稀土金属及合金的制取

稀土镁合金生产
稀土镁合金生产技术指南
1、稀土镁合金的特性
稀土镁合金是由稀土元素和镁元素组成的金属材料，由于稀土元素的参与，使得稀土镁合金具有较强的耐蚀性、高抗热闪和良好的磨损性。

此外，稀土镁合金的力学性能也比纯镁好，抗拉强度以及抗压强度都有所提高。

2、稀土镁合金的生产工艺
（1）原料制备：首先需要准备好稀土元素和镁元素的原料，采用较精细的粉末，并且粒度要适当，方便混合。

（2）混合：将稀土元素和镁元素的原料进行混合，使其比例达到预期的比例。

（3）烧结：将混合后的原料进行烧结，以达到材料结晶的目的。

（4）加工：加工过程需要运用大型机械设备，将烧结后的材料加工成需要的形状和尺寸。

3、稀土镁合金的应用
稀土镁合金具有较好的耐蚀性、高抗热闪和良好的磨损性，因此可以广泛应用于航空、航天和汽车制造等行业。

此外，由于其具有较强的力学性能，稀土镁合金也可以用于设备制造及精细加工等领域。

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稀土材料的制备方法
稀土材料的制备方法有很多种，以下是其中几种常见的方法：
1. 氧化法：将稀土金属元素与氧气发生反应，生成稀土金属的氧化物。

这种方法适用于制备稀土氧化物、稀土金属氧化物等材料。

2. 直接还原法：将稀土金属的氧化物与还原剂（如氢气、碳）在高温下反应，使金属还原出来。

这种方法适用于制备稀土金属粉末、稀土合金等材料。

3. 溶剂萃取法：利用稀土金属离子在有机溶剂中的选择性萃取性质，将稀土金属从溶液中提取出来。

这种方法适用于制备稀土盐类、稀土镀层等材料。

4. 氧化物法：将稀土金属元素和氧化剂在高温下反应，生成稀土金属的氧化物。

这种方法适用于制备稀土氧化物纳米颗粒、稀土功能陶瓷等材料。

5. 氢氧化物沉淀法：将稀土金属离子与氢氧化物反应，生成稀土金属的氢氧化物沉淀。

这种方法适用于制备稀土氢氧化物、稀土复合氢氧化物等材料。

这些方法根据不同的需要和材料特性选择使用，同时也可以根据具体的研究目的进行适当的改进和组合。

直接电解法制取高含量稀土镁/铝中间合金的项目建议书兰州理工大学一、项目概述稀土被喻为是工业中的“维生素”，是21世纪的重要战略物资[23]。

稀土因其独特优异的性质，是当今世界各国改造传统产业，发展高新科技和国防尖端技术不可或缺的战略资源。

我国是世界稀土资源最为丰富的国家，且稀土生产量、出口量和使用量均居世界第一，且资源潜力很大，稀土金属及其合金产业在整个稀土产业链中具有极其重要的地位，如钕已成为拉动我国稀土产业发展的主要元素[24]。

我国稀土资源十分丰富。

据公布资料称；我国稀土工业储量为4300万吨(以REO计)，远景储量4800万吨，总储量9100万吨，居全球首位[25]。

稀土金属由于独特的化学性质，在与有色金属生成金属间化合物和合金材料时表现出优异的力学性能。

近年来稀土中间合金（母合金）的短流程加工已经被众多稀土企业所重视，稀土中间合金的使用不仅能够减少氧化烧损、降低成本。

而且运存方便，加入时操作简单安全、成分抑郁控制，可以得到成分稳定、质量可靠的合金。

且采用中间合金法配制中间合金时，稀土金属中间合金中稀土含量可达10%。

且用电解法直接生产稀土金属中间合金，电流效率高、工艺相对简单、成本低、稀土收回率可达90%。

所以获得了广泛应用[23]。

目前稀土中间合金的制取大多采用掺兑工艺。

即将电解获得的稀土金属熔液与其他熔化的金属混合，浇注后形成熔液，但是存在着流程长，设备要求高，能耗高，环境污染严重等一系列问题。

而最新的工艺是将制备纯金属的前级矿物（原料），直接进行熔融电解，可获得稀土含量较高的母合金。

典型的案例是钇镁合金的一步法生产，即将脱水的MgCl和YCl等按比例混合，熔融，通过电解共析法将两种金属同时析出。

该工艺即解决了镁冶炼的烧损，又解决了Mg和Y熔点差大，不易混合的问题，实现了该合金的短流程生产。

采用该工艺生产的Y-Mg合金中的Y含量可高达30-70%，为Y的应用找到了很好的出路。

二、项目的目标与任务1）、研究电参数对制备稀土合金的影响。

立志当早，存高远稀土是如何提炼出来稀土市场是一个多元化的市场，它不只是一个产品，而是15 个稀土元素和钇、钪及其各种化合物从纯度46%的氯化物到99.9999%的单一稀土氧化物及稀土金属，均具有多种多样的用途。

