稀土金属制备与提纯工艺现状

1、1991年第2期稀有金厲材料与工程 1 稀土金属制备与提纯工艺现状龙克昌（湖南稀土金属材料研究所）摘 要本文详细地介绍了经离子交换或液-裁萃取法相互分离之后，由稀土氧化物制成 稀土金属的制备与提纯工艺现状，并着重叙述了美国埃姆斯实验室在制取高纯稀土 金属方面的工艺现状和所达到的某些技术指标。关词：稀土金属 稀土金属制备 稀土金属提纯1991年第2期稀有金厲材料与工程 # 1991年第2期稀有金厲材料与工程 # .cnki.nct一、前言稀土金属是元素周期表niB族中的 Sc, Y和La系等17种元素的总称，常用 R或RE表示。稀土金属的性质非常相近， 使分离与提纯工艺极其复杂，不容易获得离 纯

2、度的单一稀土产品。目前，采用离子交换 或液-液萃取法相互分离之后，稀土氧化物 纯度对元素周期表中大多数元素来说达到 99.9%T9.999at.%,除了 0 之牛,其主要 杂质是其他稀土元素和Ca, Si/ Fe, Cu, Al, Na之类常见金属芫索。然而，由稀土 氧化物制成稀土金属之后，其纯度仅为 95%-99.9at.%0很显然，在稀土金属制备 和提纯社程中，不可避免地将某些杂质带入 稀土金属中（或者说0还没有完全清除 掉）。一般说来，"防止一种杂质元素进 入稀土金属中要比从稀土金属中清除这种杂 质元累容易得多。”当一种杂质元素一旦进入 稀土金厲内.要清除这种杂质元素是十分困

3、难的，也就是说“一盎司的预防费用相当于 一猜的净化处理费用”。在稀土金属的 制备和提纯过程中，首先考虑的主要问题是 如何防止稀土金厲受到环境的污染。稀土金属中的杂质一般可分成三 类：）丄關系元索杂质；2.磁性过渡族 金厲杂质；3.间隙杂质。稀壬金属中允许 哪种杂质或哪种杂质的含需要控制，完全 取决预定的用途，然后按照各种不同用途提 出相应的制备或提纯方医。在当今离技术迅 速发展的时代，进一步提离现有工艺技术水 平，研宪新的稀土金属制备和提纯工艺，成 为稀土金厲生产厂家和研究工作者的迫切问 题。我国应该利用稀土氏源的优势重点开展 高纯单一稀土氧化物和稀土金属的新工艺和 新技术研究，努力赶上或超过

4、世界先进水 平，以优质稀土金厲为新型功能材料的开发 提供雄厚的物质基础。二、稀土金属制备金属热还原法和熔盐电解法是从高纯单 一稀土氧化物中制备稀土金属的两种基本方 法。采用这两种方法时，最常用的是将稀土 氧化物制成稀土卤化物后，然后将卤化物还 原成稀土金属，而不是直接还原稀土氧化 物。宜到目前为止，采用金属热还原法已生 产出纯度较高的稀土金属，而熔盐电解法只 限于生产少数低熔点稀土金属（如La, Ce, Pr和Nd）,因此，金属热还原法仍是 制取稀土金属的主要方法。1.金H热还原法sscrved. http：/：Avw1991年第2期稀有金厲材料与工程 # 2期稀土金厲制备与提纯工艺现状5金属

5、热还原法有氛化物还原，氯化物还 原和氧化物还原等三种方冶氧化物还原法 只限于离蒸气压的某些稀土金属，即Sm, Eu, Tm和Yb。其余稀土金属均可采用氛 化物还原法（这是目前最常用的方法）或氯 化物还原法制取。/）稀土鼠化物的Ca热还原法一般情况下，Nd, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Lu, Y和Sc均用此法进行制 备，同时，用此法也能制取高纯度（纯度 99.9%）的La, Ce, Pr等单一稀土金属。稀土氟化物Ca热还原法的化学反应式 为：2RFj+3Ca 丨400也 2R+3CaF2通常在Ta堆埸中将Ca颗粒与稀土氛 化物相混合"在Ca过虽大约10%的情况 下，将Ca

