釤性質(zhì)、用途與生產(chǎn)工藝
釤符號Sm，原子序數(shù)為62，屬于鑭系元素的一種柔軟的銀金屬元素。它存在于獨(dú)居石和玄武巖中。釤有7種自然存在的穩(wěn)定同位素，除Sm147（放射性很弱（半衰期2.5×1011年））外，其余全部穩(wěn)定。這種金屬是中子吸收劑，可用于制造核反應(yīng)堆部件的特殊合金中。釤在空氣中具有一定的抗氧化性，但隨著時間的推移會形成黃色氧化物。在150°C的較低溫度下點(diǎn)燃。它是一種極好的還原劑，浸入水中時會釋放出氫，并具有吸收核反應(yīng)堆中中子的能力。
釤是由法國化學(xué)家德布瓦博德蘭（Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran）于1879年發(fā)現(xiàn)的，并以從其中分離出的礦物鈮釔礦（Samarskite）命名。該礦物本身早先是以一位俄羅斯礦務(wù)官員瓦西里-薩馬爾斯基-別克霍夫茨上校（Vasili Samarsky-Bykhovets）的名字命名的，他因此間接成為第一個名字被用來被命名為化學(xué)元素的人。釤雖然被列為稀土元素，但它是地殼中含量第40高的元素，比錫等金屬還更常見。釤存在于幾種礦物中，包括鈰礦、硅鈹釔礦，鈮釔礦，獨(dú)居石和氟碳鈰礦等，濃度最高可達(dá)2.8%，后兩種是最常見的商業(yè)來源。這些礦物主要分布在中國、美國、巴西、印度、斯里蘭卡和澳大利亞；中國是迄今為止世界上釤的開采和生產(chǎn)的領(lǐng)導(dǎo)者。
釤是地殼中第39個最豐富的元素，并且在所有稀土元素中（含量為6.5 ppm）排名第五。 1879年，釤首次在礦物石[[Y，Ce U，F(xiàn)e）3（Nb，Ta，Ti5）O16]中被發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)。 今天，它主要是通過離子交換工藝從獨(dú)居石砂中生產(chǎn)的。 獨(dú)居石砂幾乎包含所有稀土，其中2.8％為釤。 在南非，南美，澳大利亞和美國東南部的輝長巖，鈰鐵礦和鋅礦中也發(fā)現(xiàn)了它。 它也可以作為核反應(yīng)堆裂變過程的副產(chǎn)物回收。
釤呈淺黃色，是做釤鈷系永磁體的原料，釤鈷磁體是最早得到工業(yè)應(yīng)用的稀土磁體。這種永磁體有SmCo5系和Sm2Co17系兩類。70年代前期發(fā)明了SmCo5系，后期發(fā)明了Sm2Co17系?，F(xiàn)在是以后者的需求為主。釤鈷磁體所用的氧化釤的純度不需太高，從成本方面考慮，主要使用95%左右的產(chǎn)品。此外，氧化釤還用于陶瓷電容器和催化劑方面。另外，釤還具有核性質(zhì)，可用作原子能反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料，屏敝材料和控制材料，使核裂變產(chǎn)生巨大的能量得以安全利用?！?
