Kaedah penyediaan logam nadir bumi yang tinggi
Nade Earth adalah istilah umum untuk 17 elemen logam termasuk elemen lanthanide, scandium dan yttrium dalam jadual berkala. Oleh kerana sifat -sifat yang sama antara unsur -unsur, proses pemisahan dan pemurnian adalah rumit, dan tidak mudah untuk mendapatkan satu produk nadir tunggal.
Logam Rare Earth yang tinggi boleh digunakan sebagai bahan magnet, bahan fungsional optik, bahan pemangkin, sasaran sputtering, dan lain-lain, dan dibuat ke dalam litar bersepadu, sensor, memori, peranti paparan optoelektronik dan produk lain. Mereka digunakan secara meluas dalam elektronik, komunikasi, paparan kristal cecair, kenderaan tenaga baru, peralatan perindustrian, kejuruteraan laut, aeroangkasa dan bidang lain.
Dengan mendalamkan penyelidikan mengenai penerapan logam nadir bumi, keperluan untuk kesucian logam nadir bumi semakin tinggi dan lebih tinggi. Pada masa ini, kaedah penyediaan utama logam nadir bumi yang tinggi adalah pencairan vakum, penyulingan vakum, elektrolisis pepejal, pencairan zon, dll.
(1) Kaedah lebur vakum
Logam nadir bumi dengan tekanan wap rendah, seperti scandium, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, gadolinium, terbium dan lutetium, cair dan disucikan pada tahap vakum lebih besar daripada 1.33 × {2}} PA dan suhu lebih tinggi daripada titik lebur logam dengan 200 ~ 1000 darjah. Dalam kes ini, kekotoran dengan tekanan wap yang tinggi, seperti logam alkali, logam bumi alkali, fluorida dan oksida yang rendah, boleh disuling, tetapi kesan penyingkiran kekotoran dengan titik mendidih yang tinggi seperti tantalum, besi, vanadium dan kromium miskin. Pencairan vakum adalah berkesan untuk menghilangkan kekotoran dengan tekanan wap yang tinggi (F, Ca, Mg, dan lain -lain) dari kebanyakan logam nadir bumi. Umumnya, arka elektrik atau rasuk elektron atau pemanasan relau induksi semula digunakan di bawah keadaan vakum.
(2) kaedah penyulingan vakum
Inti dari teknologi penyulingan vakum adalah penyulingan-penyulingan, yang menggunakan perbezaan tekanan wap setiap elemen untuk membersihkan logam nadir bumi di bawah keadaan vakum. Kaedah ini memerlukan tekanan wap yang besar untuk pemurnian logam untuk mendapatkan penyulingan praktikal atau kadar sublimasi, dan ia mesti dilakukan pada suhu yang lebih rendah daripada suhu co-distillation atau sublimasi oksida. Ia digunakan terutamanya untuk pemurnian logam nadir bumi yang berat.
Yttrium, gadolinium, terbium, dan lutetium disuling dan disucikan pada tahap vakum 1.33 × 10- ⁴ ~ 1 .33 × {5}} , Holmium, Erbium, Thulium, Samarium, Europium, dan Ytterbium disuling dan disucikan pada 1550 ~ 1650 darjah. Di bawah keadaan sedemikian, kekotoran logam dengan tekanan wap rendah seperti tantalum dan tungsten dan sebatian yang mengandungi karbon, nitrogen, dan oksigen akan kekal dalam kritikal. Kaedah ini sering digunakan bersempena dengan pencairan vakum.
(3) kaedah elektrolisis pepejal
Kaedah elektrolisis keadaan pepejal, yang juga dikenali sebagai kaedah elektromigrasi keadaan pepejal, merujuk kepada penghijrahan kekotoran dalam logam nadir bumi di bawah tindakan medan elektrik semasa langsung, terutamanya berhampiran titik lebur logam, di mana mobiliti tinggi. Oleh kerana perbezaan dalam pekali caj dan penyebaran yang berkesan bagi setiap elemen kekotoran, arah penghijrahan dan mobiliti setiap elemen juga berbeza.
Batang logam nadir bumi diluluskan melalui arus langsung dalam suasana vakum ultra tinggi atau lengai dan dikekalkan pada 100-200 darjah lebih rendah daripada titik lebur logam untuk 1-3 minggu. Di bawah tindakan suhu tinggi dan medan elektrik semasa langsung, pelbagai elemen kekotoran diperkaya di sepanjang rod ujian ke kedua -dua hujung disebabkan oleh caj berkesan, pekali penyebaran dan mobiliti yang berbeza. Potong dua hujung batang ujian, dan bahagian tengah boleh disucikan oleh elektromigrasi sekali lagi. Di makmal, kaedah elektromigrasi digunakan untuk membersihkan lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, gadolinium, terbium, yttrium, dan lutetium, dan kesan mengeluarkan kekotoran seperti karbon, oksigen dan nitrogen adalah luar biasa.
Peralatan yang digunakan dalam kaedah elektrolisis pepejal adalah agak mudah dan berkesan dapat menghapuskan kekotoran interstisial dengan caj berkesan negatif dalam logam nadir bumi, seperti kekotoran gas dan kekotoran bukan logam. Ia juga mempunyai kesan penyingkiran yang baik terhadap kekotoran logam. Walau bagaimanapun, kaedah ini mempunyai kelemahan kitaran pembersihan yang panjang, hasil yang rendah dan penggunaan tenaga yang tinggi.
(4) kaedah lebur zon
Batang logam nadir bumi adalah zon cair beberapa kali dalam relau lebur zon pada kelajuan yang sangat perlahan (seperti 0. 4mm/min apabila penyucian yttrium). Ia mempunyai kesan yang signifikan untuk mengeluarkan kekotoran logam seperti besi, aluminium, magnesium, tembaga, dan nikel, tetapi tidak berkesan untuk oksigen, nitrogen, karbon, dan hidrogen. Di samping itu, kaedah penapisan elektrolitik dan zon gabungan gabungan zon untuk memurnikan nadir bumi juga mempunyai kesan tertentu.
Di samping itu, terdapat beberapa kaedah lain, seperti kaedah pengekstrakan garam cair dan kaedah penyepaduan semula arka. Kaedah pengekstrakan garam lebur mengubah nisbah unsur -unsur kekotoran dengan menghubungi logam nadir bumi dengan garam cair pada suhu tinggi, sehingga kekotoran memasuki garam cair, dengan itu mencapai tujuan pembersihan. Kaedah recrystallization peleburan arka memanaskan sampel dalam relau arka dan anneals pada suhu sedikit lebih rendah daripada titik lebur sampel untuk menanam bijirin dan meningkatkan kesucian.
Sejak ditubuhkan pada tahun 1958, HNRE telah menjalankan penyelidikan mendalam dan susun atur perindustrian logam nadir bumi yang tinggi. HNRE berada di tahap utama dunia dalam pengekstrakan, pemurnian, dan pembangunan bahan permohonan logam nadir bumi yang tinggi. Menikmati reputasi "Raja Scandium di Dunia".