Metoda przygotowania metali ziem rzadkich o dużej czystości
Ziemia rzadka jest ogólnym terminem dla 17 elementów metalowych, w tym pierwiastków lantanowców, Scandium i Yttrium w stole okresowym. Ze względu na podobne właściwości między elementami proces separacji i oczyszczania jest skomplikowany i nie jest łatwo uzyskać pojedynczy produkt rzadki.
Metale ziem rzadkich o wysokiej walce mogą być stosowane jako materiały magnetyczne, optyczne materiały funkcjonalne, materiały katalityczne, cele rozpylania itp., I wykonane w zintegrowane obwody, czujniki, pamięć, optoelektroniczne urządzenia wyświetlane i inne produkty. Są one szeroko stosowane w elektronice, komunikacji, wyświetlaczach ciekłokrystalicznych, nowych pojazdach energetycznych, urządzeniach przemysłowych, inżynierii morskiej, lotniczej i innych dziedzin.
Dzięki ciągłemu pogłębieniu badań nad zastosowaniem metali ziem rzadkich, wymagania dotyczące czystości metali ziem rzadkich stają się coraz wyższe. Obecnie głównymi metodami przygotowania metali ziem rzadkich o wysokiej walce są topienie próżniowe, destylacja próżniowa, elektroliza stała, topnienie strefy itp.
(1) Metoda topnienia próżniowego
Metale ziem rzadkich o niskim ciśnieniu pary, takie jak Scandium, Yttrium, Lantanum, Cerium, Praseodymu, Neodym, Gadolinium, Terbium i Lutenium, są stopione i oczyszczane w stopniu próżni większym niż 1,33 × 10-4} PA oraz temperaturę wyższą temperaturą niż temperatura topnienia metalu o 200 ~ 1000 stopni. W takim przypadku zanieczyszczenia o wysokim ciśnieniu pary, takie jak metale alkaliczne, metale ziemi alkaliczne, fluorki i tlenki niskiej wartości, mogą być destylowane, ale usuwanie efektu zanieczyszczeń o wysokich temperaturach wrzenia, takich jak tantalum, żelazo, wanad i chrom jest biedny. Topienie próżniowe jest skuteczne w usuwaniu zanieczyszczeń o wysokim ciśnieniu pary (F, CA, Mg itp.) Z większości metali ziem rzadkich. Zasadniczo elektryczne wiązki łukowe lub elektronowe lub indukcyjne gałki pieca jest stosowane w warunkach próżniowych.
(2) Metoda destylacji próżniowej
Istotą technologii destylacji próżniowej jest sublimacja destylacji, która wykorzystuje różnicę ciśnienia pary każdego elementu do oczyszczania metali ziem rzadkich w warunkach próżniowych. Ta metoda wymaga dużego ciśnienia pary do oczyszczania metalu w celu uzyskania praktycznej szybkości destylacji lub sublimacji, i musi być przeprowadzana w temperaturze niższej niż temperatura współczynnika lub temperatury sublimacji jego tlenków. Służy głównie do oczyszczania ciężkich metali ziem rzadkich.
Yttrium, Gadolinium, Terbium i Lutetium są destylowane i oczyszczane w stopniu próżni 1,33 × 10- ⁴ ~ 1,33 × 10- ⁷ PA oraz temperatury o 1600 ~ 1725 stopni i Scandyum, dysprowium. , Holmu, Erbium, Thulium, Samarium, Europium i Ytterbium destylowane i oczyszczane przy 1550 ~ 1650 stopnia. W takich warunkach zanieczyszczenia metali o niskim ciśnieniu pary, takim jak tantalum i wolfram oraz związki zawierające węgiel, azot i tlen, pozostaną w tyglu. Ta metoda jest często stosowana w połączeniu z topnieniem próżni.
(3) metoda elektrolizy w stanie stałym
Metoda elektrolizy w stanie stałym, znana również jako metoda elektromigracji w stanie stałym, odnosi się do migracji zanieczyszczeń w metalach ziem rzadkich pod działaniem pola elektrycznego prądu stałego, szczególnie w pobliżu temperatury topnienia metalu, gdzie mobilność jest wysoka. Ze względu na różnice w efektywnym ładunku i współczynniku dyfuzji każdego elementu zanieczyszczenia kierunek migracji i mobilność każdego elementu są również różne.
Rząty pręt metalowy jest przepuszczany przez prąd stały w ultra wysokiej próżni lub w atmosferze obojętnej i utrzymywany w stopniu 100-200 niższym niż temperatura topnienia metalu przez 1-3 tygodnie. Zgodnie z działaniem pola elektrycznego o wysokiej temperaturze i prądu stałego różne elementy zanieczyszczenia są wzbogacone wzdłuż pręta testowego na oba końce ze względu na ich różny ładunek skuteczny, współczynnik dyfuzji i mobilność. Odetnij dwa końce pręta testowego, a środkowy przekrój może zostać ponownie oczyszczony przez elektromigrację. W laboratorium metoda elektromigracji stosuje się do oczyszczania lantanu, cerium, praseodymu, neodymu, gadolinu, terbu, itrium i lutetium, a efekt usuwania zanieczyszczeń, takich jak węgiel, tlen i azot jest niezwykły.
Sprzęt zastosowany w metodzie elektrolizy w stanie stałym jest stosunkowo prosty i może skutecznie usuwać zanieczyszczenia śródmiąższowe z ujemnym ładunkiem efektywnym w metalach ziem rzadkich, takich jak zanieczyszczenia gazowe i zanieczyszczenia niemetaliczne. Ma również dobry efekt usuwania na zanieczyszczenia metalu. Jednak ta metoda ma wady długiego cyklu oczyszczania, niskiej wydajności i wysokiego zużycia energii.
(4) Metoda topnienia strefy
Ręczne pręty metalowe są topione strefą wielokrotnie w strefie topiącym z bardzo powolną prędkością (takie jak 0. 4 mm/min podczas oczyszczania Yttrium). Ma znaczący wpływ na usunięcie zanieczyszczeń metali, takich jak żelazo, glin, magnez, miedź i nikiel, ale jest nieskuteczny w przypadku tlenu, azotu, węgla i wodoru. Ponadto połączona metoda rafinacji elektrolitycznej i strefy elektromigowania do oczyszczania ziem rzadkich ma również pewien efekt.
Ponadto istnieją kilka innych metod, takich jak metoda ekstrakcji stopionej soli i metoda rekrystalizacji stopienia łuku. Metoda ekstrakcji stopionej soli zmienia stosunek elementów zanieczyszczenia poprzez kontaktowanie metali ziem rzadkich ze stopioną solą w wysokiej temperaturze, tak że zanieczyszczenia wchodziły do stopionej soli, osiągając w ten sposób cel oczyszczenia. Metoda rekrystalizacji topnienia łukowego podgrzewa próbkę w piecu łukowym i wyrządza jej w temperaturze nieco niższej niż temperatura topnienia próbki w celu wyhodowania ziaren i poprawy czystości.
Od czasu założenia w 1958 r. HNRE przeprowadziło dogłębne badania i przemysłowe układy metali ziem rzadkich o dużej czystości. HNRE znajduje się na wiodącym poziomie na świecie w zakresie ekstrakcji, oczyszczania i rozwoju materiału zastosowania metali ziem rzadkich o dużej czystości. Ciesząc się reputacją „Króla Scanda na świecie”.