放射性同位素釤-153是藥物釤（153Sm）的活性成分，它是治療肺癌、前列腺癌、乳腺癌和骨肉瘤的藥物“Quadramet”的活性成分，可殺死癌細(xì)胞。另一種同位素釤-149是一種強(qiáng)中子吸收劑，因此被添加到核反應(yīng)堆的控制棒中。它在反應(yīng)堆運(yùn)行過程中也會形成衰變產(chǎn)物，是反應(yīng)堆設(shè)計和運(yùn)行中考慮的重要因素之一。釤的其他應(yīng)用還包括化學(xué)反應(yīng)的催化劑、放射性年代測定和X射線激光。
氧化釤的還原蒸餾法：還原-蒸餾法的優(yōu)點(diǎn)是直接用稀土氧化物為原料，還原和蒸餾過程同時進(jìn)行，從而簡化了工序。所得金屬產(chǎn)品純度較高。此外，還原蒸餾產(chǎn)生的渣也是稀土氧化物，可以回收利用。 因為釤具有高蒸氣壓，而還原劑鑭的蒸氣壓低。La:1754℃時，蒸氣壓為 1.33Pa,2217℃時，蒸氣壓為133.32PaSm:722℃時，蒸氣壓為 1.33Pa,964℃時，蒸氣壓為133.32Pa因此可采用氧化物的鑭還原蒸餾法制取金屬釤：
2La(l)+Sm2O3(s)1600La2O3(s)+2Sm(g)
反應(yīng)中產(chǎn)生的Sm可通過揮發(fā)從反應(yīng)器中移去，故可促使該反應(yīng)進(jìn)行完全。
釤的鹽如果攝入會產(chǎn)生毒性。 這些鹽與水反應(yīng)，釋放出可能爆炸的氫。
用途
用作釤鈷永磁材料
生產(chǎn)方法
用鋇或鑭還原釤的氧化物可制得金屬釤。氧化釤的還原蒸餾法還原-蒸餾法的優(yōu)點(diǎn)是直接用稀土氧化物為原料,還原和蒸餾過程同時進(jìn)行,從而簡化了工序。所得金屬產(chǎn)品純度較高。此外,還原蒸餾產(chǎn)生的渣也是稀土氧化物,可以回收利用。因為釤具有高蒸氣壓,而還原劑鑭的蒸氣壓低。La:1754℃時,蒸氣壓為1.33Pa,2217℃時,蒸氣壓為133.32PaSm:722℃時,蒸氣壓為1.33Pa,964℃時,蒸氣壓為133.32Pa因此可采用氧化物的鑭還原蒸餾法制取金屬釤:2La(l)+Sm2O3(s)1600La2O3(s)+2Sm(g)反應(yīng)中產(chǎn)生的Sm可通過揮發(fā)從反應(yīng)器中移去,故可使該反應(yīng)進(jìn)行完全。還原-蒸餾工藝流程在空氣中將氧化釤在800℃下加熱15h,以除掉可能吸收的H2O和CO2。將在1800℃下真空中熔化處理過的金屬鑭鏇成金屬屑。將550g的經(jīng)灼熱處理過的Sm2O3和540gLa金屬屑[過量15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))]混勻,經(jīng)過壓錠[錠壓(9.8～49)×107Pa]裝入一個直徑6．4cm長25．4cm的Ta坩堝中,在坩堝上部裝接上一個20cm長的Ta冷凝器,以及一個Ta擋板,以防止過量的氧化物顆粒被帶出。將這個裝置放入真空感應(yīng)爐的高溫區(qū)。當(dāng)系統(tǒng)抽空至壓力小于0.1Pa時，開始加熱，經(jīng)2h升溫至最高溫度1600℃,并在該溫度下保持另外2h。慢慢升溫很重要，因為如果升溫過快，會引起La熔化，并跑到坩堝的底部，影響反應(yīng)物的接觸。被還原金屬蒸餾出反應(yīng)區(qū)，凝聚在冷凝器上。可得約465g的Sm,產(chǎn)率98％。當(dāng)冷凝器的溫度為300~500℃時，冷凝的金屬具有較大的結(jié)晶顆粒，于空氣中穩(wěn)定。但在冷凝溫度較低時，凝聚的金屬顆粒較細(xì)，在空氣中易燃。一次還原蒸餾的產(chǎn)品純度可達(dá)995%以上，但仍含有幾百個10-6數(shù)量級的La、O和H。這些雜質(zhì)在經(jīng)過重蒸餾或升華可獲進(jìn)一步降低。升華溫度為800℃,冷凝溫度～500℃,升華中可使用還原蒸餾所用的坩堝，不過事先應(yīng)將坩堝用酸浸洗，并在1800℃溫度下真空除氣。
釤
上下游產(chǎn)品信息
上游原料
下游產(chǎn)品