Penyediaan Aloi Logam Nadir Bumi

Nov 24, 2023

Tinggalkan pesanan

Pada tahun 1826, Musander Sweden pertama kali menggunakan natrium dan kalium logam untuk mengurangkan serium klorida kontang untuk menghasilkan logam serium dengan banyak kekotoran. Pada tahun 1875, W. Hillebrand dan T. Norton pertama kali menggunakan elektrolisis garam lebur klorida untuk mendapatkan sejumlah kecil logam campuran serium, lanthanum, dan praseodymium neodymium. Menjelang akhir 1930s, proses pengurangan haba logam dan elektrolisis garam cair telah dibangunkan untuk menghasilkan logam nadir bumi tulen industri daripada halida nadir bumi. Kaedah pengurangan haba logam kalsium fluorida adalah untuk mencampur dan memampatkan fluorida nadir bumi kontang dengan zarah kalsium logam melebihi jumlah teori sebanyak 10-15%, memuatkannya ke dalam mangkuk pijar tantalum, meletakkannya di dalam relau elektrik vakum tinggi, mengisi ia dengan gas lengai, dan menjalankan tindak balas pengurangan pada suhu 50-100 darjah lebih tinggi daripada takat lebur sanga dan logam. Kekalkan pada suhu tindak balas selama kira-kira 15 minit, kemudian sejukkan ke suhu bilik, keluarkan sanga dan keluarkan logam, dengan kadar pemulihan logam sebanyak 95-97%. Walau bagaimanapun, produk tersebut mengandungi 0.1-2% kalsium dan 0.05-2% tantalum (kandungan tantalum dalam skandium dan lutetium terkurang adalah setinggi 2% atau lebih), juga sebagai kekotoran yang tinggi seperti oksigen dan fluorin. Ia perlu terus tertakluk kepada pencairan semula vakum tinggi dan penyulingan (atau pemejalwapan) untuk menghilangkan kekotoran. Kaedah ini boleh menghasilkan logam lantanida selain daripada samarium, europium, ytterbium, dan thulium.
Agen penurun yang biasa digunakan dalam proses pengurangan haba klorida ialah litium atau kalsium. Oleh kerana suhu tindak balas yang lebih rendah, pijar titanium dan molibdenum yang lebih murah daripada tantalum boleh digunakan, dan boleh mengurangkan pencemaran pijar pada logam.

Penyediaan Logam Nadir Bumi Kumpulan Yttrium dengan Kaedah Aloi Perantaraan: Sebilangan magnesium dan kalsium klorida ditambahkan pada cas relau penurun untuk membentuk aloi magnesium nadir bumi dan sanga takat lebur rendah CaF2 CaCl2. Apabila mengurangkan YF3 kontang dengan kalsium, kalsium logam dan magnesium dimuatkan ke dalam mangkuk pijar (Rajah 3), manakala YF3 dan CaCl2 dimuatkan ke dalam corong penyusuan atas. Tangki tindak balas dimeterai dan divakum kepada 10-2 obor, kemudian diisi dengan gas argon dan dipanaskan hingga 950 darjah untuk membolehkan YF3 dan CaCl2 jatuh ke dalam mangkuk pijar. Bahan relau mengalami tindak balas pengurangan dan pengaloian mengikut formula berikut. Selepas menahan selama {{10}} minit, pijar dikeluarkan untuk mendapatkan magnesium 24% yang mengandungi aloi magnesium yttrium. Penyulingan vakum aloi ini pada kadar pemanasan tertentu pada 950 darjah . Yttrium span yang diperolehi mengandungi kurang daripada 0.01% kalsium dan magnesium, dengan ketulenan logam kira-kira 99.5-99.7%. Span yttrium dileburkan semula dalam relau arka vakum untuk mendapatkan logam tumpat dengan kadar pemulihan sebanyak 90-94%. Kaedah pengurangan lanthanum (serium) samarium oksida, europium oksida, ytterbium oksida, dan tulium oksida mengurangkan Sm2O3, Eu2O3, Yb2O3, dan Tm2O3 pada suhu tinggi dan vakum tinggi, menggunakan logam dengan tekanan wap yang lebih rendah seperti lanthanum, serium, dan juga cerium bercampur logam nadir bumi sebagai agen penurunan. Pada masa yang sama, penyulingan boleh mendapatkan logam yang sepadan. Campurkan dan tekan serbuk R2O3 yang disinter dengan agen penurun logam dengan permukaan yang bersih (tanpa filem oksida) ke dalam blok. Di bawah keadaan vakum 10-3 obor dan 1300-1600 darjah, pemulihan logam yang tinggi boleh dicapai melalui penyulingan pengurangan selama 0.5-2 jam. Peralatan penyulingan pengurangan ditunjukkan dalam Rajah 4. Kaedah ini juga sesuai untuk menghasilkan disprosium logam, holmium, dan erbium, tetapi memerlukan suhu dan darjah vakum yang lebih tinggi. Tindak balas pengurangan Eu2O3 adalah sengit, dan suhu pengurangan adalah 100-500 darjah lebih rendah daripada oksida samarium terkurang, ytterbium dan thulium. Operasi harus dijalankan dalam suasana lengai.