稀土冶金学 第九章 高纯稀土金属的制取
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质的“再分布”， 杂质并不能从被提纯金属中“去除” 而“纯化”；
提纯包括被提纯金属杂质的“再分布”与“完全去除”
两种情况。
稀土学院
稀土金属适宜的提纯方法： 主要由其蒸气压、熔点和反应活性三个主要物理化学
性质确定。其中最主要的是蒸气压, 它决定了该金属是否
能用升华或蒸馏法提纯, 以及杂质用蒸馏法去除到何种程 度。 目前五种提纯稀土金属的方法中没有一种方法可以适 应于所有各单一稀土金属的提纯, 亦没有任何一种方法对 某种稀土金属中的所有杂质均有提纯效果。因此, 一般是 两种或多种提纯方法联合使用。
• 电迁移法：也称电传输法，或固态电解法，应用的原理是：
溶解在固体（或液态）导体中的原子在直流电场的作用下 能够有顺序地迁移，特别是在金属熔点附近具有较高的迁 移率； • 杂质迁移率大是实施固态电迁移的必要条件。
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具体操作：将待处理的稀土金属置于两个电极之间，施加直 流电，使得杂质向一端迁移，而另一端纯度相应得到提高， 实现杂质浓度的再分配。
湖南稀土金属材料研究院:自1958 年开始从事稀土的研 究开发与应用工作，70 年代初开始就为军工提供稀土
材料为我国的国防工业做出了突出贡献。高纯金属钪的
制备分别获国家科技进步三等奖、湖南省科委优秀推广 项目、原中国有色工业总公司科技进步一等奖，曾有 “世界钪王” 的美称;
源自文库
稀土学院
“高纯金属铽、铕的制备”通过了湖南省科技厅的鉴定,
在实际提纯过程中，常遇到的是二元、甚至多元合金
体系，当气相和液相中分子结构相同时，可用它们的β值
来判断能否用真空蒸馏法将其分离。
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金属蒸馏过程中，当金属的蒸气压很小，而且蒸馏系统
真空度很高的条件下，纯金属的蒸发符合朗格缪尔规律；
但在实际金属提纯过程中，由于蒸气压不可能过小，而
且受蒸汽冷凝速度的限制，往往与朗格缪尔计算结果有偏 差；
稀土学院
若金属（如Sm、Eu、Yb等）在低于其熔点下的蒸气压较
高，能够获得足够大的蒸馏速度，则可采用升华进行提纯；
若为金属（如Dy、Er）等，需加热到其熔点之上能使金
属的蒸气压达到较高值，获得较高的蒸馏速度，则应采用 蒸发提纯；
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真空蒸馏能够顺利进行的前提条件是：蒸馏速度小 于或等于冷凝速度，如果蒸馏速度大于冷凝速度，则金 属会从冷凝体系中溢出或流回，这种现象被称为回流。
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杂质：
稀土杂质：主体稀土元素以外的其他稀土金属，现有的
提纯方法对稀土杂质的去除效果较差，但可以使用含稀土 杂质极低的高纯稀土氧化物来制备稀土金属；
非稀土杂质：如C、N、O、H等，在金属中溶解度低，
多以氧化物、氮化物、氢化物等形式存在，提纯有一定难
度；
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目前，稀土金属提纯的方法主要有真空蒸馏、真空 熔炼、电解精炼法和熔盐萃取法。 稀土金属的提纯具有以下特点：稀土金属性质活泼， 容易与金属非金属杂质发生反应，因此提纯应该在保护 气氛或真空中进行；同时要选择耐高温耐腐蚀材料作为 坩埚、以避免对稀土金属造成污染。 应根据其特点及所需提纯的金属选择合适的提纯方法， 任何一种方法只会对某些杂质有去除效果，所以必要时 根据不同要求采取几种方法联合使用。
稳定性还是性能的一致性与国外相比, 仍然差距较大。
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根据各单一稀土金属性质的差异和原料中杂质的不同，
已经发展起来五种提纯稀土金属的方法：真空重熔 ( VR) 、真空蒸馏/升华( DIS /SUB) 、区域熔炼( ZR) 、 固态电迁移( SSE) 和电解精炼( ER) ；
区域熔炼和固态电迁移两种方法只是使被提纯金属中杂
