تولید فلزات خاکی کمیاب همچنین به عنوان تولید پیرومتالورژی عناصر خاکی کمیاب شناخته می‌شود.فلزات خاکی کمیابفلزات خاکی کمیاب عموماً به فلزات خاکی کمیاب مخلوط و فلزات خاکی کمیاب منفرد تقسیم می‌شوند. ترکیب فلزات خاکی کمیاب مخلوط مشابه ترکیب اصلی خاک کمیاب در سنگ معدن است و یک فلز منفرد، فلزی است که از هر خاک کمیاب جدا و تصفیه شده است. به دلیل گرمای تشکیل بالا و پایداری بالا، احیای اکسیدهای خاک کمیاب (به جز اکسیدهای ساماریوم، یوروپیوم، ایتربیوم و تولیم) به یک فلز منفرد با استفاده از روش‌های متالورژیکی عمومی دشوار است. بنابراین، مواد اولیه رایج برای تولید فلزات خاکی کمیاب، کلریدها و فلورایدهای آنها هستند.
(1) روش الکترولیز نمک مذاب
تولید انبوه فلزات خاکی کمیاب مخلوط در صنعت عموماً از روش الکترولیز نمک مذاب استفاده می‌کند. این روش شامل گرم کردن و ذوب کردن ترکیبات خاکی کمیاب مانند کلریدهای خاکی کمیاب و سپس الکترولیز برای رسوب فلزات خاکی کمیاب روی کاتد است. دو روش الکترولیز وجود دارد: الکترولیز کلرید و الکترولیز اکسید. روش تهیه یک فلز خاکی کمیاب واحد بسته به عنصر متفاوت است. ساماریوم، یوروپیوم، ایتربیوم و تولیم به دلیل فشار بخار بالایشان برای تهیه الکترولیتی مناسب نیستند و در عوض با استفاده از روش تقطیر کاهشی تهیه می‌شوند. سایر عناصر را می‌توان با الکترولیز یا روش کاهش حرارتی فلز تهیه کرد.
الکترولیز کلرید رایج‌ترین روش برای تولید فلزات، به ویژه برای فلزات خاکی کمیاب مخلوط است. این فرآیند ساده، مقرون به صرفه و نیازمند حداقل سرمایه‌گذاری است. با این حال، بزرگترین عیب آن آزاد شدن گاز کلر است که محیط زیست را آلوده می‌کند.
الکترولیز اکسید گازهای مضر آزاد نمی‌کند، اما هزینه آن کمی بیشتر است. به طور کلی، عناصر خاکی کمیاب تک‌گانه با قیمت بالا مانند نئودیمیم و پرازئودیمیم با استفاده از الکترولیز اکسید تولید می‌شوند.
(2) روش کاهش حرارتی در خلاء
روش الکترولیز فقط می‌تواند فلزات خاکی کمیاب با درجه صنعتی عمومی را تولید کند. برای تهیه فلزات با ناخالصی کم و خلوص بالا، معمولاً از روش کاهش حرارتی در خلاء استفاده می‌شود. به طور کلی، اکسیدهای عناصر خاکی کمیاب ابتدا به فلوراید عناصر خاکی کمیاب تبدیل می‌شوند که با کلسیم فلزی در کوره القایی خلاء کاهش می‌یابد تا فلزات خام به دست آیند. سپس، آنها دوباره ذوب و تقطیر می‌شوند تا فلزات خالص‌تری به دست آیند. این روش می‌تواند تمام فلزات خاکی کمیاب منفرد را تولید کند، اما ساماریوم، یوروپیوم، ایتربیم و تولیم قابل استفاده نیستند.
پتانسیل کاهش اکسیداسیونساماریوم، یوروپیوم، ایتربیوم، تولیومو کلسیم فقط تا حدی فلوراید عناصر کمیاب را احیا کرد. به طور کلی، این فلزات با استفاده از اصل فشار بخار بالای این فلزات و فشار بخار پایین فلزات لانتانیم، مخلوط کردن و بریکت کردن اکسیدهای این چهار عنصر کمیاب با بقایای فلزات لانتانیم و احیای آنها در کوره خلاء تهیه می‌شوند.لانتانیمنسبتاً فعال است.ساماریوم، یوروپیوم، ایتربیوم و تولیومتوسط لانتانیم به طلا احیا می‌شوند و روی کندانسور جمع می‌شوند که جدا کردن آن از سرباره آسان است.
笔记
زمان ارسال: ۱۹ آوریل ۲۰۲۳