镨

镨是位于元素周期表中IIIB族，原子序数为59的金属元素，镧系元素的稀土元素之一，aw 140.9077，化合价= 3，4。没有稳定的同位素。 定义镧系金属的一种柔软的可延展的银色金属元素。它与其他镧系元素结合出现。唯一天然存在的同位素是141，它不具有放射性。但是，产生了十四个放射性同位素。它用于混合金属，稀土金属中含有5％的镨，用于打火机。包含30％镨的另一种稀土混合物用作裂解原油的催化剂。

镨的名称 Praseodymium 来源于希腊语词prasios（绿色）和didymos（成对的）。1841年, 发现镧的瑞典化学家卡尔·古斯塔夫·莫散德从含镧的矿物中分离出一种稀有的didymium土， 1874年, 瑞典地质学家波·提奥多·克莱夫证实了didymium土实际是两种元素的混合物。1879年, 勒考·德·布瓦包得兰从铌钇矿(samarskite) 中取得的didymium 土中分离出一种新元素钐，因此取名Samarium。大约又过了40多年，也就是发明汽灯纱罩的1885年，奥地利人韦尔斯巴赫成功地从“镨钕”中分离出了两个元素，一个取名为“钕”，另一个则命名为“镨”。这种“双生子”被分隔开了，镨元素也有了自己施展才华的广阔天地。镨是用量较大的稀土元素，其用于玻璃、陶瓷和磁性材料中。

镨在地球地壳中出现，平均浓度为百万分之8。 镨在矿物氟碳铈矿里的碳酸盐中普遍存在。中国和美国的氟碳铈矿占世界稀土资源的最大比重。 在经济矿床中，钕的第二大宿主是矿物独居石，它是Yangibana的主要寄主矿物。独居石矿床赋存于澳大利亚、巴西、中国、印度、马来西亚、南非、斯里兰卡、泰国和美国等古砂矿和近期砂矿、沉积矿床、脉状、伟晶岩、碳酸盐岩和碱性复合体中。LREE矿物中的氯铅矿是从俄罗斯的一个大型碱性火成岩中回收而来。

(1)镨被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中，其与陶瓷釉混合制成色釉，也可单独作釉下颜料，制成的颜料呈淡黄色，色调纯正、淡雅。

(2)用于制造永磁体。选用廉价的镨钕金属代替纯钕金属制造永磁材料，其抗氧性能和机械性能明显提高，可加工成各种形状的磁体。广泛应用于各类电子器件和马达上。

(3)用于石油催化裂化。以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催化剂，可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。我国70年代开始投入工业使用，用量不断增大。

(4)镨还可用于磨料抛光。另外，镨在光纤领域的用途也越来越广。

氯化镨熔盐电解法生产金属镨：以PrCI₃为原料，与工业纯的KC1按组成比例配成两元电解质(PrCI₃~KC1)体系，然后放入圆形石墨电解槽内进行熔化后，通入直流电进行正常的熔盐电解，并要定时定量加放PrCI₃料。电解过程中在阴极析出液体金属镨流入瓷坩埚内，并定时取出金属进行铸锭即为产品。在阳极逸出氯气，必须将其处理合格后才可排放，以保护环境。

主要的工艺过程为：

主要设备：圆形石墨电解槽(1000A)，钼棒为阴极，石墨为阳极，瓷坩埚为金属受器。如果产量大，可用陶瓷材料电解槽(如3000A)。金属镨的质量(％)：Pr≥99，稀土杂质≤1.0(Pr，Nd,Sm，Y)，非稀土杂质0.6(Fe，Si，S和P)，总RE量99。可满足市场及用户的要求。

主要矿物有独居石和氟碳铈镧矿。用钙还原无水氯化物或氟化物可制得金属镨。

1. 70g PrCl3、185g Ca在惰性气氛下彻底混合摇匀装入钽坩埚或用机动压力机将其压成圆柱体放入钽坩埚中，坩埚配有打孔的钽盖子以便通气，置于密闭MgO坩埚(d=0.0508m,h=0.1778m)中。然后放入石英管(d=0.05715m)中，管的一端熔封，另一端打磨后嵌入55/50锥形接头中。用石蜡将石英管密封在真空体系中。充入Ar(先通过热的金属铀纯化)到P＝101.325kPa，用6kW感应炉加热到550～600℃，使反应发生(钽坩埚温度突然上升为据)。5min后达到1000℃，维持13min使产生的稀土金属完全结块。冷却到室温，用水浸泡钽坩埚以除掉CaCl2、Ca，稀土金属融体保留在底部(1%～3%Ca)。

2. 在100mL镍坩埚中电解熔融的25gKOH＋10gNaOH＋2.5gH2O＋4gPr2O3+2gKClO3的混合物。镍坩埚置于300瓦的电炉中，用一支装金属箍头的玻璃温度计测量温度，粗的铂丝作为阳极稍稍浸入熔融物的液面下，坩埚作为阴极，电压4V。温度控制在320～335℃直至得到清澈的熔化物，而后形成一层发亮的黑色壳状物质，轻轻取出。350℃、380℃下进行第二次和第三次电解，得到产物。