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（三）真空熔炼提纯稀土 金属钙热还原得到的铽、镝中钙的含量较高，采用真 空熔炼可以去除。即在真空中对稀土金属进行重熔。 金属镝中的钙以氟化钙、游离钙和溶解钙几种形式存在： Ѻ实际熔炼过程中，为了防止在熔融状态下，钙蒸汽大量挥 发产生喷溅，降低镝的收率，可以采用两段熔炼的方法： 先采用固态升华法（700-800℃，45min）除去大量 的易挥发钙；再进行液态重熔（1400-1500℃，8min），易 挥发杂质基本除净。
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第一节
真空蒸馏
真空蒸馏是目前提纯金属最常用的方法，也是 目前产业化比较成功的方法之一，生产效率和稀土
金属收率高，设备投资小，易于工业化。
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一、基本原理： 稀土金属的真空蒸馏提纯是利用某些稀土金属蒸气压高 这一特性，在高温高压下蒸馏，使稀土金属与杂质分开，
从而达到金属提纯的目的。
蒸馏过程可以由升华或蒸发形式来完成，这取决于稀土 金属的蒸气压与熔点之间的关系。
成果在国内处于领先水平； 高纯稀土金属氧化物纯度已达到99.999% ～99.9999%, 非 稀土杂质< 10 ×10-6；高纯稀土金属纯度已达到99.99% ～ 99.999%，主要解决了非稀土杂质提纯难题，其中O < 300×10-6，F<150×10-6。 但是国内的高纯稀土金属及其化合物无论在产品质量的
Ca和H在金属熔点附近脱除； F的脱除要在1800℃保持30min以上次才能进行完全，同
时高温对于C、N、O的去处均有利；
但如此高温会使坩埚材料Ta溶解进入金属中，Ta的去除
是通过温度降低后，Ta从金属溶液中析出沉入坩埚底部 实现分离。
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第二节
电迁移法（SSE）
它是Gerardin 1861 年发现的Pb-Sn 液体合金时发现 的, 上世纪30 年代在固体金属中也确定有此现象。 Williams 和Huffine 首先将固态电迁移技术应用于稀
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4、蒸馏条件
a、真空蒸馏能够进行的前提条件是：蒸馏速度小于或
等于冷凝速度。 b、冷凝温度一般低于金属熔点200℃以上。 c、冷凝器表面积为蒸发表面积的3-4倍。
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三、应用实例 （一）中间合金-真空蒸馏法制备高纯金属镝 将中间合金法制的镝装入钨坩埚内； 臵高温高真空钽片炉中，于1450℃进行蒸馏，钼冷凝器 收集 ；
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3、真空熔炼法 利用某些杂质金属和非金属蒸气压高于稀土金属蒸 气压的情况下，在高温高真空下蒸馏使杂质挥发与稀土
金属分离的提纯方法称为真空熔炼法。
真空熔炼法去除杂质过程的蒸发温度以杂质的蒸汽 压而确定。去除如：氟化物、氯化物、钙、镁、氧等杂 质。 真空蒸馏对于大多数稀土金属去除蒸汽压高的杂质 如 C 和 F 等均是有效的；
当体系冷凝速度小于蒸发速度时，会引起体系内蒸气压
增大，从而降低金属的产率，所以冷凝速度的选取很重要。
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蒸馏速度是确定蒸馏温度和保温时间的重要参考指标，
蒸馏速度随温度的升高而增加；要与冷凝速度匹配；
随着蒸发的进行，稀土金属中的杂质不断富集，金属的
活度不断下降，蒸馏速度也会减小。
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高纯金属制备的技术现状：
高纯稀土金属制备技术在国际上处于领先水平的有 美国、俄罗斯、日本等国, 如美国爱荷华州立大学管理的 原子能部直属实验室Ames实验室的氧化物可以达到6 N,
将高纯稀土氧化物转化为相应的氟化物，然后以纯金属钙
