金属钐、铕、镱、铥在真空度小于10-3乇时,其蒸气压为1mmHg时的温度都比金属镧、铈的熔点低2~3倍,因此可用还原-蒸馏反应:RE2O3(固)+2La(液)→2R(气)+La2O3(固)获得相应的稀土金属。该反应平衡时的产率是由它的平衡常数决定的,即lgP=A-B/T,因此对于不同蒸气压值的还原-蒸馏炉料,采用不同的还原-蒸馏温度,以期提高产率。近年来由于钐钴永磁合金工业的发展,该工艺技术发展很快。为了降低成本,还原剂采用镧铈混合稀土金属,普遍使用大功率中频感应炉,单炉产量由最初100克级、公斤级到100公斤,且金属回收率提高到95%以上,该工艺技术进展见表。
表 稀土氧化物的直接还原-蒸馏技术进展
年 代
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设备规模
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原 料
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收率(%)
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备 注
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20世纪60年代
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高频感应炉(10~20kW)
单炉产量10~100克 |
Sm2O3、Eu2O3
Yb2O3,La、Ce |
~90
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Iowa State University and Ames Lab
北京有色金属研究研究总院 |
20世纪70~80年代
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中频感应炉,单炉产量0.5~10公斤
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Sm2O3及其富集物、La、Ce及铈组混合物稀土金属
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90~95
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北京有色金属研究研究总院、包头稀土研究院、上海跃龙化工厂
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20世纪90年代~2001年
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中频感应炉,单炉产量100公斤
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Sm2O3、La-Ce混合稀土金属
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>95
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北京有色金属研究研究总院稀土材料国家工程研究中心
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表说明该工艺技术对于蒸气压较高的稀土金属如Sm、Eu、Yb、Tm是成功的,但对于制备金属镝、钬和铒,由于它的蒸气压值远低于上述金属蒸气压值,还原-蒸馏的反应平衡常数小,需要更高的温度(1650~1750℃)、更长的蒸馏时间,稀土金属的直收率低,产率也低,因此该技术对于制备金属Dy、Ho、Er没有获得工业上的应用。
上一条:稀土改善铝导线的综合性能
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