镥性質(zhì)、用途與生產(chǎn)工藝
镥位于鑭系元素的最后一個位置（第17位）中，第19組，原子序數(shù)71。镥是所有稀土中最重和最大的分子，同時也是最堅硬和最耐腐蝕的分子。 它為米白色，在正常大氣條件下穩(wěn)定。镥共有59種同位素。 其中只有兩個是穩(wěn)定的：Lu-175，占地球上所有自然豐度的97.41％。 另一類是壽命長的放射性同位素（Lu-176），具有很長的半衰期（4.00×10 + 10年），因此被認為是穩(wěn)定的：Lu-176對的自然豐度貢獻了2.59％。
法國科學家喬治·于爾班（Georges Urbain）、奧地利礦物學家卡爾·奧爾·馮·威爾士巴赫（Carl Auer von Welsbach）男爵以及美國化學家查爾斯·詹姆士（Charles James）于1907年分別獨自用不同的分離方法從“鐿”中又發(fā)現(xiàn)了一個新元素。他們都是在氧化鐿礦物中，發(fā)現(xiàn)了含有镥的雜質(zhì)。發(fā)現(xiàn)者隨即爭論誰最早發(fā)現(xiàn)镥，不同的命名方案也引起了爭議。韋爾斯巴赫把這個元素取名為Cp(Cassiopeium)，尤貝恩根據(jù)巴黎的舊名lutece將其命名為Lu(Lutetium)。最終定下的名稱是“Lutecium”，取自巴黎的拉丁文名盧泰西亞（Lutetia），后拼法改為“Lutetium”。
镥是地球上最豐富的元素60，在稀土元素的豐富度中排名第15。 它是鑭系元素中最稀有的一種。 它存在于獨居石砂中（印度，澳大利亞，巴西，南非和佛羅里達），其中含有少量的所有稀土。镥在獨居石中的濃度約為0.0001％。 通過離子交換工藝很難將其與其他稀土分離。 在純金屬形式中，很難制備，這使其非常昂貴。
(1)制造某些特殊合金。例如镥鋁合金可用于中子活化分析。
(2)穩(wěn)定的镥核素在石油裂化、烷基化、氫化和聚合反應中起催化作用。
(3)釔鐵或釔鋁石榴石的添加元素，改善某些性能。
(4)磁泡貯存器的原料。
(5)一種復合功能晶體摻镥四硼酸鋁釔釹，屬于鹽溶液冷卻生長晶體的技術(shù)領(lǐng)域，實驗證明，摻镥NYAB晶體在光學均勻性和激光性能方面均優(yōu)于NYAB晶體。
(6)經(jīng)國外有關(guān)部門研究發(fā)現(xiàn)，镥在電致變色顯示和低維分子半導體中具有潛在的用途。此外，镥還用于能源電池技術(shù)以及熒光粉的激活劑等。
镥礦物的加工過程如下。礦石壓碎之后，與熱濃硫酸反應，形成各種稀土元素的水溶硫酸鹽。氫氧化釷會沉淀出來，可直接移除。剩余溶液需加入草酸銨，將稀土元素轉(zhuǎn)化為不可溶的草酸鹽。經(jīng)退火后，草酸鹽會變?yōu)檠趸铮偃苡谙跛嶂?。這可移除主要成分鈰，因為其氧化物不可溶于硝酸。硝酸銨可將包括镥在內(nèi)的多個稀土元素以雙鹽的形態(tài)結(jié)晶分離出來。離子交換法可以把镥萃取出來。在這一過程中，稀土元素離子吸附在合適的離子交換樹脂上，并會與樹脂中的氫、銨或者銅離子進行交換。利用適當?shù)呐浜蟿蓪鍐为毾闯?。要產(chǎn)生镥金屬，可以用堿金屬或堿土金屬對無水LuCl3或LuF3進行還原反應。
2 LuCl3 + 3 Ca → 2 Lu + 3 CaCl2
生產(chǎn)方法
氟化镥的鈣熱還原法。冶煉設備為真空感應爐，該設備要能調(diào)節(jié)控制爐溫高達1800℃，控溫精度±10℃，爐體真空可達10-5Pa。還原劑鈣使用前需要再于799.93Pa的氦分壓下蒸餾提純，并把提純過的鈣保存在充氦的密封干燥箱內(nèi)，以避免氧化及吸收空氣中水分。還原劑金屬鈣用鈣粒或鈣屑。氟化物鈣熱直接還原使用能耐氟化物腐蝕并不與稀土金屬作用的鉭坩堝，由厚度為0.3～0.4mm鉭片氬弧焊接而成。還原的保護氣氛使用氬氣。將過量10%～15%的金屬鈣屑或鈣粒與氟化镥混勻，裝在鉭坩堝中壓實，蓋好蓋子，然后放入真空感應爐中開始抽真空至1.3×10－4Pa后，緩慢加熱至400～600℃。在深脫氣后充入凈化的氬氣至6×104Pa，繼續(xù)升溫至800～1000℃，爐料開始明顯地發(fā)生還原反應。然后將溫度升至1800℃并保持10～15min，使金屬與渣熔化和彼此充分分層分離。當鉭坩堝冷卻后，將它轉(zhuǎn)移到充有氦氣的手套箱中，分離出CaF2渣，從而獲得致密的金屬錠。氟化物鈣熱還原法只能得到工業(yè)純的镥金屬。一般镥金屬的純度為98%。為了提高還原產(chǎn)品的純度，需要將熔煉的镥錠作進一步升華提純。可將镥從鉭坩堝升華到接連的鎢冷凝器上。升華溫度1645℃，冷凝溫度850℃。升華速率宜慢1g/h,一周提煉168g。還原產(chǎn)品中鈣含量一般為0.2%～0.5%，坩堝雜質(zhì)鉭含量約為0.1%～0.5%。
镥
上下游產(chǎn)品信息
上游原料
下游產(chǎn)品