金屬鑭的煉制及生產工藝主要包括以下步驟:
1. 原料準備:金屬鑭的生產原料主要有兩種,一種是氯化鑭,另一種是氧化鑭。這兩種原料都可以通過礦物加工、礦石破碎和礦石浸泡等步驟提取。
2. 預處理:預處理包括焙燒、磁選、浮選和氯化等步驟,目的是去除礦石中的雜質和有害物質。
3. 化學處理:化學處理主要是利用溶液中稀土離子的不同性質,通過萃取、萃余、沉淀和電解等方法,將鑭離子從其他稀土離子中分離出來。此外,還可以利用離子交換樹脂來純化鑭。
4. 冶煉:金屬鑭的冶煉工藝主要有短弧頂吹直接還原法和高溫還原法。短弧頂吹直接還原法是利用電爐對鑭礦進行還原,通過爐內的短弧和氧化劑來還原礦石中的鑭。高溫還原法是將鑭化合物與還原劑在高溫條件下反應,將化合物中的氧還原為金屬鑭。
5. 精煉:在提取和冶煉完成后,金屬鑭通常還需要進行進一步的精煉,以進一步提高其純度和質量。
此外,還有兩種主要的電解法用于生產金屬鑭,分別是氯化鑭熔鹽電解法和氧化鑭熔鹽電解法。這兩種方法都已實現(xiàn)工業(yè)化。在氯化鑭熔鹽電解法中,LaCl3在熔鹽中進行熔化,然后通直流電進行電解,定期加入LaCl3,保持La2O3的濃度為24%,電解溫度在900~950℃。而在氧化鑭熔鹽電解法中,主要使用氧化鑭作為原料進行電解。
這些工藝和設備都是為了實現(xiàn)金屬鑭的有效、環(huán)保和低成本生產。在生產過程中,需要注意各種工藝參數(shù)的控制,以及設備的維護和保養(yǎng),以確保生產過程的穩(wěn)定和產品質量的穩(wěn)定。