Металургійні способи отримання лантаноїдів
Зміст
Введення
1. Способи отримання рідкоземельних металів
1.1 Електролітичне отримання рідкоземельних металів
1.2 металотермічних методи отримання лантаноїдів
1.2.1 Відновлення галоїдних солей кальцієм і магнієм
1.2.2 Відновлення оксидів з одночасною дистиляцією металів
2. Розрахунок процесу відновлення фторидів рідкісноземельних металів кальцієм
Висновок
Список використаної літератури
В
Введення
До теперішнього часу в промислових масштабах виробляють головним чином сплави рідкоземельних металів, наприклад мішметалл (сплав металів церієвої групи з різним співвідношенням церію і лантану), сплав дидим (сплав празеодіма і неодиму з домішкою інших лантаноїдів). Крім того, у відносно чистому вигляді виробляють церій і лантан.
Окремі рідкоземельні метали високої чистоти отримують в лабораторних або напівпромислових масштабах.
Зважаючи на високу хімічної міцності з'єднань лантаноїдів (окислів, галоїдних солей) для отримання металів застосовують електроліз розплавлених середовищ або металотермічних методи відновлення. Мішметалл і церій у промислових масштабах виробляють методом електролізу.
Для отримання лантаноїдів високої чистоти використовують переважно металотермічних методи.
Рідкоземельні метали отримують переважно з безводних хлоридів або фторидів. У деяких процесах використовують також і оксиди рідкісних земель. Оксиди зазвичай отримують прокаливанием оксалатів або гидроокисей лантаноїдів при температурах 600-700 В° С. Нижче розглянуті основні методи отримання безводних галогенідів. p> Чистота одержуваних металів визначається вмістом домішок у вихідних з'єднаннях і інертністю матеріалу, з якого виготовлені тиглі для виплавки металів і електроди (у разі застосування електролізу).
З окислів хорошою стійкістю до 1200 В° С відрізняється електроплавленої окис магнію і окис берилію. Серед тугоплавких металів найбільш стійким виявився тантал, в якому можна плавити лантаноїди при температурах до 1700 В° С. Доброю стійкістю володіє також молібден, який часто використовують як катодів при електролітичному отриманні металів рідкісних земель.
Графіт повільно реагує з розплавленими лантаноїдами і використовується в якості електрода і для виготовлення тиглів. Однак одержувані метали в цьому випадку завжди містять домішка вуглецю. [1]
Ця курсова робота складається з двох частин. Метою першої частини (теоретичної) є розгляд способів отримання рідкоземельних металів. У цій частині описані електролітичний і металотермічних методи отримання рідкоземельних металів. У другій (практичної) частини наведено розрахунок процесу відновлення фторидів рідкісноземельних металів.
В В
1. Способи отримання рідкоземельних металів
1.1 Електролітичне отримання рідкоземельних металів
Із досліджених електролітичних методів виробництва лантаноїдів практично використовується електроліз безводних хлоридів у розплаві з хлоридів натрію, калію або кальцію. Цим методом у виробничих масштабах отримують мішметалл, церій, лантан, неодим і сплав дидим. У процесі електролізу ці метали виділяються на катоді в розплавленому стані, оскільки вони мають порівняно низькі точки плавлення.
Більш складним виявилося застосування електролізу для отримання металів групи ітрію, які, за винятком ітербію, мають високі точки плавлення (від 1350 до 1700 В° С). Проводити електроліз при настільки високих температурах (для отримання на катоді рідкого металу) практично неможливо через випаровування галоїдних солей, а також труднощів з підбором матеріалів для ванни і електродів. Щоб забезпечити виділення цих металів в рідкому вигляді при температурі ванни не вище 1100 В° С, розроблені процеси електролізу з рідким катодом з кадмію або цинку з отриманням сплавів лантаноїдів з катодними металами. Цинк і кадмій від рідкісноземельного металу відокремлюють шляхом вакуумної відгону. Цим методом у лабораторних масштабах отримували лантан, самарій, гадоліній, европий, діспрозій та ітрій. Електролізом в тому чи іншому здійсненні можуть бути отримані всі рідкоземельні метали. [2]
Електроліз хлоридів
В даний час електроліз хлоридів переважно застосовується для виробництва технічних металів і сплавів.
На рис. 1 показаний електролізер, що застосовувався для отримання технічного мишметалла в Німеччині.
Ванна складається з графітового тигля, службовця катодом, який встановлений на графітовий піддон і поміщений в чавунний корпус. Останній має цапфи для повороту всієї ванни. p> Електричний струм підводиться до корпусу, контакт його з графітовим піддоном тигля здійснюється з допомогою набивання з графіту і пеку. Графітовий тигель притискається до піддону чавунн...