6、+RF）装入抽真空后充入情性气 体（He或A"的感应炉或电阻炉中，将温 度升至】450C或稀土金属的熔点（甚至更 高的温度）使不溶混的CaF?熔体浮在熔融. 稀土金属的上部。冷却至室温后、熔渣和稀 土金属很容易分离。所还原的这种稀土金属 含有Ca、某些第化物和T%这些杂质，对 于La, Ce, Pr和Nd用真空熔炼法除去， 对于 Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Lu. Sc 和 Y则用真空熔炼加蒸g的方法清除掉。在采用稀土第化物Ca热还原法制取稀 土金属时，稀土H化物和Ca的纯度与其产 品质量密切相关，因此，稀土氛化物制备方 法的选择是冶金学家特别注意的问题。现将 三种稀土氛

7、化物制备方法介绍如下：R"（水溶液）十3HF （水溶液）- RF3I +3H*（1）（其中 R*由 R2O3+6HC1-* 2RC13 6H2O 制取） R2O3+3NH4HF2 ZF2RF3 +3NH3+3H2O（2）R2O衣HF （气体）Z2RF3+3H2O（3）© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Pi前两种方法主要在工业上采用，而第三 种方法由美国埃姆斯实验室所采用。反应 （1）的主要缺点是要完全清除H2。是十分 困难的，残余的HQ将保留在稀土金厲 中，这是使稀土金属中H和0含离的主 要原因之一。反应（2）可以生

8、产岀实质上 不含HqO的稀土金属产品，但由于反应转 变不完全，在RF3中还有某些残余的 ROF。此外，如果采用反应（2）制备氛化 物，在NH4HF2中含有相当多的杂质Fe, 实际上要制取Fe含*低于200ppm的稀土 金属是不可能的。采用无水HF气体直接氛 化处理（反应3）可以制取最优质的稀土氛 化物，但稀土氛化物中仍然含有可能以 ROF形式存在的0杂质200ppm左右。不 管采用哪种反应，氛化物中的0含，都 可以通过在Ar-HF混合气体中熔融氛化 物，并按每20g RF3保温60min左右降至 lOppm以下。这种氛化物在空气中不吸 收H2O, O2, 2和C6,其性能十分稳 定。另外，由于

9、Ca是活性金属，有可能使 Ca中的0, N, C等大多数杂质都进入稀 土金風中，因此，Ca需要特殊的处理。在 工业上，常用“三次蒸留”的Ca作还原剂， 而不作进一步提纯处理。而美国埃姆斯实验 室在799.93Pa的He分压下重新蒸tg处理 提纯这种Ca,并将Ca保存在充He的密封 干燥箱内，以避免Ca与空气和H2O迅速 反应。美国埃姆斯实验室的这种专门处理也 可说明其稀土金属产品与常用工业稀土金属 产品之间杂质含量差异大的原因（表1 和表2）。从表1和表2中可以看出，常用工业稀 土金属材料与埃姆斯实验室稀土金属材料之 间非金属杂质含*相差10至100倍，因 此，要生产岀优质稀土金属必须有额外的

10、生 产工序和谨慎的专门处理方法。此外，埃姆 斯实验室的稀土氧化物原料中磁性稀土杂质 总H （Mag R）必须低 T 30 al.ppg同样，单一非磁性稀土杂质含量也必须保持 在合格的水平，每个杂质一般低于10 atppmo«1四种工业纯Gd （未O）和美ED埃姆斯 实验書（经的化学分析结果 （浓度以Mppm哀示）杂质公司A公司公司C1埃姆斯实验室样品I1样品沪H11 10028 00015 6005 450311C2 9502 7909001 000236N46095027039011012 80014 20024 60026 500472F209010型0450<25Na12

