Metóda prípravy vysokoškolských kovov vzácnych zemín
Rare Earth je všeobecný pojem pre 17 kovových prvkov vrátane lantanidových prvkov, škandia a ytrium v periodickej tabuľke. Vzhľadom na podobné vlastnosti medzi prvkami je proces separácie a čistenia komplikovaný a nie je ľahké získať jediný produkt vzácnych zemín.
Vysoko čistotné kovy vzácnych zemín sa môžu použiť ako magnetické materiály, optické funkčné materiály, katalytické materiály, rozprašovacie ciele atď. A vyrobené do integrovaných obvodov, senzorov, pamäť, optoelektronických zobrazovacích zariadení a iných výrobkov. Všeobecne sa používajú v elektronike, komunikáciách, displejoch s tekutými kryštálmi, novými energetickými vozidlami, priemyselnými zariadeniami, morským inžinierstvom, leteckým priestorom a ďalšími poliami.
Pri nepretržitom prehlbovaní výskumu v aplikácii kovov vzácnych zemín sa požiadavky na čistotu kovov vzácnych zemín zvyšujú a vyššie. V súčasnosti sú hlavnými metódami prípravy vysoko čistiacich kovov vzácnych zemín vákuové topenie, vákuová destilácia, tuhá elektrolýza, topenie zóny atď.
(1) Metóda vakuového topenia
Kovy vzácnych zemín s nízkym tlakom pár, ako je škandial, ytrium, lantanum, cerium, praseodymium, noodymium, gadolinium, terbium a lutetium, sa roztavia a čistí vo vákuovom stupni vyšších ako 1,33 x {{2} PA a teplota vyššia teplota vyššia teplota ako bod topenia kovu o 200 až 1 000 stupňov. V tomto prípade sa môžu destilovať nečistoty s vysokým tlakom pary, ako sú alkalické kovy, kovy alkalických zemín, fluoridy a nízko-valentné oxidy, ale odstránený účinok nečistôt s vysokými bodmi varu, ako je tantalum, železo, vanadium a chrómom, chrómom a chrómom je chudobný. Vákuové topenie je účinné na odstránenie nečistôt s vysokým tlakom pary (F, CA, MG atď.) Z väčšiny vzácnych kovov Zeme. Všeobecne sa za vákuových podmienok používa elektrický oblúk alebo elektrónový lúč alebo indukčná pecová vykurovanie.
(2) Metóda destilácie vákua
Podstatou technológie distilácie vákua je publikácia destilácie, ktorá využíva rozdiel v tlaku pár každého prvku na čistenie kovov vzácnych zemín za vákuových podmienok. Táto metóda vyžaduje veľký tlak pary na čistenie kovu, aby sa získala praktická rýchlosť destilácie alebo sublimácie, a musí sa vykonávať pri teplote nižšej ako teplota jeho oxidov alebo sublimácie. Používa sa hlavne na čistenie ťažkých kovov vzácnych zemín.
YTTRIum, Gadolinium, Terbium a Lutetium sú destilované a purifikované vo vákuovom stupni 1,33 × 10- ⁴ ~ 1,33 × 10- ⁷ PA a teplota 1600 ~ 1725 stupňov a Škandium, dysprosium , Holmium, Erbium, Thulium, Samarium, Europium a Ytterbium sú destilované a purifikované pri 1550 až 1650 stupňoch. Za takýchto podmienok nečistoty s nízkym tlakom pary, ako je tantalum a volfrámu a zlúčeniny obsahujúce uhlík, dusík a kyslík, zostanú v tégliku. Táto metóda sa často používa v spojení s vákuovým topením.
(3) Metóda elektrolýzy v tuhom stave
Metóda elektrolýzy v tuhom stave, tiež známa ako metóda elektromigrácie v tuhom stave, sa vzťahuje na migráciu nečistôt v kovoch vzácnych zemín pod pôsobením elektrického poľa s priamym prúdom, najmä v blízkosti bodu topenia kovu, kde je mobilita vysoká. V dôsledku rozdielov v efektívnom koeficiente náboja a difúzie každého prvku nečistoty sa tiež líši smer migrácie a mobilita každého prvku.
Kovová tyč s vzácnou zemou prechádza cez priamy prúd v ultra vysokom vákuu alebo inertnej atmosfére a udržiava sa v stupni 100-200 nižšie ako bod kovu topenia pre 1-3 týždne. Pri pôsobení elektrického poľa s vysokou teplotou a priamym prúdom sa rôzne prvky nečistoty obohacujú pozdĺž testovacej tyče na obidve konce v dôsledku ich odlišného účinného náboja, difúzneho koeficientu a mobility. Odrežte dva konce testovacej tyče a stredná časť sa môže opäť vyčistiť elektromigráciou. V laboratóriu sa metóda elektromigrácie používa na purifikáciu lantánu, cerium, praseodymium, noodymium, gadolinium, terbium, ytrium a lutetium a účinok odstraňovania nečistôt, ako je uhlík, kyslík a dusík, je pozoruhodný.
Zariadenie používané v metóde elektrolýzy v tuhom stave je relatívne jednoduché a môže účinne odstrániť intersticiálne nečistoty s negatívnym účinným nábojom v kovoch zriedkavých zemín, ako sú nečistoty plynu a nekovové nečistoty. Má tiež dobrý účinok na odstránenie na nečistoty kovov. Táto metóda má však nevýhody dlhého čistenia, nízky výnos a vysokú spotrebu energie.
(4) Metóda topenia zóny
Kovové tyče vzácnych zemín sú zóna roztavené viackrát v zóne topiacej sa pece veľmi pomalou rýchlosťou (napríklad 0. 4 mm/min pri čistení ytrium). Má významný vplyv na odstránenie nečistôt kovov, ako je železo, hliník, horčík, meď a nikel, ale je neúčinné pre kyslík, dusík, uhlík a vodík. Okrem toho majú určitý účinok aj elektrolytická rafinácia a kombinovaná metóda na vyšetrenie zóny a elektromigrácia na čistenie vzácnych zemín.
Okrem toho existujú niektoré ďalšie metódy, ako napríklad metóda extrakcie roztavenej soli a metóda rekryštalizácie žíhania oblúka. Metóda extrakcie roztavenej soli mení pomer prvkov nečistoty kontaktovaním kovov vzácnych zemín s roztavenou soľou pri vysokej teplote, takže nečistoty vstupujú do roztavenej soli, čím sa dosiahne účel čistenia. Metóda rekryštalizácie žíhania oblúka a oblúka zahrieva vzorku v oblúkovej peci a žíha pri teplote mierne nižšej ako bod topenia vzorky, aby pestovala zrná a zlepšila čistotu.
Od svojho založeného v roku 1958 uskutočnil HNRE hĺbkový výskum a priemyselné usporiadanie kovov vzácnych zemín s vysokou čistotou. HNRE je na poprednej úrovni na svete v extrakcii, čistení a vývoji materiálových materiálov s vysokou čistotou kovov vzácnych zemín. Vychutnajte si povesť „Škandiského kráľa na svete“.