金属热还原法制备稀土金属的技术发展概况和评述

　　根据稀土金属的熔点、沸点不同，金属热还原制备稀土金属的技术大致分为三种：一是针对轻稀土金属如Pr、Nd熔点较低，但沸点很高（即在标准状态下，饱和蒸气压很低）的性质，适合用它们的氯化物如NdCl3用金属钙在1150℃还原（2NdCl3（液）+3Ca（液） = 2Nd（液）+3CaCl2（液））获得金属钕。该项技术在20世纪70年代进行过实验室研究工作，到20世纪80年代由于氧化物电解技术成功地用于工业生产，而没有进一步完善；稀土氯化物热还原的另一实例是氯化钇在1000℃锂热气相还原（YCl3（气）+3Li（气）=Y（固）+3LiCl（气））得固态粉末状金属钇，该项技术也只进行了实验室工作，并没有得到工业应用；二是针对沸点很低（即标准状态下，饱和蒸气压很高）的稀土金属如Sm、Eu、Yb、Tm，可用其氧化物为原料用金属镧或混合轻稀土金属作还原剂，进行还原-蒸馏（如在1450℃，Sm2O3（固）+2La（液）=2Sm（气）+La2O3（固）），在炉子的冷凝区得到固状金属。这种技术由于金属钐的市场需求，已工业化；三是针对沸点低、熔点很高的稀土金属如Dy、Er、Y、Lu的性质，适合用它们的氟化物以金属钙为还原剂进行钙热直接还原（如在1500℃，2YF3（液）+3Ca（液）=2Y（液）+3CaF2（液）），或者用中间合金法即钙热还原过程中加入熔点较低的合金组元如镁使其与高熔点的稀土金属形成熔点较低的合金，同时加入氯化钙助熔剂，以降低渣的熔点，这样还原温度可在约980℃～1000℃下进行，还原后得到的稀土金属镁合金再进行真空蒸馏除去镁而得到海绵态的稀土金属。整个反应为：

YF3（固）+Ca（液）+Mg（液）+CaCl2（液）=YMg（液）+CaF3oCaCl2（液） 

Ymg→Y（海绵体）+Mg（气.固）

　　中间合金法生产高熔点的重稀土金属已工业化，2002年北京有色金属研究总院稀土材料国家工程研究中心用此法生产用于NdFeB永磁材料的金属镝还原得到的镝镁中间合金单炉产量达100公斤，合金单炉装料量达1000公斤，金属镝的回收率达96%以上，金属镝的纯度Dy/TREM>99.5%，非稀土杂质分析见表。

表 中间合金法生产的金属镝中非稀土杂质分析（%，质量分数）