金属铈的生产过程通常包括以下几个主要步骤:
1. 矿石预处理:
- 含铈的矿石(如独居石、氟碳铈矿等)首先经过破碎、研磨等处理,使其粒度变小,以利于后续的化学处理。
2. 浸出:
- 采用酸浸或碱浸等方法,将矿石中的铈及其他稀土元素溶解到溶液中。
3. 分离与提纯:
- 通过溶剂萃取、离子交换等方法,将溶液中的铈与其他稀土元素及杂质分离,得到较纯的含铈溶液。
4. 沉淀:
- 向含铈溶液中加入沉淀剂,使铈以化合物的形式沉淀出来,如草酸铈、碳酸铈等。
5. 灼烧:
- 将沉淀后的化合物进行高温灼烧,使其分解得到氧化铈。
6. 还原:
- 使用还原剂(如钙、镁等金属)在高温下将氧化铈还原为金属铈。
7. 精炼:
- 对得到的金属铈进行精炼处理,以进一步提高纯度和质量。
例如,在某稀土生产厂中,先将氟碳铈矿破碎至一定粒度,然后用盐酸进行浸出。浸出液经过多级溶剂萃取,分离出含铈的溶液。接着加入草酸沉淀剂得到草酸铈沉淀,经过灼烧得到氧化铈。最后用金属钙在高温熔炉中还原氧化铈,制得金属铈,并通过精炼步骤去除残留的杂质,得到高纯度的金属铈产品。