докремлювати від них танталові оболонку. З метою економії танталу тиглі виготовляють з тонких листів.
Для отримання тугоплавких лантаноїдів (Gd, Tb, Dy, Та, Er. Tu, Lu, Y) метод відновлення хлоридів виявився непридатним. Основне утруднення полягало у високій пружності пари хлориду кальцію при температурах 1500-1600 В° С (точка кипіння СаС1 2 2000 В° С). p> Це викликало необхідність заміни хлоридів лантаноїдів фторидами (точка кипіння CaF 2 2500 В° С, точка плавлення 1418 В° С). Слід скасувати, що фториди мають додаткову перевагу перед хлоридами в тому відношенні, що вони мало гігроскопічні. Це сильно полегшує оперування з ними. Відновленням фторидів кальцієм в танталових тиглях в атмосфері аргону були отримані всі перераховані тугоплавкі лантаноїди у вигляді злитків з виходом від 80 до 98%. p> Цим же методом були отримані легкоплавкі лантаноїди (La, Се, Рr, Nd). Однак на відміну від відновлення хлоридів цих металів необхідно доводити температуру приблизно до 1430 В° С з тим, щоб шлак (CaF 2 ) розплавився.
Після переплавлення в вакуумі в тиглях з танталу метали, отримані відновленням галогенідів, містять не більше сотих часток відсотка кальцію, магнію, танталу, кремнію, заліза, вуглецю та азоту. Підвищений вміст танталу спостерігається у європію і лютецію (0,1%). [2]
1.2.2 Відновлення окислів з одночасною дистиляцією металів
Вище вказувалося, що самарий, европий і ітербій вдається отримати відновленням їх хлоридів або фторидів кальцієм. Відновлення протікає тільки до двовалентних галогенідів.
Для отримання цих металів розробки метод відновлення їх оксидів лантаном у вакуумі з одночасної дистиляцією утворюються металів, які мають більш високу пружність пари, ніж лантан.
Sm 2 O 3 + 2La → 2Sm ↑ + La 2 O 3 . (1)
Незважаючи на близьке спорідненість до кисню у самарію і лантану, реакція протікає в бік відновлення, так як самарій видаляється зі сфери реакції. Метод аналогічний отриманню кальцію відновленням його окису алюмінієм у вакуумі.
Придатними восстановителями є також церій і (якщо не потрібна висока чистота металів) мішметалл.
Відновлення виробляється в танталові тиглі, верхня частина якого служить конденсатором і знаходиться поза зоною нагріву. Для більш повного уловлювання металів до верхньої частини тигля доцільно приєднувати конденсатор у вигляді танталовой трубки з поруч танталових дисків (тарілок).
Суміш оксиду з лантанової стружкою, взятої з надлишком близько 20%, поміщають в танталовий тигель, який повільно нагрівається в вакуумі до 1400 В° С. Нагрівання може проводитися в печі електроопору або в індукційній печі. У процесі підйому температури підтримується вакуум не нижче 10 -4 мм рт. ст. Початок сублімації супроводжується різким падінням тиску (до ~ 10 -7 мм рт. ст.), так як випаровуються метали активно поглинають залишкові гази.
Конденсують метали виходять у вигляді крупнокристалічною кірки на поверхні танталового конденсатора. Вони містять <0,05% Та і лише сліди лантану. p> Відновлення Sm 2 O 3 (а також, ймовірно, окислів Еu 2 Про 3 і Yb < sub> 2 O 3 ) може бути здійснено кальцієм в герметичному апараті з наступним відділенням окису кальцію шляхом відгону в вакуумі самарію і надлишку кальцію. Фракційної разгонкой самарий може бути очищений від кальцію. Однак цей метод складніше, ніж метод відновлення лантаном. [2]
В В
2. Розрахунок процесу відновлення фторидів рідкісноземельних металів кальцієм
Завдання: Виконати металургійний розрахунок відновлення фторидів РЗМ кальцієм. Скласти матеріальний баланс процесу, вибрати апарат для відновлення.
Вихідні дані:
1. Продуктивність цеху з РЗМ - 500 т/рік;
2. Витяг РЗМ в метал - 97%;
3. Витрата металевого кальцію - 110% від СКН;
4. Технічний кальцій містить,%: 98,83 Ca; 10 -4 Li; 50 в€™ 10 -4 Al; 10 в€™ 10 -4
Mn; 50 в€™ 10 -4 Mg; 10 в€™ 10 -4 Si; 70 в€™ 10 -4 N; 3 в€™ 10 -4 S і 1,15 Cl;
5. Тривалість процесу відновлення - 3 години;
6. Відновлення проводять у тиглях, розмірами, м: діаметр - 0,5; висота - 0,6.
Рішення:
Розрахунок будемо вести для скандію, а апарат для його відновлення вибираємо індукційну піч.
Відновлення скандію відбувається по реакції:
2ScF 3 + 3Ca = 3CaF 2 + 2Sc (1)
В
x 1 = (3 в€™ 40 в€™ 500)/(2 в€™ 45) = 666,67 т - стехіометрично необхідну кількість Ca. p> З урахуванням надлишку Ca потрібне: x 2 = (666,67 в€™ 110)/100 = 733,33 т, тоді необхідне кількість технічного Ca складе:
x 3 = (733,33 в€...
