Diskusi tentang Aplikasi dan Produksi Industri Fluorida Logam Tanah Jarang [Forum Logam Tanah Jarang SMM]

Pada 29 Mei, dalam Forum Industri Logam Tanah Jarang SMM (ke-2) 2025 yang diselenggarakan oleh SMM Information & Technology Co., Ltd. (SMM), Liang Xingfang, Wakil Direktur Institut Penelitian Logam Tanah Jarang Shandong, membahas tentang "Aplikasi dan Produksi Industri Fluorida Logam Tanah Jarang."

Bagian 1: Karakteristik dan Aplikasi Utama Fluorida Logam Tanah Jarang

Karakteristik Struktural Unsur Logam Tanah Jarang

1. Skandium, itrium, dan lanthanida memiliki konfigurasi elektron luar yang sama, sehingga memiliki sifat kimia yang serupa.

2. Jumlah elektron dalam orbital 4f berkisar antara 0 hingga 14 dari lanthanum hingga lutetium.

3. Orbital 4f dilindungi oleh elektron luar, yang menyebabkan perbedaan transisi energi dan variasi struktur selama kehilangan elektron, sehingga menghasilkan sifat yang berbeda.

4. Fluor adalah salah satu unsur dengan daya oksidasi terkuat.

Fluorida logam tanah jarang menunjukkan stabilitas ikatan ion yang kuat.

Fluorida logam tanah jarang adalah senyawa yang mengandung unsur logam tanah jarang dan fluor.

1. Fluorida logam tanah jarang biner: Kombinasi langsung unsur logam tanah jarang dengan fluor;

2. Fluorida logam tanah jarang kompleks: Didoping dengan unsur lain untuk memiliki fungsi tertentu;

3. Fluorida logam tanah jarang skala nano: Menunjukkan efek ukuran dan permukaan khusus.

Fluorida logam tanah jarang biner

Titik leleh tinggi; tekanan uap rendah; kimiawi stabil dan tidak larut dalam air; memiliki sifat optik yang luar biasa, mampu mengurangi hilangnya energi keadaan tereksitasi dan secara signifikan meningkatkan efisiensi luminesensi konversi naik.

Fluorida logam tanah jarang adalah bahan penting dengan sifat magnetik, optik, dan listrik yang unik.

1. Bahan optik: Bahan kristal laser, bahan fotofungsional, bahan fluorescent, dan bahan serat optik;

2. Bahan katalis: Katalis untuk pemecahan minyak bumi dan perlindungan lingkungan;

3. Aditif untuk bahan pemoles, bahan keramik, pelumas, dan bahan anti korosi;

4. Bahan baku dan bahan bantu untuk penyediaan logam tanah jarang atau paduan.

Bahan baku dan bahan bantu untuk memproduksi logam tanah jarang dan paduan melalui proses elektrolisis garam cair dan reduksi kalsiumtermal.

Aplikasi dalam industri kelas atas dan permintaan dari industri tradisional telah mendorong pengembangan industri fluorida tanah jarang.

Ia juga menjelaskan secara rinci mengenai karakteristik dan aplikasi utama fluorida tanah jarang biner.

Aplikasi Utama Fluorida Tanah Jarang dalam Industri Tanah Jarang

1. Bahan baku dan bahan bantu untuk memproduksi logam dan paduan tanah jarang

Bahan bantu untuk proses elektrolisis garam cair: Elektrolit REF3+LiF

Bahan baku untuk proses reduksi kalsium termal: REF3+Ca

Produksi NdFeB Tiongkok mencapai sekitar 300.000 ton pada tahun 2024.

Untuk memproduksi bahan baku seperti paduan Pr-Nd, Nd, Ce, paduan Gd-Fe, dan paduan Dy-Fe, diperlukan lebih dari 5.000 ton fluorida tanah jarang.

2. Bahan baku untuk difusi batas butir bahan magnet permanen NdFeB, yaitu fluorida disprosium dan fluorida terbium, terutama dibatasi oleh paten Jepang.

Bagian II: Teknologi Produksi Industri Fluorida Tanah Jarang

Ini menjelaskan secara rinci mengenai 1. proses basah (yang telah terdaftar sebagai proses usang oleh Kementerian Perindustrian dan Teknologi Informasi (MIIT)), dan 2. fluorinasi NH₄HF₂, dll.

Berbagi pengalaman dalam pembuatan fluorida terbium:

• Campurkan NH₄HF₂ dengan oksida terbium secara merata dan tempatkan dalam cawan grafit kemurnian tinggi

• Panaskan secara perlahan dari 0-150℃, tahan pada 150℃, dan hilangkan amonia pada 300℃-400℃ (dapat kurang dari 100ppm)

• Setelah fluorinasi NH₄HF₂, fluorinasi lagi pada 600℃ dengan gas (argon + hidrogen fluorida)

• Siapkan logam terbium dengan metode reduksi termal kalsium, dengan kandungan oksigen 230ppm

Cocok untuk mempersiapkan fluorida tanah jarang dari unsur bernilai tinggi seperti skandium dan terbium

3. Fluorinasi dengan gas hidrogen fluorida

Poin-poin utama kontrol proses:

Ketebalan muatan tungku oksida tanah jarang; saluran untuk gas hidrogen fluorida; koordinasi antara rezim kenaikan suhu dan laju aliran gas hidrogen fluorida; masalah terbesar adalah kontak yang buruk antara padatan dan gas dalam reaksi padat-gas; bagaimana menjaga bahan oksida tanah jarang agar tetap bergerak untuk meningkatkan permukaan kontaknya dengan gas hidrogen fluorida.

Fluidisasi dan penggulungan.

Perbandingan teknologi produksi industri untuk fluorida tanah jarang

Bagian III: Masalah dan Arah Metode Produksi Fluorida Tanah Jarang Saat Ini

◇ Metode hidrogen fluorida, metode NH₄HF₂, dan proses basah masing-masing memiliki kelebihannya sendiri, tergantung pada karakteristik produk.

◇ Peralatan produksi untuk fluorida kering tidak sepenuhnya masuk akal, dan tingkat kecerdasannya tidak tinggi; ada fenomena penggumpalan, reaksi padat-gas yang tidak sempurna, dan penerapan fluidized bed; kontrol proses untuk ketebalan material, laju umpan gas, suhu reaksi, dan drainase uap air.

◇ Ketahanan korosi bahan lapisan

◇ Fluorida tanah jarang mudah membentuk oksifluorida pada sekitar 780℃

Fluorida tanah jarang tersebut direduksi menjadi fluorida tanah jarang dalam suasana hidrogen fluorida pada 1.700℃.

◇ Setelah mengadopsi proses dehidrasi basah + NH₄HF₂ (atau metode gas hidrogen fluorida)

Fluorinasi NH₄HF₂ + fluorinasi gas hidrogen fluorida

Fluorida tanah jarang dengan kandungan oksigen yang lebih rendah dapat diperoleh

◇ Kemurnian kimia tinggi dan sifat fisik yang luar biasa

Kemurnian tinggi (4N), kemurnian sangat tinggi (lebih dari 6N)

◇ Nanomaterial, bahan fluorida tanah jarang komposit dengan fungsi komprehensif.