Método de Preparação da Terra Rara - Purificação
Todos os 16 elementos de terras raras, exceto pm, podem ser purificados para 6N (99,9999%) pureza. É relativamente complicado e difícil no processo químico separar e extrair elementos de terras raras únicas dos compostos de terras raras mistas obtidos após a decomposição de concentrados de terras raras. Há duas razões principais. Primeiro, as propriedades físicas e químicas dos elementos de lantano são muito semelhantes, e a maioria dos íons de terras raras têm um raio entre dois elementos adjacentes, que são muito semelhantes, e são estados trivalentes estáveis em soluções aquosas. Íons de terras raras têm uma alta afinidade com a água, e por serem protegidos por hidratos, suas propriedades químicas são muito semelhantes, por isso a separação e purificação são extremamente difíceis. A segunda é que os compostos de terras raras mistas obtidos após a decomposição de concentrados de terras raras têm muitos elementos de impureza que acompanham (como urânio, tório, nióbio, tântalo, titânio, zircônio, ferro, cálcio, silício, flúor, fósforo, etc.). Portanto, no processo de separação de elementos de terras raras, não apenas a separação dessas dezenas de elementos de terras raras com propriedades químicas extremamente semelhantes, mas também a separação entre elementos de terras raras e elementos de impureza que acompanham devem ser considerados.
material de produção
Metais de terras raras são geralmente divididos em metais de terras raras mistos e metais de terras raras. A composição do metal de terras raras mistas está próxima da composição original da terra rara no minério, e o metal único é o metal separado e refinado de cada terra rara. Óxidos de terras raras (exceto óxidos de samátrio, europium, ytterbium e thulium) são difíceis de serem reduzidos a um único metal por métodos metalúrgicos gerais devido ao seu grande calor de formação e alta estabilidade. Portanto, as matérias-primas comuns de hoje para a produção de metais de terras raras são seus cloretos e flúor.
Eletrólise de sal derretido
A produção em massa industrial de metais de terras raras mistas geralmente usa eletrólise de sal derretida. Este método é aquecer e derreter compostos de terras raras, como cloretos de terras raras, e então realizar eletrólise para precipitar metais de terras raras no cátodo. Existem dois métodos de eletrólise: eletrólise de cloreto e eletrólise de óxido. Os métodos de preparação de metais de terras raras variam de elemento para elemento. Samarium, europium, ytterbium e thulium não são adequados para preparação eletrolítica devido à sua alta pressão de vapor, e a destilação de redução é usada em vez disso. Outros elementos podem ser preparados por eletrólise ou redução metalérmica.
A eletrólise cloreto é o método mais comum para a produção de metais, especialmente para metais de terras raras mistas com processo simples, baixo custo e pequeno investimento, mas a maior desvantagem é a liberação de gás cloro, que polui o meio ambiente.
A eletrólise de óxido não emite gases nocivos, mas o custo é ligeiramente maior. Geralmente, terras raras únicas com preços de produção mais altos, como neodímio e praseodímio, são eletrolisadas por óxidos.
Redução de vácuo
O método de eletrólise só pode preparar metais de terras raras de grau industrial geral. Se você quiser preparar metais com baixa impureza e alta pureza, a redução térmica a vácuo é geralmente usada para prepará-los. Geralmente, óxidos de terras raras são primeiro transformados em fluoretos de terras raras, que são reduzidos com cálcio metálico em um forno de indução a vácuo para obter metais brutos, e depois remeletados e destilados para obter metais mais puros. Este método pode produzir todos os metais de terras raras, mas samarium, europium, ytterbium e thulium não podem ser usados desta forma. Os potenciais redox de samarium, europium, ytterbium, thulium e cálcio apenas reduzem parcialmente os fluoretos de terras raras. Geralmente, esses metais são preparados usando o princípio da alta pressão de vapor desses metais e baixa pressão de vapor de metal de lantâneo. Os óxidos dessas quatro terras raras são misturados com sucatas de metal de lantâneo, e depois reduzidos em um forno a vácuo. A comparação de lanthanum Ativo, samarium, europium, ytterbium, thulium são reduzidos a metal por lantânio e coletados na condensação, que é facilmente separado da escória.