加上相关的化合物和混合物，产品不计其数。

首先从最初的矿石开采起，我们逐一介绍稀土的分离方法和冶炼过程。

稀土选矿选矿是利用组成矿石的各种矿物之间的物理化学性质的差异，采用不同的选矿方法，借助不同的选矿工艺，不同的选矿设备，把矿石中的有用矿物富集起来，除去有害杂质，并使之与脉石矿物分离的机械加工过程。

当前我国和世界上其它国家开采出来的稀土矿石中，稀土氧化物含量只有百分之几，甚至有的更低，为了满足冶炼的生产要求，在冶炼前经选矿，将稀土矿物与脉石矿物和其它有用矿物分开，以提高稀土氧化物的含量，得到能满足稀土冶金要求的稀土精矿。

稀土矿的选矿一般采用浮选法，并常辅以重选、磁选组成多种组合的选矿工艺流程。

内蒙古白云鄂博矿山的稀土矿床，是铁白云石的碳酸岩型矿床，在主要成分铁矿中伴生稀土矿物(除氟碳铈矿、独居石外，还有数种含铌、稀土矿物)。

采出的矿石中含铁30%左右，稀土氧化物约5%。

在矿山先将大矿石破碎后，用火车运至包头钢铁集团公司的选矿厂。

选矿厂的任务是将Fe2O3 从33%提高到55%以上，先在锥形球磨机上磨矿分级，再用圆筒磁选机选得62～65%Fe2O3(氧化铁)的一次铁精矿。

其尾矿继续进行浮选与磁选，得到含45%Fe2O3(氧化铁)以上的二次铁精矿。

稀土富集在浮选泡沫中，品位达到10～15%。

该富集物可用摇床选出REO 含量为30%的粗精矿，经选矿设备再处理后，可得到REO60%以上的稀土精矿。

稀土冶炼方法。

稀土合金的制备及其磁性研究随着科技的不断发展，人们对材料的需求越来越高，这催生了各种新材料的研究与开发。

稀土合金便是其中之一。

稀土合金是指以稀土元素为主要成分的合金。

稀土元素具有独特的电子结构和一系列特殊的物理和化学性质，使得稀土合金具有良好的磁性、导电性、导热性、耐腐蚀性以及化学反应性等特点，广泛应用于制造电子、航天、汽车、船舶等领域。

本文将简单介绍稀土合金的制备方法和磁性研究进展。

一、稀土合金的制备方法1、氧化物还原法氧化物还原法是制备稀土合金中最常用的一种方法。

这种制备方法通常需要先将稀土氧化物、铝等还原剂混合在一起，在高温下加热，然后通过冷却、粉碎等步骤得到稀土合金。

该制备方法能够到达高纯度、高密度的稀土合金。

不过，还原剂的使用量通常很大，而且产生的二氧化碳等有毒气体需要处理。

2、溶液电沉积法溶液电沉积法是另一种常见的制备稀土合金的方法。

这种方法需要将稀土盐酸溶液、还原剂溶液、沉积剂等溶液混合，加热至一定温度，让溶液中的稀土离子还原成稀土金属，并在电势差的作用下在电极上沉积出合金。

该方法制备的稀土合金具有较高的纯度和均匀的组织结构，加工性能也很好。

但由于装置较为复杂，设备成本较高。

3、气相合成法气相合成法是一种高温高压下进行反应制备稀土合金的方法。

类似于化学气相沉积法，气相合成法由稀土气体和金属气体在高温高压条件下反应得到。

这种制备方法能够得到成分均匀、高纯度、致密的稀土合金，但其过程复杂，需要专业设备和高技能的操作人员。

二、稀土合金的磁性研究稀土合金由于其特殊的电子结构和物理性质，因此在磁性研究领域中有广泛的应用。

目前，稀土磁体是最为理想的永磁材料，已广泛应用于电子、医疗、通讯等领域。

在磁性研究中，常用的磁学方法包括磁化强度、磁通量的变化、矫顽力、剩磁强度、磁致伸缩等参数的测量。

其中，磁化强度是指在外磁场作用下样品中出现的磁性强度，用于描述样品对外磁场的响应；矫顽力是指消除样品中外磁场的最小磁场，用于描述样品本身的磁性强度；剩磁强度是指在外磁场作用下消失磁场后留下的磁性强度，用于描述样品的磁化程度；磁致伸缩是指材料在外磁场作用下的长度变化，常用于制造传感器和定位器等电子产品。

