レアアースの製錬には、湿式製錬と乾式製錬が用いられる。
レアアース湿式冶金における全プロセスの大部分は、溶液と溶媒中です。例えば、溶媒抽出やイオン交換のような化学分離技術は、レアアース精鉱の分解、レアアース酸化物、レアアース化合物、単一レアアース金属の分離に使用されます。高純度の単一レアアースを商業的に分離する一般的な手順である有機溶媒抽出法は、最も頻繁に使用される方法です。湿式冶金プロセスは複雑で、製品の純度が高く、この技術を使って生産できる品目は多い。
出力は大きく、高温冶金プロセスは単純である。希土類火災製錬では、希土類合金は主にシリコン熱還元で、希土類金属または合金は溶融塩電解で、希土類合金は金属熱還元で製造される。高温での生産は、高温冶金の典型的な側面である。
レアアースの製造方法
レアアース分野の主要製品は、レアアース炭酸塩とレアアース塩化物である。現在、この2品目は主に2つの異なる方法で生産されている。ひとつは濃硫酸焙焼法で、もうひとつは苛性ソーダ法、別名アルカリ法である。
レアアースの製造方法
レアアース分野の主要製品は、レアアース炭酸塩とレアアース塩化物である。現在、この2品目は主に2つの異なる方法で生産されている。ひとつは濃硫酸焙焼法で、もうひとつは苛性ソーダ法、別名アルカリ法である。
自然界に存在する希土類元素の大部分は、異なる希土類鉱物に加えて、アパタイトや燐灰石鉱物とも同居している。世界中に存在すると推定される1,000億トンのリン鉱床の平均レアアース濃度は0.5である。世界には、リン鉱石に関連するレアアースが5,000万トンあると考えられている。鉱山のレアアース含有量が低く、発生状態も特異であることから、国内外で数多くのリサイクルプロセスが研究されている。これらのプロセスは湿式法と熱法に分けられ、湿式法の場合、分解酸は硝酸、塩酸、硫酸のいずれかになります。リン化学プロセスからのあらゆる種類のレアアース回収は、リン鉱石の処理方法と直接結びついています。熱製造中のレアアース回収率は、60%に近づく可能性があります。
現在、リン鉱床の開発が進んでいるため、低品質のリン鉱石の開発に注力している。リン化学産業で使用される主なプロセスは、硫酸湿式法リン酸プロセスである。現在、硫酸の湿式処理によって製造されるリン酸中のレアアースの回収が一つの課題となっている。リン酸中の希土類濃縮を管理し、有機溶媒を利用して希土類を抽出する手順は、硫酸湿式法リン酸の製造において、以前に発見された方法よりも有利である。
レアアースの入手方法
硫酸の溶解度
ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウムを含むセリウム族で、硫酸複塩にはほとんど溶けない；
サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、および硫酸の弱溶性複塩がテルビウムグループを構成する。
抽出による分離
ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウムなどの軽希土類元素（P204弱酸性抽出）；
サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウムは中希土類元素（P204低酸性抽出）のひとつである；
重希土類元素：ホルミウム、イットリウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、スカンジウム（P204酸性抽出）。
多くの元素は物理的・化学的特性が極めて類似しており、希土類元素は不純物元素を伴うことが多いため、希土類元素の抽出手順はより困難である。ステップ法、イオン交換、溶媒抽出が、最もよく利用される3つの抽出技術です。
ステップワイズ・アプローチ
段階的手法とは、異なる溶媒への溶解度の違いによって物質を分離・精製する方法である。キュリー夫人が発見したラジウムを含め、天然に存在するすべての希土類元素を、イットリウム（Y）からルテチウム（Lu）まで、一段階で分離するためにこの手法が使われている。この方法の作業工程はかなり複雑である。すべての希土類元素を1回で分離するのに100年以上かかり、その繰り返しは2万回にも及ぶ。化学者にとっては、作業強度もプロセスの複雑さもかなり高い。そのため、この方法では単一のレアアースを大量生産することはできない。
