Preparació d'aliatges metàl·lics de terres rares

Nov 24, 2023

Deixa un missatge

El 1826, el suec Musander va utilitzar per primera vegada el sodi metàl·lic i el potassi per reduir el clorur de ceri anhidre per produir ceri metàl·lic amb moltes impureses. El 1875, W. Hillebrand i T. Norton van utilitzar per primera vegada l'electròlisi de sal fosa de clorur per obtenir petites quantitats de metalls barrejats de ceri, lantà i praseodimi, neodimi. A finals dels anys 1930, els processos de reducció tèrmica de metalls i electròlisi de sal fosa es van desenvolupar per produir metalls industrials purs de terres rares a partir d'halogenurs de terres rares. El mètode de reducció tèrmica metàl·lica del fluorur de calci és barrejar i compactar fluorur de terres rares anhidre amb partícules metàl·liques de calci que superen la quantitat teòrica en un 10-15%, carregar-lo en un gresol de tàntal, col·locar-lo en un forn elèctric de buit elevat, omplir-lo. amb gas inert i condueix una reacció de reducció a una temperatura 50-100 grau superior al punt de fusió de l'escòria i el metall. Mantenir a la temperatura de reacció durant uns 15 minuts, després refredar a temperatura ambient, treure l'escòria i eliminar el metall, amb una taxa de recuperació del metall del 95-97%. Tanmateix, el producte conté un 0.1-2% de calci i un 0,05-2% de tàntal (el contingut de tàntal en l'escandi i el luteci reduïts arriba al 2% o més), també com a impureses elevades com l'oxigen i el fluor. S'ha de sotmetre a més a un alt buit de fusió i destil·lació (o sublimació) per eliminar les impureses. Aquest mètode pot produir metalls lantànids diferents del samari, europi, iterbi i tuli.
Els agents reductors més utilitzats en el procés de reducció tèrmica de clorurs són el liti o el calci. A causa de la temperatura de reacció més baixa, es poden utilitzar gresols de titani i molibdè que són més barats que el tàntal i poden reduir la contaminació del gresol al metall.

Preparació de metalls de terres rares del grup d'itri per mètode d'aliatge intermedi: s'afegeix una certa proporció de magnesi i clorur de calci a la càrrega reductora del forn per formar aliatges de magnesi de terres rares i escòries de baix punt de fusió de CaF2 CaCl2. Quan es redueix l'YF3 anhidre amb calci, el calci metàl·lic i el magnesi es carreguen en un gresol (figura 3), mentre que YF3 i CaCl2 es carreguen a l'embut d'alimentació superior. El dipòsit de reacció es segella i s'aspira a 10-2 torxes, després s'omple amb gas argó i s'escalfa a 950 graus per permetre que YF3 i CaCl2 caiguin al gresol. El material del forn experimenta reaccions de reducció i aliatge segons la fórmula següent. Després d'aguantar durant {{10}} minuts, s'elimina el gresol per obtenir un aliatge itri i magnesi que conté un 24% de magnesi. Destil·lació al buit d'aquest aliatge a una determinada velocitat d'escalfament a 950 graus. L'itri d'esponja obtingut conté menys del 0,01% de calci i magnesi, amb una puresa metàl·lica d'aproximadament el 99.5-99,7%. L'itri d'esponja es torna a fondre en un forn d'arc de buit per obtenir un metall dens amb una taxa de recuperació del 90-94%. El mètode de reducció de lantà (ceri) d'òxid de samari, òxid d'europi, òxid d'itterbi i òxid de tuli redueix Sm2O3, Eu2O3, Yb2O3 i Tm2O3 a alta temperatura i buit elevat, utilitzant metalls amb pressions de vapor més baixes com ara lantà, ceri i fins i tot. ceri barreja metalls de terres rares com a agents reductors. Al mateix temps, la destil·lació permet obtenir els metalls corresponents. Barregeu i premeu la pols sinteritzada R2O3 amb un agent reductor metàl·lic amb una superfície neta (sense pel·lícula d'òxid) en un bloc. En condicions de buit de 10-3 torxes i 1300-1600 grau , es pot aconseguir una alta recuperació del metall mitjançant la destil·lació per reducció durant 0,5-2 hores. L'equip de destil·lació de reducció es mostra a la figura 4. Aquest mètode també és adequat per produir disprosi metàl·lic, holmi i erbi, però requereix una temperatura i un grau de buit més alts. La reacció de reducció d'Eu2O3 és intensa i la temperatura de reducció és 100-500 grau inferior a la dels òxids de samari, iterbi i tuli reduïts. L'operació s'ha de dur a terme en atmosfera inert.