金属热还原法制取稀土金属金属热还原法制取稀土金属(preparation of rare earth metal by metallot}letmic reduction)在高温下用活性较稀土强的金属还原剂将稀土化合物还原成金属的过程。

这是稀土金属制取的重要方法，所用的金属还原剂有钙、锂、镧和铈等。

1826年莫桑德(C．G．Mosande,’)首次用金属钾在氢气气氛下还原氯化铈制得金属铈。

此后一百余年间相继制得金属钆、镧、镨、钕等金属。

1953年达恩(A．H．Daane)和斯佩丁(F．H．Spedding)~．I钙还原稀土氟化物制得致密状金属钇和其他重稀土金属。

同年达恩等又用镧还原氧化钐和氧化镱制得金属钐和镱。

1956年美国卡尔森(O．N．carlson)等人采用钙还原钇的中间合金法制得金属钇。

至20世纪60年代已能用金属热还原法制取纯度超过99％的全部稀土金属。

制取规模为每批数十克至数十千克。

中国从20世纪60年代末开始进行金属热还原法制取稀土金属的研究，70年代初已能制得全部稀土金属，80年代实现大批量生产。

原理用金属还原剂还原稀土化合物，只有当反应的自由能变化AG为负值时，还原反应方可进行。

镁、钙、锂还原稀土卤化物和氧化物的AG值与温度的关系曲线如图。

图中曲线表明，金属镁与稀土卤化物和氧化物反应的AG具有正值或较小的负值，而钙、锂与稀土卤化物反应的AG为负值。

因此，钙、锂可作为还原剂将稀土卤化物还原成稀土金属。

镧和铈能将其他稀土氧化物还原成金属。

方法采用金属热还原法制取稀土金属的前提条件是：被还原的稀土化合物易于制备，纯度高；反应物中非稀土杂质含量少，还原剂纯度在99.9％以上；反应容器与稀土金属及反应物作用小；还原反应须在惰性气体保护下进行(制备钐等在真空下进行)。

主要有稀土氟化物钙热还原法、稀土氯化物钙热还原法、稀土氯化物锂热还原法和稀土氧化物镧、铈热还原法。

稀土氟化物钙热还原法用还原剂金属钙将稀土氟化物还原金属的过程。

稀土金属及合金制备工艺的研究与应用一、引言稀土金属是指在地壳中含量很少的一类金属元素。

由于其化学特性的多样性和特殊性，在众多领域中有着广泛的应用。

稀土金属制备工艺则是指利用各种合成化学方法，从原料中提取出所需的稀土金属元素，并制备成可应用的稀土金属合金。

本文将介绍稀土金属及合金制备工艺的研究现状与应用领域。

二、稀土金属的特性与制备工艺稀土金属具有一些独特的特性，如：良好的稳定性、卓越的催化性能、磁性、光电性能以及特殊的电学性能等等。

由于其特殊性，稀土金属被广泛应用于多个领域，如冶金、催化、电子、能源等。

稀土金属的制备过程通常通过以下几个步骤：提取原料、分离稀土金属元素、精细合成等。

1.1提取原料稀土金属的提取过程是非常重要的一个步骤。

通常情况下，稀土金属由稀土矿石和废旧催化剂等原料提取。

稀土矿石矿床储量较大，其中包括了多种稀土金属元素。

催化剂中含有的稀土金属则来自工业生产中的不同过程。

通过提取各类原料中的稀土金属元素，得到的原料经过大量的处理可以用于稀土金属的制备。

1.2分离稀土金属元素稀土金属的分离工作主要是基于其化学性质，将不同的稀土金属元素分离后，进行缩合反应和分离，最终得到相应稀土金属。

1.3精细合成精细合成是指通过物理化学手段，将提取的稀土金属元素与其他元素合成成稀土金属材料。

在此过程中，控制合成条件和合成过程中材料微观结构和化学状态的变化，对提高稀土合金材料的性能有着重要意义。

通常情况下，精细合成的方法包括冶金、熔盐电解、热化学还原等。

三、稀土合金的应用领域稀土金属合金由于其多种特殊的物理、化学特性，已经被广泛应用于许多领域，如环保、能源、电子、医疗、冶金等等。

3.1稀土合金在环保领域的应用稀土材料在环保领域有着广泛应用，例如使用稀土材料作为有机催化剂可以有效的促进氧化还原反应，使用稀土催化剂对污染气体进行处理，降低空气污染程度等。

此外，一些稀土元素也可以被应用于储能系统、太阳能电池等，从而达到又不损失能量的环保目的。