Beredning av sällsynta jordartsmetalllegeringar

Nov 24, 2023

Lämna ett meddelande

1826 använde svensken Musander först metallnatrium och kalium för att reducera vattenfri ceriumklorid för att producera metallcerium med många föroreningar. År 1875 använde W. Hillebrand och T. Norton först elektrolys av kloridsmälta salt för att erhålla små mängder blandade metaller av cerium, lantan och praseodym neodym. I slutet av 1930-talet utvecklades processerna för termisk metallreduktion och smältsaltelektrolys för att producera industriella rena sällsynta jordartsmetaller från sällsynta jordartsmetallhalider. Den termiska metallreduktionsmetoden för kalciumfluorid är att blanda och kompaktera vattenfri fluorid av sällsynta jordartsmetaller med metallkalciumpartiklar som överstiger den teoretiska mängden med 10-15 %, ladda den i en tantaldegel, placera den i en elektrisk högvakuumugn, fylla den med inert gas och genomför en reduktionsreaktion vid en temperatur 50-100 grad högre än smältpunkten för slagg och metall. Behåll reaktionstemperaturen i cirka 15 minuter, kyl sedan till rumstemperatur, ta bort slagg och avlägsna metall, med en metallåtervinningsgrad på 95-97%. Produkten innehåller dock 0.1-2% kalcium och 0,05-2% tantal (tantalhalten i det reducerade skandium och lutetium är så hög som 2% eller mer), liksom som höga föroreningar som syre och fluor. Den måste ytterligare utsättas för högvakuumomsmältning och destillation (eller sublimering) för att avlägsna föroreningar. Denna metod kan producera andra lantanidmetaller än samarium, europium, ytterbium och thulium.
De vanligen använda reduktionsmedlen i den termiska kloridreduktionsprocessen är litium eller kalcium. På grund av den lägre reaktionstemperaturen kan titan- och molybdendeglar som är billigare än tantal användas, vilket kan minska föroreningen av degeln på metallen.

Framställning av Yttrium Group sällsynta jordartsmetaller genom mellanlegeringsmetod: En viss andel magnesium och kalciumklorid tillsätts till den reducerande ugnsladdningen för att bilda magnesiumlegeringar av sällsynta jordartsmetaller och slagg med låg smältpunkt av CaF2 CaCl2. När vattenfri YF3 reduceras med kalcium, laddas metallkalcium och magnesium i en degel (Figur 3), medan YF3 och CaCl2 laddas i den övre matartratten. Reaktionstanken försluts och dammsugs till 10-2 facklor, fylls sedan med argongas och värms upp till 950 grader för att tillåta YF3 och CaCl2 att falla ner i degeln. Ugnsmaterialet genomgår reduktions- och legeringsreaktioner enligt följande formel. Efter att ha hållits i {{10}} minuter avlägsnas degeln för att erhålla en 24 % magnesiumhaltig yttriummagnesiumlegering. Vakuumdestillation av denna legering vid en viss uppvärmningshastighet vid 950 grader. Det erhållna yttriumsvampen innehåller mindre än 0,01 % kalcium och magnesium, med en metallrenhet på cirka 99,5-99,7 %. Svampyttrium smälts om i en vakuumbågsugn för att erhålla en tät metall med en återvinningsgrad på 90-94%. Lantan (cerium) reduktionsmetoden för samariumoxid, europiumoxid, ytterbiumoxid och thuliumoxid reducerar Sm2O3, Eu2O3, Yb2O3 och Tm2O3 vid hög temperatur och högt vakuum, med användning av metaller med lägre ångtryck som lantan, cerium och till och med ceriumblandade sällsynta jordartsmetaller som reduktionsmedel. Samtidigt kan destillation erhålla motsvarande metaller. Blanda och pressa det sintrade R2O3-pulvret med ett metallreduktionsmedel med en ren yta (utan oxidfilm) till ett block. Under vakuumförhållanden på 10-3 facklor och 1300-1600 grader kan hög metallåtervinning uppnås genom reduktionsdestillation i 0,5-2 timmar. Reduktionsdestillationsutrustningen visas i figur 4. Denna metod är också lämplig för framställning av metalldysprosium, holmium och erbium, men kräver högre temperatur och vakuumgrad. Reduktionsreaktionen av Eu2O3 är intensiv och reduktionstemperaturen är 100-500 grad lägre än den för oxiderna av reducerat samarium, ytterbium och thulium. Operationen bör utföras i en inert atmosfär.