Persiapan Paduan Logam Tanah Jarang

Nov 24, 2023

Tinggalkan pesan

Pada tahun 1826, Musander asal Swedia pertama kali menggunakan logam natrium dan kalium untuk mereduksi cerium klorida anhidrat untuk menghasilkan cerium logam dengan banyak pengotor. Pada tahun 1875, W. Hillebrand dan T. Norton pertama kali menggunakan elektrolisis garam cair klorida untuk memperoleh sejumlah kecil campuran logam cerium, lantanum, dan praseodymium neodymium. Pada akhir tahun 1930s, proses reduksi termal logam dan elektrolisis garam cair dikembangkan untuk menghasilkan logam tanah jarang murni industri dari halida tanah jarang. Metode reduksi termal logam kalsium fluorida adalah dengan mencampur dan memadatkan fluorida tanah jarang anhidrat dengan partikel kalsium logam yang melebihi jumlah teoritis sebesar 10-15%, memasukkannya ke dalam wadah tantalum, menempatkannya dalam tungku listrik vakum tinggi, mengisinya dengan gas inert, dan melakukan reaksi reduksi pada suhu 50-100 derajat lebih tinggi dari titik leleh terak dan logam. Pertahankan pada suhu reaksi selama sekitar 15 menit, kemudian dinginkan hingga suhu kamar, hilangkan terak dan hilangkan logam, dengan tingkat perolehan logam sebesar 95-97%. Namun, produk tersebut juga mengandung 0.1-2% kalsium dan 0.05-2% tantalum (kandungan tantalum dalam skandium dan lutetium tereduksi mencapai 2% atau lebih), juga sebagai pengotor tinggi seperti oksigen dan fluor. Selanjutnya perlu dilakukan peleburan kembali dan distilasi vakum tinggi (atau sublimasi) untuk menghilangkan kotoran. Cara ini dapat menghasilkan logam lantanida selain samarium, europium, ytterbium, dan thulium.
Zat pereduksi yang umum digunakan dalam proses reduksi termal klorida adalah litium atau kalsium. Karena suhu reaksi yang lebih rendah, cawan lebur titanium dan molibdenum yang lebih murah daripada tantalum dapat digunakan, dan dapat mengurangi polusi cawan pada logam.

Pembuatan Logam Tanah Langka Golongan Yttrium dengan Metode Paduan Menengah: Sejumlah magnesium dan kalsium klorida ditambahkan ke dalam muatan tungku pereduksi untuk membentuk paduan magnesium tanah jarang dan terak titik leleh rendah CaF2 CaCl2. Saat mereduksi YF3 anhidrat dengan kalsium, kalsium logam dan magnesium dimasukkan ke dalam wadah (Gambar 3), sedangkan YF3 dan CaCl2 dimasukkan ke dalam corong pengumpan atas. Tangki reaksi disegel dan disedot ke obor 10-2, kemudian diisi dengan gas argon dan dipanaskan hingga 950 derajat agar YF3 dan CaCl2 jatuh ke dalam wadah. Bahan tungku mengalami reaksi reduksi dan paduan menurut rumus berikut. Setelah ditahan selama {{10}} menit, wadah dikeluarkan untuk mendapatkan 24% magnesium yang mengandung paduan magnesium yttrium. Distilasi vakum paduan ini pada laju pemanasan tertentu pada 950 derajat. Spons yttrium yang diperoleh mengandung kurang dari 0,01% kalsium dan magnesium, dengan kemurnian logam sekitar 99.5-99.7%. Spons yttrium dilebur kembali dalam tungku busur vakum untuk mendapatkan logam padat dengan tingkat perolehan kembali 90-94%. Metode reduksi lantanum (cerium) dari samarium oksida, europium oksida, ytterbium oksida, dan thulium oksida mereduksi Sm2O3, Eu2O3, Yb2O3, dan Tm2O3 pada suhu tinggi dan vakum tinggi, menggunakan logam dengan tekanan uap lebih rendah seperti lantanum, cerium, dan bahkan cerium mencampur logam tanah jarang sebagai zat pereduksi. Pada saat yang sama, distilasi dapat memperoleh logam yang sesuai. Campur dan tekan bubuk R2O3 yang telah disinter dengan zat pereduksi logam dengan permukaan bersih (tanpa lapisan oksida) menjadi satu blok. Dalam kondisi vakum dengan suhu 10-3 obor dan 1300-1600 derajat , perolehan logam yang tinggi dapat dicapai melalui distilasi reduksi selama 0.5-2 jam. Peralatan distilasi reduksi ditunjukkan pada Gambar 4. Metode ini juga cocok untuk memproduksi logam disprosium, holmium, dan erbium, tetapi memerlukan suhu dan derajat vakum yang lebih tinggi. Reaksi reduksi Eu2O3 sangat intens, dan suhu reduksinya 100-500 derajat lebih rendah dibandingkan oksida dari samarium, ytterbium, dan thulium tereduksi. Operasi harus dilakukan dalam suasana inert.