11、200300Mg<5< 1003200Al38200304Si5101 300702Ca403008no<2Ti0<153051Fe10020014no21Ni2010013143Y3201702 000200La12060700242Ce1 20042052<1Pr431002<1Sm0v41700<1Dy810150B0<1Ho2212010Ta4 1201 940907 8005£：Mu，r1 244355871947at.%96.4594.0595.2595.7599.89a还含有K<80和Tb 20或悔绵狀物生产岀来，其

12、比表面积很大，在 用电弧熔煤凝固成铸锭之前，这种稀土金属 产品容易受到污染。目前，美国埃姆斯实验 室已以有限的规模采用氯化物还原法生产稀 土金属。Li用作还原剂，当Li蒸气与RC13 接触时，稀土氯化物还原成稀土金属。这种 方法的效果好坏取决于反应前RC1?和Li 的蒸tg提纯，但当LiCl从稀土金属中蒸憎 出来时，在蒸馆过程中所带入的污染物都会 进入稀土金属中。但对于Dy, Ho和 Er来说,.氯化物还原法看来的确优于氛化 物还原法。表2三种工业純Tb （二种经荼馈，一种未1«）和类国埃蝎祈实W*Tb的化学分析结果（浓度 以就四1!1炭示）杂质公司A公司D，（经蒸烤）埃姆斯实验室

13、（经蒸馆）样品l1（帕样品2（经 KW）H7 4006 80022 200945CN.AbN.AbN,Ab132N8108 0001 07091O10 90028 80034 4Q0665Fe156117S14La200120351Ta5 0009011Mag.R688611217at.%<97.53<95.59v 94.20<99.81b 还含有 K<70. Mn 10 和 Zn 30c 还含有 Cl 60, Mo 10t Nd 20 和 Th 14d 还含有S 40. K 20, Co 61, Cu 11, W 11 和Pb 142）稀土氯化物Li还原法这种方法的主

14、要优点是工作温度很低, 稀土金JB很少受到金厲容器的污染或完全不 受到污染，不需要进一步真空熔炼或蒸<8。 这种方法的主要缺点是稀土金属产品以小块1994-2011 C nina Academic Journal Electronicb N.A表示不存在杂质。3）稀土氧化物还原法这是生产稀土金厲的最简单的金属热还 原法。易挥发性稀土金属的氧化物（Sm, Eu, Tm和Yb）与La或其他非挥发性金 属（如混合稀土金属，Th, Zr和Al） 起 加热时，稀土金属氧化物与还原金厲发生下 列化学反应：RA （S）也逊（P S （0）t.isning House. All rights reser

15、ved. ftttp:"wwwcnkia只有25种元素（H, N, 0）采用真空熔融 法分析）采用半定质谱测定法分析。任 何样品中只有含离于】oo at.ppm的杂质 才在表中列出。反应之后，易挥发的稀土金属蒸傭出来， La?。留下来。在原则上，工业制备的稀土 金属应该接近埃姆斯实验室制备的稀土金 属，但由于埃姆斯实验室对生产工艺细节特 别注意可能使所生产的最终产品纯度有很大 差异。1熔盐电解法虽然熔盐电解法广泛用于制取大量混合 稀土金属和部分单一轻稀土金属及稀土合 金，与金属热还原法相比，它具有经济方 便，不用还原剂，并可连续生产等优点，但 就制取单一纯稀土金厲来说，从稀土氯化物

16、熔盐电解法体系中只限于电解制取熔点较低 的前四种金属，即La, Ce, Pr. Nd, 而熔点较高的稀土金属（Sm, Gd, Dy, Y）又只能在氛化物熔盐法体系中电解氟化 物制得。直到目前为止，最纯的电解稀土金 属仍然没有用金属热还原法制取的稀土金厲 那样纯，电解稀土金属中常含有大量的 H, C, 0和F等杂质。表3中列岀了 Ca热还原法和熔盐电解法所制取的Ce中 杂质含量。C可能来自阳极（石墨电 极），还有些c也可能来自电解液；0和F 主要来自电解液。另外，在电沉积过程中，电解槽温度低 于稀土金属的熔点时，阴极上以树枝状沉积 的稀土金属夹杂有电解质，故以固态沉积的 稀土金属（树枝状）的氛化

