13709-46-1 / 氟化鐠的應用

背景及概述^[1][2]

金屬鐠(Pr)材料是輕稀土金屬中的產品之一。因為它具有獨特的理化性質，所以在稀土永磁，儲氫材料，有色金屬及合金，發火合金，鋼和鐵等領域中的應用不斷發展，其前景十分看好。20世紀50年代中期，我國開始對金屬鐠的研制。60年代該金屬逐步走向工業化生產，并向市場提供了小量產品。70年代生產金屬鐠的主要工藝技術是用氯化鐠熔鹽電解法，并為國內一些冶煉廠所使用，且產量增長較快，可滿足市場及用戶的需求。80年代初期，由于用氧化鐠熔鹽電解法制備金屬鐠的研究成功，所以增加了該金屬的生產方法，并且具有較為先進的工藝技術。

目前，上述兩法均可在工業生產中使用。90年代以來，隨著金屬鐠的應用發展及市場的需求，其品種、產量及質量也是不斷提高和發展。特別是在新材料如稀土永磁，儲氫材料等領域更加有發展前景。我國是世界上稀土資源最豐富的國家。據已查明的工業儲量約4300萬t(REO)，居世界首位。其中鐠資源約300萬t，比任何國家都多，這是我國的優勢，也為今后我國持續發展金屬鐠生產提供了堅實的物質基礎。

氟化鐠為金屬鐠的氟化物，分子式PrF₃·2H₂O=233.93，綠色六方晶體。相對密度6.14，熔點1370℃(無水鹽)，沸點2327℃(無水鹽)。不溶于水，與濃硫酸作用放出氟化氫氣體。由鐠鹽溶液與氫氟酸相互作用而制得。

應用

氟化鐠是金屬熱還原法制取單一稀土金屬的重要原料，也可用于制備有機玻璃鍍膜等。其應用舉例如下：

1. 制備一種單向透視玻璃。包括玻璃內層和玻璃外層，玻璃內層和玻璃外層之間設有單向玻璃層，玻璃內層、玻璃外層和單向玻璃層直接或間接地通過PVB膠片層粘結，單向玻璃層為多層玻璃，多層玻璃內部或外表面上間隔設有共計兩層的單向反射膜；單向反射膜為高聚物復合膜或氟化物鍍膜，氟化物鍍膜為氟化釔或氟化鐠的鍍膜，制備的單向透視玻璃具有良好的單向透視效果，正面透過率較低，反射率較高，反面透過率較高，反射率較低。

2. 制備一種鏑金屬合金。按重量百分比計，該合金成分為10%~50%鏑及50%~90%釹或50%~90%釹和0%~30%鐠；采用電解方法制備，以金屬鎢或鉬作陰極，以石墨作陽極，以10%~65%的氟化鏑、15%~20%的氟化鋰，以及15%~70%的氟化釹或15%~70%的氟化釹和0%~30%氟化鐠作電解質，以10%~65%的氧化鏑，以及35%~90%的氧化釹或35%~90%的氧化釹和0%~30%氧化鐠為原料，在熔鹽狀態下電解，陰極上析出鏑的合金，經收集澆注成錠。

本發明解決了利用電解法生產鏑金屬合金時鏑含量不能突破10%(重量比)的工藝技術問題，使鏑含量可以控制在10%~50%(重量比)內，實現連續的大量生產。

制備^[5]

碳酸氫銨轉型氟化法制備三氟化鐠根據下列反應式：

稱取一定量氧化鐠加入6N鹽酸加熱至氧化物全溶，過濾配制成濃度約為100～50g/l(按Re₂O₃計算)的稀土氯化物溶液，控制pH值在1～2之間。取適量上述溶液于塑料燒杯中，攪拌下加入濃度為0.16g/ml的碳酸氫銨6.5ml，析了沉淀后，加入20ml水，加熱靜置分層，移去上清液，用此方法洗滌3～4次。充分攪拌下加入適量40 HF，繼續攪拌數10分鐘，水浴加熱至60℃，過濾洗滌兩次。

將沉淀物定量轉移到玻璃燒杯中。靜置陳化，移去上清液，沉淀物于150℃干燥至恒重，然后進行稀土收率計算和其它分析測試。用碳酸氫銨轉型制備的氟化鐠分子組成為PrF₃·0.34H2O，且結晶度好，顆粒平均粒徑為7.2 m 。碳酸氫銨轉型制備氟化鐠的最佳工藝條件為：每0.5克氧化物氫氟酸用量0.5毫升，稀土濃度為100～150克/升，反應溫度60℃。

用碳酸氫銨轉型制備氟化鐠的新工藝比用氫氟酸直接氟化法的舊工藝沉降速度快，易過濾洗滌、稀土收率高(可達99%以上)。若采用碳酸氫銨轉型法新工藝進行工業生產，則將會縮短生產周期，降低成本，減少環境污染。因為廢液中的F^-可部分形成NH4F以銨鹽形式排出，這對提高經濟效益，保護環境具有重要意義。

主要參考資料

[1] 化學物質辭典

[2] 林河成. 金屬鐠的生產及其應用發展[J]. 金屬世界, 2007 (2): 52-55.

[3] 劉杰.一種單向透視玻璃.CN201720186749.9，申請日20170228

[4] 陳春生.一種鏑金屬合金及制備方法.CN03133598.5，申請日20030606

[5] 王亞軍, 劉前. 氟化鐠的制備條件及組成研究[J]. 內蒙古石油化工, 1998, 24(2): 12-15.