Метод підготовки рідкісних металів з високою чистотою
Рідкісна Земля - це загальний термін для 17 металевих елементів, включаючи елементи лантаніду, скандій та ітріум у періодичній таблиці. Через подібні властивості між елементами процес поділу та очищення складний, і отримати єдиний рідкісний продукт Землі непросто.
Рідкісні метали з високою чистотою можуть використовуватися як магнітні матеріали, оптичні функціональні матеріали, каталітичні матеріали, розпилення цілей тощо, а також виготовлені в інтегровані схеми, датчики, пам'ять, оптоелектронні пристрої дисплея та інші продукти. Вони широко використовуються в електроніці, комунікаціях, рідких кристалічних дисплеях, нових енергетичних транспортних засобах, промисловому обладнанні, морській інженерії, аерокосмічній та інших галузях.
З безперервним поглибленням досліджень щодо застосування рідкісних металів землі вимоги до чистоти рідкісних земних металів стають вище і вище. В даний час основними методами підготовки рідкісних металів з високою чистотою є вакуумна плавлення, вакуумна дистиляція, твердий електроліз, плавлення зони тощо.
(1) метод вакуумного плавлення
Рідкісні земні метали з низьким тиском пари, такі як скандіум, іттріум, лантан, церію, праземіум, неодим, гадоліній, тербій і лютелет, розкладаються і очищаються на ступені вакууму, що перевищує 1,33 × 10-4 PA, а температура вища ніж температура плавлення металу на 200 ~ 1000 градусів. У цьому випадку домішки з високим тиском пари, такими як лужні метали, лужні земляні метали, фториди та низько валентні оксиди, можуть бути перероблені, але ефект видалення домішок з високими температурою кипіння, такими як Тантал, залізо, ванадій та хромій є бідним. Вакуумне плавлення є ефективним для видалення домішок з високим тиском пари (F, Ca, Mg тощо) з більшості рідкісних металів Землі. Як правило, електрична дуга або електронна променя або індукційна ремінь нагрівання печі використовуються в вакуумних умовах.
(2) метод вакуумної дистиляції
Суть технології вакуумної дистиляції-це перегородка, яка використовує різницю в тиску пари кожного елемента для очищення рідкісних металів землі в вакуумних умовах. Цей метод вимагає великого тиску пари для очищення металу для отримання практичної перегонки або швидкості сублімації, і він повинен здійснюватися при температурі, нижчій за кодистляцію або температуру сублімації її оксидів. В основному використовується для очищення важких рідкісних металів.
Yttrium, Gadolinium, Terbium і Lutetium відганяються та очищаються на вакуумному ступені 1,33 × 10- ⁴ ~ 1 .33 × 10- ⁷ PA та температурою 1600 ~ 1725 градусів, і скандій, Dysprosium , Холмій, Ербій, Тулій, Самарій, Європію та Іттербій відганяються та очищаються при 1550 ~ 1650 градусах. У таких умовах домішки металів з низьким тиском пари, такими як Тантал і вольфрам і сполуки, що містять вуглець, азот та кисень, залишатимуться у тиглі. Цей метод часто застосовується разом із вакуумом плавлення.
(3) Метод електролізу твердого статусу
Метод твердотільного електролізу, також відомий як твердотільний метод електроміграції, відноситься до міграції домішок у рідкісних земляних металах під дією електричного поля прямого струму, особливо поблизу температури плавлення металу, де мобільність висока. Через відмінності в ефективному коефіцієнті заряду та дифузії кожного елемента домішки, напрямок міграції та рухливість кожного елемента також різні.
Рідкісний металевий стрижень пропускається через прямий струм у ультра-високому вакуумі або інертній атмосфері і підтримується на 100-200 градусі нижче, ніж температура плавлення металу для 1-3 тижнів. Під дією високотемпературного та електричного поля прямого струму різні домішки збагачуються вздовж випробувального стрижня в обох кінців через їх різний ефективний заряд, коефіцієнт дифузії та рухливість. Відріжте два кінці випробувального стрижня, а середній розділ знову можна очистити електроміграцією. У лабораторії метод електроміграції використовується для очищення лантануму, церію, праземію, неодиму, гадолінію, тербій, ітрію та лютетию, а ефект усунення домішок, таких як вуглець, кисень та азот, є чудовим.
Обладнання, що використовується в методі електролізу з твердотільного статусу, є відносно простим і може ефективно видалити проміжні домішки з негативним ефективним зарядом у рідкісних металах, таких як домішки газу та неметалічні домішки. Він також має хороший вплив на видалення на домішки металів. Однак цей метод має недоліки тривалого циклу очищення, низький врожай та високе споживання енергії.
(4) метод плавлення зони
Рідкісні металеві стрижні Землі - це багато разів, що розплавиться в зоні плавлячої печі з дуже повільною швидкістю (наприклад, 0. 4 мм/хв при очищенні ітрію). Це суттєво впливає на видалення домішок металів, таких як залізо, алюміній, магній, мідь та нікель, але неефективний для кисню, азоту, вуглецю та водню. Крім того, електролітичне рафінування та зона плавлення-електроміграція комбінованого методу очищення рідкісних земель також мають певний ефект.
Крім того, існують деякі інші методи, такі як метод вилучення розплавленої солі та метод перекристалізації відпалу дуги. Метод вилучення розплавленої солі змінює співвідношення елементів домішок, контактуючи з рідкісними земляними металами з розплавленою солі при високій температурі, так що домішки потрапляють у розплавлену сіль, тим самим досягаючи мети очищення. Метод перекристалізації дуги відпалу відпалу нагріває зразок у дугової печі і відпалує його при температурі, трохи нижчій, ніж температура плавлення зразка для вирощування зерна та покращення чистоти.
З моменту його створення в 1958 році HNRE провів поглиблені дослідження та промисловий макет рідкісних металів з високою чистотою. HNRE знаходиться на провідному світовому рівні у вилученні, очищенні та розробці матеріалів застосування рідкісних металів з високою чистотою. Насолоджуючись репутацією "Короля Скандрія у світі".