17、物含量要比以液 态收集在阴极的稀土金属高5至10倍。H 杂质的来源目前还不清楚，但在电子束熔炼 过程中，H含量粘随F含量一起降至合格 的水平。为了使电解稀土金属的纯度接近金 属热还原法所制取的稀土金属，咱从1875 年Hillebrand和Norton采用熔盐电解法成 功地制取La, Ce和Pr/Nd混合金属以 来，已作过了大量的研究工作，并取得了不 同程度的成功，但过去的研究工作主要集中 在降低某种杂质的含量，而不是对整个电解 工艺进行综合性研究。Gd电解精炼的 的成分而变化：采用LiF-GdFs电解液制 取岀针状树枝状晶；添加LiCl到LiF-GdF3 电解液中制取出片状树枝状晶；LiF-

18、 BaF2-GaF3电解液制取岀块状树枝状晶。 虽然Gd树枝状晶的形状发生了变化，但 Gd的纯度或树枝状晶生长时所夹杂的策化 物量并没有显著差异。从目前的发展趋势来 看，在采用当代最好的真空技术（超高真空 度）和高纯惰性气体的同时，还要采用Pt 阳极，Ta阴极及Ta电解槽以减少C的污 染，并釆用RFj, LiF或其他氛化物（该金 属氟化物和碱土金属鼠化物）之类不含O 的高纯熔盐作为电解液以减少O的污染， 除此之外，电解稀土金属还要采用电子束熔 炼进一步提纯，对于某些易挥发的稀土金属 来说，也可以用真空蒸3取代电子束熔炼作 进一步提纯。炭3 Ca热还原法和熔赴电解法 所制取的Ce中杂质含杂质杂质

19、含 (wt.ppm)Ca热还原法制取的Ce熔盐电解法制取的CeH230Li<0.00120C4100N7无数据044160F15100400 （怙计值）Mg<0.0140Al<0.1<100Ca<0.540Fe270Cu210Mo<0.2760Ta8W<0.420三、稀土金属提纯最新研究结奧表明舛枝状晶的形状随电解液的稀土金属一般按其物理性能选择进农步提采网金属热还原法和熔盐电解法所制取纯的方法。高蒸气压的稀土金属采用升华提 纯，中等蒸气压的稀土金属采用升华或蒸储 提纯，只有蒸气压很低的稀土金属才在高温 下采用真空熔炼提纯。大约一半稀土金属 （具有较低

20、蒸气压）适合于在真空状态下或 在惰性气体中进行固态电迁移法提纯。 采用固态电迁移提纯法在清除如O, N, C 之类间隙杂质方而是十分有效的。美国埃姆 斯实验室采用区域熔炼与固态电迁移法相结 合制成了目前两种最高纯度的稀土金属Nd 和Gd,其纯度对于所有杂质元索来说分别 为99.97at.%t和99.94at.%,而只对于金属 杂质元素来说，Nd和Gd的纯度分别为 99.992at.%和99.998at.%,但这种超离纯稀 土金属Gd样品价格高达3000美元/克左 右，因此，超髙纯祐土金属的制备目前还处 在试验阶段，只能提供小样品用于性能测 试。1.真空熔炼真空熔炼用于清除金属热还原之后残余 的

21、挥发性杂质一- Ca, F （以CaF?或RF3 存在）和H。根据所提纯的稀土金属量， 将稀土金属加热到1450-1900C （比稀土 金属熔点高100 1000C ）,保温15min至 几个小时。熔炼温度取决于稀土金属的蒸气 压一易挥发性金属（如Sm, Eu, Dy, Ho和Er）采用较低的熔炼温度，在Ar气 中进行电弧熔炼，以降低在熔炼过程中的金 属损耗。一般将稀土金属（Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Gd, Tb 和 Lu）放入 Ta 堆 塀中进行电子束熔炼或髙频感应熔炼和真空 电弧熔炼。Ta在液态稀土金属中的溶解度 随着稀土原子半径的减小和温度的升高而增 加，一般在La中