イオンスイッチング
段階的プロセスでは、単一の希土類を相当量作り出すことができないため、希土類元素の研究が妨げられていた。イオン交換クロマトグラフィー（イオン交換法）は、核分裂生成物に含まれる希土類元素を評価し、ウランやトリウムに含まれる希土類元素を除去するために、希土類元素の分離に成功し、その後利用されるようになった。イオン交換法を用いることにより、複数の元素を一度に分離することができる。高純度品も得られる。連続処理ができないこと、運転サイクルが長いこと、樹脂再生・交換コストが高いことが欠点。
その結果、レアアースを大量に分離する主要な技術は放棄され、溶媒抽出に取って代わられた。法に取って代わられた。しかし、イオン交換クロマトグラフィーは、高純度のレアアース単一製品を生産するという例外的な特性を持っているため、現在、超高純度の単一製品や一部の重希土類元素の分離を調製するためには、イオン交換クロマトグラフィーによってレアアース製品を分離・調製する必要があります。 蒸気抽出
有機溶媒液液抽出、または単に溶媒抽出は、有機溶媒を使用して抽出物を抽出し、非混和性水溶液から分離するプロセスである。これは、物質移動操作の際に、ある液相から別の液相へと物質を移動させる技術である。分析化学、有機化学、製薬化学、石油化学などでは、過去に溶媒抽出が用いられてきた。しかし、溶媒抽出は、原子力の科学技術の進歩、超高純度物質や希少元素の製造需要の結果、過去40年間に核燃料事業、希少冶金などの分野で大きな進歩を遂げた。
抽出剤、および希土類元素を分離するための抽出手順。溶媒抽出法は、分別沈殿法、分別晶析法、イオン交換法などの他の分離技術に比べて、良好な分離効果、大きな生産能力、実用的な迅速連続生産、簡単な自動制御の実装など、多くの利点があります。その結果、レアアースを分離する主要な方法として、他の方法に取って代わりつつあります。
レアアースを用いた精製
生産入力
混合希土類金属と単独希土類金属は、希土類金属の2つの主要なカテゴリです。希土類金属の混合物は、鉱石中の希土類の元の組成によく似ています。
各レアアースから抽出・精製された金属が単一金属である。希土類酸化物（サマリウム、ユウロピウム、イッテルビウム、ツリウムの酸化物を除く）は、発熱量が高く安定性が高いため、従来の冶金技術で単一金属に変換するのは困難である。その結果、希土類金属の塩化物やフッ化物が、現在最も広く利用されている合成原料となっている。
溶融塩の電気分解
溶融塩電解は、混合希土類金属の工業的バルク合成に頻繁に使用される。電解には塩化物電解と酸化物電解がある。元素によって、異なる希土類金属を作るために異なるプロセスが使用される。サマリウム、ユウロピウム、イッテルビウム、ツリウムは蒸気圧が高いため、電解合成には適さない。
他の要素を作り出すことができる。
金属を生産する最も一般的な技術は、塩化物電解、特に混合希土類金属プロセスである。しかし、環境を汚染する塩素が発生するのが大きな欠点である。酸化物電解のコストはやや高いが、有害なガスは発生しない。ネオジムとプラセオジムは、製造コストの高い2つの単一レアアースであり、しばしば酸化物で電解される。
真空度の低下
電解プロセスを使用して製造できるのは、典型的な工業グレードのレアアース金属のみです。レアアース金属は、不純物が少なく純度の高い製品を製造するため、真空熱還元によって製造されることが多い。
ネオジム磁石はどこで手に入りますか？しかし、サマリウム、ユウロピウム、イッテルビウム、およびツリウムは、この技術を適用することはできません。希土類フッ化物は、サマリウム、ユーロピウム、イッテルビウム、ツリウム、カルシウムの酸化還元電位によって部分的に還元されるだけである。通常、これらの金属は蒸気圧が高く、ランタン金属は蒸気圧が低い。これら4種類の希土類酸化物をランタン金属粒子と組み合わせ、粉砕し、真空炉で還元する。ランタンは、サマリウム、ユウロピウム、イッテルビウム、ツリウムを金属に還元し、凝縮してスラグから分離する。
関連商品