热还原法制备出很高的金属, 再利用真空熔炼、蒸馏、区 域熔炼和电迁移的处理方法进行再提纯，可以制得6 N 的
高纯稀土金属。
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但是，高纯稀土金属及其化合物主要应用于高新技 术与现代军事技术中, 在提高综合国力方面具有重要意 义,美国等西方国家对我国进行技术封锁, 许多材料被 列入严格禁止向中国出口的名单中。 国内:湖南稀土金属材料研究院、北京有色总院、 武汉工业大学等极少数单位拥有该方面的技术。
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Lu在熔点以下的蒸气压低于13.3Pa，可以采用真空熔
炼的方法除去其中的杂质。
2、Sm、Eu、Dy、Ho、Er这五种金属蒸气压较高， 可在氩气保护下进行提纯。
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二、设备：中频感应炉、真空碳管炉等。如下图所示：
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2、分组 根据稀土金属的熔沸点、蒸气压及提纯工艺条件，大致 将稀土金属分为4类：
土金属的提纯研究。其次，美国Iowa州立大学的Amers
实验室和英国的Birmingham大学成为用SSE 研究稀土金 属提纯的中心。迄今，用SSE 和SSE 与其他精炼方法联合 使用,对大多数稀土金属进行了成功的提纯。
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电迁移：是金属中基质原子和杂质原子及一些结晶缺陷在
通以直流电的迁移现象。
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3、影响因素
蒸馏温度、杂质的性质和含量、冷凝器的温度和结构、 蒸馏装臵等对蒸馏提纯的影响比较大。 （1）蒸馏温度： a、对于蒸气压较大的稀土金属，在低于1500℃的较低温度 下蒸馏提纯，可有效去除金属中的难熔金属Ti、W、Mn、 O、N、C等杂质。 b、若温度大于1650℃，易挥发的低价稀土氧化物将于金属 一起蒸发二影响金属的除氧效果。 （2）坩埚材料 坩埚采用Mu、W、Ta等难熔金属材料。
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• •
熔炼时间过长时，金属挥发损失大，金属收率下降； 熔炼时间过短时，金属熔炼不够，除钙效果变差， 具体熔炼时间和钙的去除率、金属收率的确定要通过 正交试验来确定具体的工艺参数：
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2、钙热还原氟化物得稀土金属提纯：
所得金属与CaF2渣分离后，仍含有Ca、CaF2、H等 杂质，它们都比稀土金属易挥发，可以通过真空熔炼进行 提纯；
第九章
高纯稀土金属的制取
通过熔盐电解和金属热还原方法生产出的金属,由于受原 料中的杂质含量、设备容器材料及操作环境气氛等因素，制 得的金属纯度一般在99%左右。 这种纯度往往不能满足现在高新技术中对于稀土金属纯 度的要求，需要经过专门的工艺进行提纯随着科技的发展和 高新技术的迅速发展，对稀土金属的纯度提出了更高要求。 如磁致伸缩材料中氧含量超过1.000×10-6，就几乎没有 磁致伸缩性能了。
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中间合金法生产的稀土金属中钙或镁的含量比较
高，而且钙镁在稀土金属熔点以下的蒸汽压较高，适
合用真空熔炼法除去。
若稀土金属中钙、镁或其他熔沸点较低的金属杂 质含量较高，且在稀土金属熔点以下有较高的蒸气压，
即可采用真空熔炼法提纯稀土。
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1、稀土金属La、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Sc、Y、
于1550℃进行二次蒸馏，得到高纯镝产品；
结果：蒸汽压与镝差别较大的非稀土杂质Fe、Si、Ca、 Al、Cu、Zn、Mn、Ti等含量均会降低，而与镝蒸汽压相
