | 字號(hào):-- | 瀏覽次數(shù):24941

除Pm以外的16個(gè)稀土元素都可以提純到6N(99.9999%)的純度。由稀土精礦分解后所得到的混合稀土化合物中,分離提取出單一純稀土元素,在化學(xué)工藝上是比較復(fù)雜和困難的。其主要原因有二個(gè),一是鑭系元素之間的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)十分相似,多數(shù)稀土離子半徑居于相鄰兩元素之間,非常相近,在水溶液中都是穩(wěn)定的三價(jià)態(tài)。稀土離子與水的親和力大,因受水合物的保護(hù),其化學(xué)性質(zhì)非常相似,分離提純極為困難。二是稀土精礦分解后所得到的混合稀土化合物中伴生的雜質(zhì)元素較多(如鈾、釷、鈮、鉭、鈦、鋯、鐵、鈣、硅、氟、磷等)。因此,在分離稀土元素的工藝流程中,不但要考慮這十幾個(gè)化學(xué)性質(zhì)極其相近的稀土元素之間的分離,而且還必須考慮稀土元素同伴生的雜質(zhì)元素之間的分離。
生產(chǎn)原料
稀土金屬一般分為混合稀土金屬和單一稀土金屬。混合稀土金屬的組成與礦石中原有的稀土成份接近,單一金屬是各稀土分離精制的金屬。以稀土氧化物(除釤、銪、鐿及銩的氧化物外)為原料用一般冶金方法很難還原成單一金屬,因其生成熱很大、穩(wěn)定性高。因此如今生產(chǎn)稀土金屬常用的原料是它們的氯化物和氟化物。
熔鹽電解
工業(yè)上大批量生產(chǎn)混合稀土金屬一般使用熔鹽電解法。這一方法是把稀土氯化物等稀土化合物加熱熔融,然后進(jìn)行電解,在陰極上析出稀土金屬。電解法有氯化物電解和氧化物電解兩種方法。單一稀土金屬的制備方法因元素不同而異。釤、銪、鐿、銩因蒸氣壓高,不適于電解法制備,而使用還原蒸餾法。其它元素可用電解法或金屬熱還原法制備。
氯化物電解是生產(chǎn)金屬較普通的方法,特別是混合稀土金屬工藝簡(jiǎn)單,成本便宜,投資小,但缺點(diǎn)是氯氣放出,污染環(huán)境。
氧化物電解沒(méi)有有害氣體放出,但成本稍高些,一般生產(chǎn)價(jià)格較高的單一稀土如釹、鐠等都用氧化物電解。
真空還原

電解法只能制備一般工業(yè)級(jí)的稀土金屬,如要制備雜質(zhì)較低,純度高的金屬,一般用真空熱還原的方法來(lái)制取。一般是把稀土氧化物先制成氟化稀土,在真空感應(yīng)爐內(nèi)用金屬鈣進(jìn)行還原,制得粗金屬,然后再經(jīng)過(guò)重熔和蒸餾獲得較純的金屬,這一方法可以生產(chǎn)所有的單一稀土金屬,但釤、銪、鐿、銩不能用這種方法。釤、銪、鐿、銩與鈣的氧化還原電位僅使氟化稀土產(chǎn)生部分還原。一般制備這些金屬,是利用這些金屬的高蒸汽壓和鑭金屬的低蒸氣壓的原理,將這四種稀土的氧化物與鑭金屬的碎屑混合壓塊,在真空爐中進(jìn)行還原,鑭比較活潑,釤、銪、鐿、銩被鑭還原成金屬后收集在冷凝上,與渣很容易分開(kāi)。


 

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