希土類金属の調製

希土類金属の調製

希土類金属の生産は、希土類乾式冶金生産とも呼ばれます。希土類金属希土類金属は、一般的に混合希土類金属と単一希土類金属に分けられます。混合希土類金属の組成は鉱石中の元の希土類金属の組成に近く、単一希土類金属は個々の希土類金属から分離・精製された金属です。希土類酸化物（サマリウム、ユーロピウム、イッテルビウム、ツリウムの酸化物を除く）は、生成熱が高く安定性が高いため、一般的な冶金法では単一金属に還元することが困難です。そのため、希土類金属の製造には、塩化物やフッ化物が原料として一般的に使用されています。

（１）溶融塩電解法

産業界における混合希土類金属の大量生産では、一般的に溶融塩電解法が用いられています。この方法では、希土類塩化物などの希土類化合物を加熱溶融した後、電気分解して陰極上に希土類金属を析出させます。電気分解には、塩化物電気分解と酸化物電気分解の2つの方法があります。希土類金属単体の調製方法は、元素によって異なります。サマリウム、ユーロピウム、イッテルビウム、ツリウムは蒸気圧が高いため電気分解には適しておらず、還元蒸留法で調製されます。その他の元素は、電気分解または金属熱還元法で調製できます。

塩化物電解は、金属、特に混合希土類金属を生産する最も一般的な方法です。このプロセスはシンプルで費用対効果が高く、投資も最小限で済みます。しかし、最大の欠点は塩素ガスが発生し、環境を汚染することです。

酸化物電解は有害ガスを排出しませんが、コストは若干高くなります。一般的に、ネオジムやプラセオジムといった高価な単体希土類元素は、酸化物電解によって生産されます。

（２）真空熱還元法

電気分解法では、一般的な工業用希土類金属しか製造できません。不純物が少なく純度の高い金属を製造するには、真空熱還元法が一般的に用いられます。一般的には、希土類酸化物をまず希土類フッ化物にし、これを真空誘導炉で金属カルシウムと還元して粗金属を得ます。その後、再溶解・蒸留することで、より純度の高い金属を得ます。この方法では、サマリウム、ユーロピウム、イッテルビウム、ツリウムなどの希土類金属は製造できません。

酸化還元電位サマリウム、ユウロピウム、イッテルビウム、ツリウムカルシウムは希土類フッ化物を部分的にしか還元しませんでした。一般的に、これらの金属は、これらの金属の高い蒸気圧とランタン金属の低い蒸気圧の原理を利用して、これら4種の希土類金属の酸化物をランタン金属の破片と混合・成形し、真空炉で還元することによって製造されます。ランタン比較的活発です。サマリウム、ユーロピウム、イッテルビウム、ツリウムランタンによって金に還元され、凝縮器に集められ、スラグから簡単に分離されます。

笔记