近的稀土杂质Ho、Er等基本不能除去，C、N、O由于都
是以高熔点化合物形式存在，故蒸馏时留在坩埚底部与镝 分开。
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（二）、真空蒸馏法制备高纯金属铽 以钙热还原所得铽为原料用该法除去钙、铝、铁等杂质。 在蒸馏过程中，蒸馏温度是影响金属收率的主要因 素，当蒸馏温度较低时，金属收率偏低，当蒸馏温度提 高时，金属收率也相应增大，但非稀土杂质含量也会有 一定的提高，如下图所示：
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2、稀土金属在固态和气态存在时，不少元素的电子结构发 生变化，主要发生在4f和5d层的电子，具体如下图所示：
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稀土金属蒸气压和温度的关系图：
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如湖南稀土金属材料研究院用蒸馏法在1850℃ 以上制备出 了纯度达5N 的高纯金属Gd和Tb，以Dy 和Sm 为例, 其提纯结果 分别见下表：
真空蒸馏/升华法：
是利用各元素蒸气压的差异在高真空下提纯稀土金属的方 法。此法对被提纯金属最基本的要求是要有足够高的蒸气 压, 以获得可实际应用的蒸馏或升华速率, 并且要在低于氧 化物共蒸馏或共升华的温度下进行, 通常约为1 600 ℃； 主要用于重稀土金属的提纯, 因为它们有足够高的蒸气压； Sc、Sm、Eu、Dy、Ho、Er、Tm 和Yb用此法成功地进 行了纯化；Gd、Tb 和Lu 蒸气压低( 如Tb1939℃下, 1.33 ×102 Pa) 。这样给蒸馏工艺带来许多困难，但是随着生 产设备与工艺的改进, 极少数技术先进的单位也用蒸馏法 生产高纯Gd、Tb和Lu。
固态迁移法对于嵌入晶格间的元素, 如作为稀土金属中主
要杂质的间隙元素H、C、N 、O 等, 显示了非常有效的提
纯作用；
溶解在金属中的原子，迁移过程符合电迁移方程。
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在电迁移过程中, 许多杂质在电场的作用下往金属棒的一
端迁移；就稀土金属来说, 间隙杂质C,N 和O往阳极方向
迁移(H经蒸发清除掉)。许多金属杂质往阴极方向迁移, 但 某些杂质在电场梯度作用下并不迁移。
提纯包括被提纯金属杂质的“再分布”与“完全去除”
两种情况。
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稀土金属适宜的提纯方法： 主要由其蒸气压、熔点和反应活性三个主要物理化学
性质确定。其中最主要的是蒸气压, 它决定了该金属是否
能用升华或蒸馏法提纯, 以及杂质用蒸馏法去除到何种程 度。 目前五种提纯稀土金属的方法中没有一种方法可以适 应于所有各单一稀土金属的提纯, 亦没有任何一种方法对 某种稀土金属中的所有杂质均有提纯效果。因此, 一般是 两种或多种提纯方法联合使用。
• 电迁移法：也称电传输法，或固态电解法，应用的原理是：
溶解在固体（或液态）导体中的原子在直流电场的作用下 能够有顺序地迁移，特别是在金属熔点附近具有较高的迁 移率； • 杂质迁移率大是实施固态电迁移的必要条件。
稀土学院
具体操作：将待处理的稀土金属置于两个电极之间，施加直 流电，使得杂质向一端迁移，而另一端纯度相应得到提高， 实现杂质浓度的再分配。
湖南稀土金属材料研究院:自1958 年开始从事稀土的研 究开发与应用工作，70 年代初开始就为军工提供稀土
材料为我国的国防工业做出了突出贡献。高纯金属钪的
制备分别获国家科技进步三等奖、湖南省科委优秀推广 项目、原中国有色工业总公司科技进步一等奖，曾有 “世界钪王” 的美称;
源自文库
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“高纯金属铽、铕的制备”通过了湖南省科技厅的鉴定,
在实际提纯过程中，常遇到的是二元、甚至多元合金
体系，当气相和液相中分子结构相同时，可用它们的β值
来判断能否用真空蒸馏法将其分离。
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金属蒸馏过程中，当金属的蒸气压很小，而且蒸馏系统