22、Ta的溶解毆最少，Sc中 的Ta溶解:最多。由于Ta在稀土金属中 的溶解度在熔点时一般很低，Ta在熔融稀 土金II中保温一段时间后（对于La, Ce, Pr和Nd来说，正常尺寸的铸锭保温4h左 右）以树枝状晶在堆竭侧壁和底部析出，然 后将Ta堆埸和树枝状晶Ta 一起去除掉。用Ta堆埸熔炼提纯La, Ce, Pr, Nd时. 析岀的Ta含量（以at ppm计）：对La为 4 ppm, Ce 为 6ppm, Pr 为 lOppm, Nd 为 llppm。而美国埃姆斯实验室真空熔炼的上 述四种稀土金厲杂质含量： H 100OOppm, C 40BOppm, N 580ppm, O 300400ppm

23、, F 20HOppm, Ta 5lOppm, 其余杂质v ITOppm。另外，采用蒸憎或升华也可以清除Ta.2.蕉铜-升华蒸锂-升华工艺主要用于清除稀土金属 中的 Ta<> 如 Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Lu, Sc 和Y之类稀土金属在熔点时溶解大量的 Ta,但由于这些稀土金属有足够高的蒸气 压，采用蒸锢或升华可以去除Ta杂质。另 牛Sm, Eu, Tm和Yb也可以进行升华直纯。某些挥发性稀土金属（Sm, Eu, Dy, Ho, Er, Tm,. Yb和Sc）的碳化物，氮化 物和氧化物的蒸气压相当低，这些杂质倾向 于保留在残渣中，因此，经升华可以清除 C, N, O

24、及Ta等杂质。升华速率一般相 当低，即1 4g/h,而批楚生产时为0.5 -1 kg/h （由于Sc的质最轻，其升华速 率只为0. 1煌/h）。蒸锢过程的真空度维 持在】.333x （ 10-6-10-7） Pa,而工业上 所用的真空度一般不趙过1.333X 10-4Pa, 因此，常以100-500 g/h的速率进行升 华或蒸惚，其产品的间隙杂质含量也髙得多 （表4）。但Ta含量一般降至10 at.ppm以 下。Gd, Tb, Lu和Y等中等挥发性稀土 金属一般在1575-1725V进行蒸锢（Gd, Tb和Y）或升华（5）。但由于RO化合 物在高于1650C的温度下明显地挥发，在 蒸锢或升华过

25、程中对于这些稀土金属中的 O杂质没有任何提纯效果。蒸锢或升华是 在1.333x （ 10-6-10-7） Pa的真空下进行 的，其速率为1 一 1.5 kg/h。蒸锢提纯的 稀土金属杂质含董列于表5中，并将这些稀Wishing House All rights reserved. http:，Avwwcnki.nct（ X iiina .Academic J0irn：；l Electrorucr 7 稀有金属材料与工程2期属，对于易挥发稀土金属不太适用。采用区 约3mm;长度约150mm) 15O5OOh。在 >4-2011 China Academic Joumal Electroni

26、c Publishing House. All rights reserved, nt土金属按照基于挥发性而选用制备和提纯方 法分为三组。除了易挥发稀土金属（Sm, Eut Tm和Yb）之外，这些稀土金属的纯度一般与真空熔炼或蒸锢升华和将这两种工 艺相结合所提纯的稀土金属大致相同。聂4工业荼和埃姆斯买的Dy和必的非金厲杂战含（Watppm为单位） 杂质DyEr公司A埃姆斯 实验室公司D埃姆斯实验室H5 31096532 000166C2 370108N.Aa153N520121 14012014 200398121 000231,F4 100noN.AB44a N.A表示不存在杂质«

