金熱還原法

稀土金礦石也可用金熱還原法來制取，用金直接在大氣壓下還原稀土氧化物為稀土金屬?gòu)臒崃W(xué)上看是不可能的。但是若在過程中設(shè)法使稀土改變呈金-稀土合金狀態(tài)，并使RE2O3和生成的反應(yīng)產(chǎn)物Al2O3：0，溶解于低熔點(diǎn)的化合物熔體中，則因還原條件發(fā)生變化，還原反應(yīng)有可能順利進(jìn)行?；谶@一原理，在生產(chǎn)中曾經(jīng)實(shí)踐過多種金熱還原制取稀土金礦石的方案，現(xiàn)介紹主要的兩種：

（l）以冰晶石為熔劑的金熱還原：以冰晶石為熔劑，在石墨坩堝中熔化金的同時(shí)加入RE2O3，在不斷攪拌下進(jìn)行金的熱還原可以產(chǎn)出稀土含量大于10%的稀土金礦石，稀土回收率可達(dá)85%以上。提高還原溫度可以相應(yīng)提高合金中的稀土含量，但溫度高于1100℃，冰晶石會(huì)發(fā)生分解，造成熔劑的大量損失，并產(chǎn)生有毒的HF氣和黏性很大的渣，導(dǎo)致惡化環(huán)境，渣與合金分離困難，稀土回收率也降低。故用此法制備稀土金礦石，其稀土品位以約10%為宜，用此法生產(chǎn)稀土金礦石，金的過熱燒損比較嚴(yán)重，這是其非常大的缺點(diǎn)。

（2）在氯化物和氯化物熔體中的金熱還原：長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所提出了甩堿金屬氯化物為稀土氧化物的絡(luò)合劑，以改變?cè)现邢⊥链嬖诘臓顟B(tài)；金礦設(shè)備在開采金礦石上起到了很大的作用。用堿金屬氯化物為熔劑，以降低體系的熔點(diǎn)和改善其物理化學(xué)性質(zhì)；在740C850℃熔化金的過程中直接加RE2O3以制取稀土金礦石，爐渣可重復(fù)使用，稀土循環(huán)率可達(dá)80%以上。金礦石設(shè)備在金礦石的采礦上有著非常重要的作用。該方法的特點(diǎn)是由于采用了氟化物與氯化物的混合熔體，可使還原溫度下降到740C850℃，并起到了保護(hù)介質(zhì)的作用，故可減少金的燒損。此外用于還原的稀土化合物，既可以是氧化物，也可以是氫氧化物、氯氧化物或碳酸鹽，因而還原工藝的適應(yīng)性較強(qiáng)。此法還能通過調(diào)節(jié)原料的加入量來控制合金中稀士含量，稀土一次合金他的回收率可達(dá)7%以上。東北大學(xué)研究了在2NaF、AIF3-MqF2-NaCl-Sm（Gd）2O3體系中，810℃下通過金熱還原法制得的含Sm（Gd）2.0%～5.45%的Al-Srn（Gd）合金，Sm（Gd）2O3回收率高達(dá)90%。

金熱還原法的關(guān)鍵是熔劑的選擇，熔劑的作用：一是降低體系的熔點(diǎn)同時(shí)又能改變體系的物理化學(xué)性質(zhì)，如降低表面張力和黏度等；二是起到絡(luò)合劑的作用，使得在體系中的RE3+和Al3+與其發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，而前者是使稀土的存在狀態(tài)友生改變后者是離子被絡(luò)合，降低體系的自由焓，使還原過程向所希望的方向進(jìn)行。一旦稀土被還原，在大量液態(tài)金存在下立即同金形成合金，這種合金化作用要釋放能量供給體系，以利于還原過程進(jìn)行。

采用金熱還原法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，操作方便，不需要生產(chǎn)廠額外的設(shè)備投資和能源消耗，適用于金加工廠大量生產(chǎn)稀土金礦石，此法由于避免了二次重熔造成的約10%的稀土燒損和減少了中間環(huán)節(jié)，生產(chǎn)成本明顯降低，稀土一次合金化率可達(dá)85%以上。目前采用金熱還原制取稀土金礦石的生產(chǎn)企業(yè)已越來越多。

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