logo
Лекции по МРМ

5.1.9.4.5. Восстановление самария, европия и иттербия из оксидов

Лантанотермический метод. Восстановление оксидов самария, европия и иттербия лантаном проводят в вакууме с одновременной дистилляцией образующихся металлов, которые имеют более высокое давление пара, чем лантан:

Sm2O3 + 2 La = 2 Sm + La2O3 (5.10)

Восстановление ведут в высоком танталовом тигле, в верхней части которого установлен охлаждаемый воздухом медный конденсатор. Смесь оксида с лантановой стружкой (взятой с избытком – 20 %) помещают в танталовый тигель, нижнюю часть которого нагревают в вакуумной индукционной печи до 1400 °С. В процессе нагрева поддерживают вакуум не ниже 1,33·10-2 Па. Начало возгонки сопровождается резким падением давления (до 1,33∙10-5 Па), так как испаряющиеся металлы активно поглощают к остаточные газы. Конденсацию ведут при 300 - 400 °С. В ном случае металл получается в форме крупнокристаллической корки. При более низких температурах образуется порошкообразный металл.

Получаемые самарий, европий и иттербий практически не содержат тантала и лантана. Содержание примесей С, N, О и Н не превышает 0,01 %. Вместо лантана в качестве восстановителя можно использовать церий или мишметалл.

Карботермический способ. Способ включает две стадии:

1) восстановление Ln2О3 углеродом при 1600 - 1700 °С с получением карбида:

Ln2О3 + 7 С → 2 LnC2 + 3 СО (5.11)

2) диссоциацию карбида в вакууме с возгонкой лантаноида:

LnC2 → Ln + 2 С (5.12)

Метод применяют для получения самария, европия и иттербия, которые отличаются относительно низкими температурами кипения (1900, 1400 и 1430°С соответственно).

Процесс ведут в графитовом тигле, куда загружают брикетированную смесь оксида с углеродом (сажей), взятым с 10 %-ным избытком. Тигель помещен в вакуумную печь, нагрев индукционный.

Первую стадию ведут при разрежении в печи 13,3 Па при 1600 - 1700°С, выдерживая шихту при этой температуре ~3 ч. В результате получают карбид лантаноида. Вторую стадию проводят при остаточном давлении 0,13 Па и температуре 1600 - 1900 °С. В результате диссоциации карбида самарий летит и осаждается на охлаждаемом конденсаторе, изготовленном из тантала или молибдена. Полученный этим методом самарий содержит, %: С 0,05; О 0,1; Н 0,035; N < 0,1.