27、 5或升华所提範的稀土金厲杂质» （含ftU atppm >示）杂质易挥发性金属（Sm Eu Tm Yb）挥发性金貳(Dy Ho Er Sc)中等拝发性金IT（Cd Tb Lu Y）H5002 000150-950310-950C701 30050150130240N< 1022010-401090O80670220400300 T 100F<11030-12C1030Ta< 120< 12i< 110听為比<110< 110< 110a稀土氧化物还原加升华处理b稀土気化物还原加升华处理c稀土氛化物还原加蒸憎处理（其中Lu用升华处

28、理）另外，采用分傷柱进行连续的蒸您或升 华或者蒸谓-升华的综合工艺也已经制取出 纯度更离的稀土金属。例如用分惘柱制成的 Eu纯度达99.98%03、区域熔炼区域熔炼只适合于挥发性较差的稀土金 域熔炼法时，狭窄熔区沿长约20cm和直径 约0.8cm的金属捧移动。易溶于液相的杂 质往熔区移动方向迁移，而难熔于液相的杂 质沉积在熔区移动之后的固相表面上。反复 地进行10-20次区域熔炼之后，各种杂质 都倾向于分别聚集在金属棒网端。难熔性杂 质聚集在金属捧的始端，而易溶性杂质聚集 在金属棒的末端。间隙杂质H, O和N向 金属棒的始端迁移，而金属元素杂质和碳随 着熔区向金属棒的末端迁移。因为金厲棒两 端

29、的杂质含量很高，因此，两端的金属材料 不能使用。如果真空度足够高，或He气足 够纯，在区域熔炼过程中不可能带入较多的 杂质，那末金属棒的中间部分一般比原料较 纯。再采用双重区域熔炼法熔炼这种较纯的 稀土金属，将使金属杂质含量降至 <1 al.ppm。双重区域熔炼法就是切取两 根区域精炼棒的中间部分（为棒材的一半左 右），并加工成新的金属棒，然后再区域熔 炼这根新的金属棒.这根金厲棒的中间部分 （为棒材的一半左右）的每种金属杂质含量 应该小于1 at.ppm0据报道，在制取超高 纯稀土金属材料方面目前已取得了重,大的进 展，稀土金属纯度将会突破99.99 al.%, 并接近99.999 a

30、t.% （即所有杂质含为 10 at.ppm）o Gd 以 15.2 cm/h 速率区域 熔炼2Q次之后，Gd律中各种杂质的分布 状况发生明显的变化（表6（力）。从表6中 看出，区域熔炼对清除O, N, C和H等 杂质并不特别有效，而对清除某些金属 （Zr除外）杂质是十分有效的。4、电迁移提纯目前，最纯的稀土金属是绎区域熔炼 后，再采用电迁移法提纯制备的。区域熔炼 之后，把直径为0.8cm的棒材中间部分加 工成直径为0.3cm的棒材，然后采用电迁 移法提纯。在电迁移提纯时，强大的直流电 流（2OOA/cm2）,在低于金属熔点100 一200匕的温度下通过-根细长的棒（直径2期稀土金属制备与提纯

31、工艺现状 9cnki.nct*6 Gd原料和区械熔炼后的杂质分布状况杂质沿Gd W不同位11的杂験含(ii.ppmM ppm)1/4处丨/2处)/4处末嵐0688J70)i 3751140688J70)481|4950l51Ju卷82 O28I13JI S6O(IO)1 248(81 092171 092(7)n1 092(7|24267何33|J33(312如3X3Wc.393223262314406550V420Fe10<0.110.25440W5<1<1<1<13】Cu2<0.20402(200Al4<002<0.20.9530Si2<

32、;0.2<20.8<130Ti2<0 2<0.60.939Cr2<0.2<0.2<02215Ni0.8<0.030.1<020.413Zr961610)4“ 21电迁移过程中，许多杂质在电场的作用下往 金属棒的一端迁移。就稀土金属来说，间隙 如质C, N和0往阳极方向迁移(H经蒸 发清除掉)，同时许多金属杂质往阴极方向 迁移，但某些杂质在电场梯度作用下并不迁 移。如Mn, Fe, Co, Ni和Cu之类过渡 族金属将相当迅速地迁移，除了间隙杂质之 外，对这些杂质元素也获得了良好的提纯效 果。一般说来，电迁移法所提纯金属的间隙 杂质含*要比区

