Herstellung von Seltenerdmetallen
Die Produktion von Seltenerdmetallen wird auch als pyrometallurgische Produktion von Seltenen Erden bezeichnet.Seltene Erdenwerden im Allgemeinen in gemischte Seltenerdmetalle und einzelne Seltenerdmetalle unterteilt. Die Zusammensetzung gemischter Seltenerdmetalle ähnelt der ursprünglichen Seltenerdzusammensetzung im Erz, und ein einzelnes Metall ist ein von jeder Seltenen Erde getrenntes und raffiniertes Metall. Aufgrund ihrer hohen Bildungswärme und hohen Stabilität ist es schwierig, Seltenerdoxide (mit Ausnahme von Samarium-, Europium-, Ytterbium- und Thuliumoxiden) mit herkömmlichen metallurgischen Methoden zu einem einzigen Metall zu reduzieren. Daher sind die üblicherweise verwendeten Rohstoffe für die Herstellung von Seltenerdmetallen deren Chloride und Fluoride.
(1) Schmelzsalzelektrolyseverfahren
Die Massenproduktion von gemischten Seltenerdmetallen in der Industrie erfolgt in der Regel mittels Schmelzsalzelektrolyse. Bei diesem Verfahren werden Seltenerdverbindungen wie Seltenerdchloride erhitzt und geschmolzen. Anschließend werden die Seltenerdmetalle durch Elektrolyse an der Kathode abgeschieden. Es gibt zwei Elektrolyseverfahren: die Chloridelektrolyse und die Oxidelektrolyse. Die Herstellungsmethode eines einzelnen Seltenerdmetalls variiert je nach Element. Samarium, Europium, Ytterbium und Thulium eignen sich aufgrund ihres hohen Dampfdrucks nicht für die elektrolytische Herstellung und werden stattdessen mittels Reduktionsdestillation hergestellt. Andere Elemente können durch Elektrolyse oder thermische Metallreduktion hergestellt werden.
Die Chloridelektrolyse ist die gängigste Methode zur Herstellung von Metallen, insbesondere von gemischten Seltenerdmetallen. Das Verfahren ist einfach, kostengünstig und erfordert nur minimale Investitionen. Der größte Nachteil ist jedoch die Freisetzung von Chlorgas, das die Umwelt belastet.
Bei der Oxidelektrolyse entstehen keine schädlichen Gase, die Kosten sind jedoch etwas höher. Im Allgemeinen werden teure einzelne Seltene Erden wie Neodym und Praseodym mittels Oxidelektrolyse hergestellt.
(2) Vakuumthermisches Reduktionsverfahren
Das Elektrolyseverfahren eignet sich nur zur Herstellung von Seltenerdmetallen in Industriequalität. Zur Herstellung von Metallen mit geringen Verunreinigungen und hoher Reinheit wird üblicherweise das Vakuum-Wärmereduktionsverfahren eingesetzt. Normalerweise werden Seltenerdoxide zunächst zu Seltenerdfluorid verarbeitet, das in einem Vakuum-Induktionsofen mit metallischem Kalzium reduziert wird, um Rohmetalle zu erhalten. Anschließend werden sie erneut eingeschmolzen und destilliert, um reinere Metalle zu erhalten. Mit diesem Verfahren lassen sich alle einzelnen Seltenerdmetalle herstellen, Samarium, Europium, Ytterbium und Thulium können jedoch nicht verwendet werden.
Das Oxidations-Reduktionspotential vonSamarium, Europium, Ytterbium, Thuliumund Calcium reduzierte das Seltenerdfluorid nur teilweise. Im Allgemeinen werden diese Metalle hergestellt, indem man das Prinzip des hohen Dampfdrucks dieser Metalle und des niedrigen Dampfdrucks der Lanthanmetalle nutzt, indem man die Oxide dieser vier Seltenen Erden mit den Rückständen der Lanthanmetalle vermischt und brikettiert und sie in einem Vakuumofen reduziert.Lanthanist relativ aktiv.Samarium, Europium, Ytterbium und Thuliumwerden durch Lanthan zu Gold reduziert und am Kondensator gesammelt, das sich leicht von der Schlacke trennen lässt.
笔记
Veröffentlichungszeit: 19. April 2023