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      稀有稀土金屬回收

      還原所制得的稀土金屬满堂彩含稀土95%~99%,主要用作鋼鐵、有色金屬及其合金的添加劑,以及用作生產稀土永磁材料、貯氫材料等功能材料的原料。

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      稀有稀土金屬回收,稀土金屬(rare earth metals)又稱稀土元素,是元素周期表ⅢB族中鈧、釔、鑭系17種元素的總稱,常用R或RE表示。從1794年發現第一個稀土元素釔,到1972年發現自然界的稀土元素钷,歷經178年,人們才把17種稀土元素全部在自然界中找到。稀土金屬的光澤介于銀和鐵之間。稀土金屬的化學活性很強。
      稀有稀土金屬制取方法

      稀土金屬制取(preparation of rare earth metal),將稀土化合物還原成金屬的過程。還原所制得的稀土金屬满堂彩含稀土95%~99%,主要用作鋼鐵、有色金屬及其合金的添加劑,以及用作生產稀土永磁材料、貯氫材料等功能材料的原料。瑞典人穆桑德爾(C.G.Mosander)自1826年最先制得金屬鈰以來,現已能生產全部稀土金屬,满堂彩純度達到99.9%。常用的方法有金屬熱還原法制取稀土金屬和鹽熔電解法制取稀土金屬 。

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      金屬熱還原法
      根據使用的還原劑種類可分為鈣熱還原法、鋰熱還原法、鑭鈰還原法,主要用于制取釔、鏑、釓、鉺、釤、鐿等稀土金屬。金屬熱還原法為間斷性生產過程,設備比較復雜。
      熔鹽電解法
      根據電解質的種類可分為氯化物熔鹽體系和氟化物-氧化物熔鹽體系電解法,多用于制取以鑭鈰為主的混合稀土金屬以及鑭、鈰、鐠、釹等單一稀土金屬。熔鹽電解法為連續性生產過程,產量較大,設備簡單,成本較低,但電解槽需用耐高溫氯化物或氟化物腐蝕的結構材料制造。
      還原制得含稀土99%的稀土金屬經真空精煉(包括真空蒸餾或升華)、電傳輸、區域熔煉、熔鹽電解精煉等方法處理除去非稀土雜質后,可獲得純度超過99.9%的稀土金屬满堂彩。電傳輸法又稱固體電解法或離子遷移法,是一種利用雜質離子在電場作用下產生順序遷移的金屬提純方法。稀土金屬可用氫化法或機械磨碎法制成金屬粉末。
      提純
      工業上大量使用的是工業純稀土金屬,較高純度的稀土金屬主要供測定物理化學性能之用。主要有四種提純方法在試驗室中使用,即真空熔融,真空蒸餾或升華,電遷移和區域熔煉。
      真空熔融法
      將蒸氣壓較低的稀土金屬,如鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、釓、鋱和镥,在真空度大于10-6托,用高于金屬熔點 200~1000℃的溫度進行熔融提純。在這種情況下,蒸氣壓高的雜質如堿金屬、堿土金屬以及氟化物、低價氧化物(RO)能被蒸餾出去,但對鉭、鐵、釩、鉻這些沸點高的雜質的去除效果較差。
      真空蒸餾法
      又名真空升華法。在真空度為 10-6~10-9托和溫度為1600~1725℃下蒸餾提純釔、釓、鋱、镥以及在1550~1650℃下升華提純鈧、鏑、鈥、鉺、銩、釤、銪、鐿。在這種條件下,鉭、鎢等蒸氣壓低的金屬雜質和含碳、氮、氧的化合物便會留于坩堝中。此法往往同真空熔融法并用。
      電遷移法
      將稀土金屬棒在超高真空或惰性氣氛中通上直流電,在比金屬熔點低100~200℃下保持1~3周。在高溫和直流電場作用下,各種雜質元素因為有效電荷、擴散系數和遷移率不同,便沿試棒向兩端富集。切去試棒兩端,中段可再次進行電遷移提純。在試驗室中用電遷移法對鑭、鈰、鐠、釹、釓、鋱、釔、镥進行提純,去除碳、氧和氮這些雜質的效果顯著。
      區域熔煉法
      稀土金屬棒在區域熔煉爐中以很慢的速度(如提純釔時為0.4毫米/分),進行多次區熔,對去除鐵、鋁、鎂、銅、鎳等金屬雜質有明顯效果,但對氧、氮、碳、氫無效。此外,電解精煉、區熔-電遷移聯合法提純稀土也有一定效果。
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