Herstellung von Seltenerdmetallen

Herstellung von Seltenerdmetallen

Die Produktion von Seltenerdmetallen wird auch als pyrometallurgische Produktion seltener Erden bezeichnet.Seltenerdmetallewerden 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 Metall, das von jedem Seltenerdmetall getrennt und raffiniert wird.Aufgrund ihrer hohen Bildungswärme und hohen Stabilität ist es schwierig, Seltenerdoxide (mit Ausnahme der Oxide von Samarium, Europium, Ytterbium und Thulium) mit allgemeinen metallurgischen Methoden zu einem einzigen Metall zu reduzieren.Daher sind die am häufigsten verwendeten Rohstoffe für die Herstellung von Seltenerdmetallen deren Chloride und Fluoride.

(1) Elektrolyseverfahren mit geschmolzenem Salz

Bei der Massenproduktion gemischter Seltenerdmetalle in der Industrie wird im Allgemeinen die Methode der Elektrolyse geschmolzener Salze verwendet.Bei dieser Methode werden Seltenerdmetallverbindungen wie Seltenerdchloride erhitzt und geschmolzen und anschließend elektrolysiert, um Seltenerdmetalle an der Kathode auszufällen.Es gibt zwei Methoden der Elektrolyse: Chloridelektrolyse und Oxidelektrolyse.Die Herstellungsmethode eines einzelnen Seltenerdmetalls variiert je nach Element.Samarium, Europium, Ytterbium und Thulium sind aufgrund ihres hohen Dampfdrucks nicht für die elektrolytische Herstellung geeignet und werden stattdessen mithilfe der Reduktionsdestillation hergestellt.Andere Elemente können durch Elektrolyse oder thermische Metallreduktion hergestellt werden.

Die Chloridelektrolyse ist die gebräuchlichste Methode zur Herstellung von Metallen, insbesondere für gemischte Seltenerdmetalle.Der Prozess ist einfach, kostengünstig und erfordert nur minimale Investitionen.Der größte Nachteil ist jedoch die Freisetzung von Chlorgas, das die Umwelt belastet.

Bei der Oxidelektrolyse werden keine schädlichen Gase freigesetzt, die Kosten sind jedoch etwas höher.Im Allgemeinen werden hochpreisige einzelne seltene Erden wie Neodym und Praseodym mittels Oxidelektrolyse hergestellt.

(2) Vakuum-Thermo-Reduktionsverfahren

Mit der Elektrolysemethode können nur Seltenerdmetalle allgemeiner Industriequalität hergestellt werden.Um Metalle mit geringen Verunreinigungen und hoher Reinheit herzustellen, wird im Allgemeinen die Methode der thermischen Vakuumreduktion verwendet.Im Allgemeinen werden Seltenerdoxide zunächst zu Seltenerdfluorid verarbeitet, das in einem Vakuuminduktionsofen mit metallischem Kalzium reduziert wird, um Rohmetalle zu erhalten.Anschließend werden sie erneut geschmolzen und destilliert, um reinere Metalle zu erhalten.Mit dieser Methode können alle einzelnen Seltenerdmetalle hergestellt werden, Samarium, Europium, Ytterbium und Thulium können jedoch nicht verwendet werden.

Das Oxidations-Reduktionspotential vonSamarium, Europium, Ytterbium, Thuliumund Kalzium reduzierte das Seltenerdfluorid nur teilweise.Im Allgemeinen werden diese Metalle nach dem Prinzip des hohen Dampfdrucks dieser Metalle und des niedrigen Dampfdrucks der Lanthanmetalle hergestellt, indem die Oxide dieser vier seltenen Erden mit den Abfällen der Lanthanmetalle gemischt und brikettiert und in einem Vakuumofen reduziert werden.Lanthanist relativ aktiv.Samarium, Europium, Ytterbium und Thuliumwerden durch Lanthan zu Gold reduziert und im Kondensator gesammelt, der sich leicht von der Schlacke trennen lässt.

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