Interaction of rare-earth fluorides with metals in a molten sodium fluoride-zirconium fluoride mixture

Abstract

The paper presents the results of investigations of the interaction of rare-earth fluorides with metallic sodium and zirconium in a molten sodium fluoride–zirconium fluoride mixture. The investigations have been carried out by differential thermal analysis (DTA), X-ray phase analysis (XPA), IR spectroscopy, and chemical analysis. It has been shown that metallic sodium and zirconium reduce rare-earth fluoride in the temperature range were the constituents of reaction mixture are in solid phase to form compounds of zirconium in lower oxidation states and rare-earth metals. The dependence of the temperature at the commencement of exchange reactions on the chemical nature of rareearth halide has been established: increase in the melting point of rare-earth fluoride leads to a rise of initial interaction temperature. The degree of reduction of rare-earth fluorides by reducing metals depends on the ratio of the constituents of the original reaction mixture.

Приведені результати досліджень взаємодії фторидів рідкісноземельних елементів (РЗЕ) з металічним натрієм та цирконієм у розплавленій суміші фторидів натрію та цирконію. Дослідження виконані методами диференційно-термічного (ДТА), рентгенофазового (РФА), ІЧ-спектроскопії та хімічного аналізів. Показано, що металічний натрій та цирконій відновлюють фториди РЗЕ в температурному інтервалі, коли складові компоненти реакційних сумішей перебувають в твердій фазі, з утворенням сполук цирконію нижчих ступенів окислення та рідкісноземельних металів. Виявлена залежність температури початку реакцій обміну від хімічної природи галогеніду РЗЕ: зростання температури плавлення фториду РЗЕ призводить до підвищення температури початку взаємодії. Ступінь відновлення фторидів РЗЕ металами- відновниками залежить від співвідношення компонентів у вихідній реакційній суміші.

Приведены результаты исследований взаимодействия фторидов редкоземельных элементов (РЗЭ) с металлическим натрием и цирконием в расплавленной смеси фторидов натрия и циркония. Исследования выполнены методами диференциально-термического (ДТА), рентгенофазового (РФА), ИК-спектроскопии и химического анализов. Показано, что металлический натрий и цирконий восстанавливают фториды РЗЭ в температурном интервале, когда составные компоненты реакционных смесей находятся в твердом состоянии, с образованием соединений циркония низших степеней окисления и редкоземельных металлов. Установлена прямолинейная зависимость температуры начала реакций обмена от химической природы галогенида РЗЭ: увеличение температуры плавления фторида РЗЭ приводит к повышению температуры начала взаимодействия. Степень восстановления фторидов РЗЭ металлами-восстановителями зависит от соотношения компонентов в исходной реакционной смеси.