33、域熔炼法低得多。还研究了这些高纯稀土金属的电性能和磁性1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved超高真空度(l333x 10'8Pa以上)或 超纯惰性气体是使区域熔炼法和电迁移法获 得成功的必要条件。此外，原材料越纯，最 终产晶的极限纯度也越高。电迁移法的主要 缺点是只能提纯少量的样晶.所需的生产周 期也很长。此外，由于蒸气压的问题，几种 稀土金属采用电迁移法提纯是十分困难的。 Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Gd, Tb 和 Lu 等稀土金属已采用电迁移

34、法获得提纯，并且 能。Dy, Ho和Er等中等挥发性稀土金属 也可以采用电迁移法进行提纯，但Sm, En, Tm和Yb等蒸气压很高的稀土金属就 不可能采用电迁移法进行提纯。美国埃姆斯实验室瘠用电迁移法提纯某 些稀土金属后，其杂质含量接近间隙杂质的 检测极限( 1 wt.ppm),但按照at.ppm 浓度，这些稀土金属仍然含有150 ppm 的 H, 12 ppm 的 C,11 ppm 的 N, 和10 ppm的0。另外，美国埃姆斯实验 已采用电迁移法制备出Sc, Gd和Lu偉单 晶。并用区域熔炼降低金属杂质含議后，再 采用两次电迁移提纯降低间隙杂质含谯制取 趙纯稀土金解(表7).金属Gd的电阻

35、率 (730)是目前报道最高的数值。»7区爆焙体后经两次电迁移 所制取的秸土金属稀土金厲稀土金属纯度(汎)T(K)对于所有元索来说对于金厲元Nd99.9799.992511.5.Gd99.9499. 99H7304.25、激光提纯法最近，日本科学家所开发的澈光提纯法 也是一种提取高纯稀土金属的最肴效方法， 他们已在试验室成功地将Nd中的Pr从 1.5%降低至0.09%,而且还可以制得杂质 更少的稀土金属。这种名为激光提纯和选择离子化法 (Laser Purification and Selective Ionization)是日本科学技术厅金属研究所 与日本钢铁公司的科学家开发的。先

36、用电子 束使真空室内的稀土金属蒸发，然后用激光 照射金属蒸气。只要对澈光波长作简单的调 整，就能提纯任一种稀土金属。不过，在当 前的试验中，日本科学家致力于Nd提纯, 因为从Nd中分离杂质Pr是最难的。激光提纯的实质是，采用波长与基体金 属电子波长相同的激光将原子激发到更高的 量子状态。不过，仅是基本金属元素被激发 http:/佩w并处于离子化状态，而后用电场使离子化原 子都复原到不含杂质元累的正常原子状态, 这样就把它们分离了。稀土金属激光提纯法尚处于试验室阶 段，为了获得工业应用还有一些工作要做, 例如应开发功率更高的澈光器，以便能连续 工作，要创建没有杂质的真空度更高的真空 室。激光提纯的高纯稀土金属的首批应用是 在电子工业领域，用于制造诸如薄膜和丸磁 记忆件之类的产品。四、结 论虽然稀土纯金属可以通过常规的化学处 理和冶金工艺制备出来，但由于在纯金属制 备过程中，否可避免地带入某些杂质，采用 不同生产工艺所制备的稀土金属纯度存在着 巨大的差异，只有不断地改善现有的稀土金 属制备和提纯工艺，并进行严格的质量管理 才可能大幅度地提高稀主金属的纯度。不 过，纯度较低的稀土金属和纯度相当高的稀 土金属都可以采用真空熔炼，蒸懈-升华, 区域熔煤或电迁移等方法进一步提纯。一般 说来，原材料越纯，所制取的最终产品也越 纯。区域熔炼在清除某些