金属镧的炼制及生产工艺主要包括以下步骤:
1. 原料准备:金属镧的生产原料主要有两种,一种是氯化镧,另一种是氧化镧。这两种原料都可以通过矿物加工、矿石破碎和矿石浸泡等步骤提取。
2. 预处理:预处理包括焙烧、磁选、浮选和氯化等步骤,目的是去除矿石中的杂质和有害物质。
3. 化学处理:化学处理主要是利用溶液中稀土离子的不同性质,通过萃取、萃余、沉淀和电解等方法,将镧离子从其他稀土离子中分离出来。此外,还可以利用离子交换树脂来纯化镧。
4. 冶炼:金属镧的冶炼工艺主要有短弧顶吹直接还原法和高温还原法。短弧顶吹直接还原法是利用电炉对镧矿进行还原,通过炉内的短弧和氧化剂来还原矿石中的镧。高温还原法是将镧化合物与还原剂在高温条件下反应,将化合物中的氧还原为金属镧。
5. 精炼:在提取和冶炼完成后,金属镧通常还需要进行进一步的精炼,以进一步提高其纯度和质量。
此外,还有两种主要的电解法用于生产金属镧,分别是氯化镧熔盐电解法和氧化镧熔盐电解法。这两种方法都已实现工业化。在氯化镧熔盐电解法中,LaCl3在熔盐中进行熔化,然后通直流电进行电解,定期加入LaCl3,保持La2O3的浓度为24%,电解温度在900~950℃。而在氧化镧熔盐电解法中,主要使用氧化镧作为原料进行电解。
这些工艺和设备都是为了实现金属镧的有效、环保和低成本生产。在生产过程中,需要注意各种工艺参数的控制,以及设备的维护和保养,以确保生产过程的稳定和产品质量的稳定。