真空度很高的条件下，纯金属的蒸发符合朗格缪尔规律；
但在实际金属提纯过程中，由于蒸气压不可能过小，而
且受蒸汽冷凝速度的限制，往往与朗格缪尔计算结果有偏 差；
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若金属（如Sm、Eu、Yb等）在低于其熔点下的蒸气压较
高，能够获得足够大的蒸馏速度，则可采用升华进行提纯；
若为金属（如Dy、Er）等，需加热到其熔点之上能使金
属的蒸气压达到较高值，获得较高的蒸馏速度，则应采用 蒸发提纯；
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真空蒸馏能够顺利进行的前提条件是：蒸馏速度小 于或等于冷凝速度，如果蒸馏速度大于冷凝速度，则金 属会从冷凝体系中溢出或流回，这种现象被称为回流。
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杂质：
稀土杂质：主体稀土元素以外的其他稀土金属，现有的
提纯方法对稀土杂质的去除效果较差，但可以使用含稀土 杂质极低的高纯稀土氧化物来制备稀土金属；
非稀土杂质：如C、N、O、H等，在金属中溶解度低，
多以氧化物、氮化物、氢化物等形式存在，提纯有一定难
度；
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目前，稀土金属提纯的方法主要有真空蒸馏、真空 熔炼、电解精炼法和熔盐萃取法。 稀土金属的提纯具有以下特点：稀土金属性质活泼， 容易与金属非金属杂质发生反应，因此提纯应该在保护 气氛或真空中进行；同时要选择耐高温耐腐蚀材料作为 坩埚、以避免对稀土金属造成污染。 应根据其特点及所需提纯的金属选择合适的提纯方法， 任何一种方法只会对某些杂质有去除效果，所以必要时 根据不同要求采取几种方法联合使用。
稳定性还是性能的一致性与国外相比, 仍然差距较大。
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根据各单一稀土金属性质的差异和原料中杂质的不同，
已经发展起来五种提纯稀土金属的方法：真空重熔 ( VR) 、真空蒸馏/升华( DIS /SUB) 、区域熔炼( ZR) 、 固态电迁移( SSE) 和电解精炼( ER) ；
区域熔炼和固态电迁移两种方法只是使被提纯金属中杂
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（三）真空熔炼提纯稀土 金属钙热还原得到的铽、镝中钙的含量较高，采用真 空熔炼可以去除。即在真空中对稀土金属进行重熔。 金属镝中的钙以氟化钙、游离钙和溶解钙几种形式存在： Ѻ实际熔炼过程中，为了防止在熔融状态下，钙蒸汽大量挥 发产生喷溅，降低镝的收率，可以采用两段熔炼的方法： 先采用固态升华法（700-800℃，45min）除去大量 的易挥发钙；再进行液态重熔（1400-1500℃，8min），易 挥发杂质基本除净。
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第一节
真空蒸馏
真空蒸馏是目前提纯金属最常用的方法，也是 目前产业化比较成功的方法之一，生产效率和稀土
金属收率高，设备投资小，易于工业化。
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一、基本原理： 稀土金属的真空蒸馏提纯是利用某些稀土金属蒸气压高 这一特性，在高温高压下蒸馏，使稀土金属与杂质分开，
从而达到金属提纯的目的。
蒸馏过程可以由升华或蒸发形式来完成，这取决于稀土 金属的蒸气压与熔点之间的关系。
成果在国内处于领先水平； 高纯稀土金属氧化物纯度已达到99.999% ～99.9999%, 非 稀土杂质< 10 ×10-6；高纯稀土金属纯度已达到99.99% ～ 99.999%，主要解决了非稀土杂质提纯难题，其中O < 300×10-6，F<150×10-6。 但是国内的高纯稀土金属及其化合物无论在产品质量的
Ca和H在金属熔点附近脱除； F的脱除要在1800℃保持30min以上次才能进行完全，同
时高温对于C、N、O的去处均有利；
但如此高温会使坩埚材料Ta溶解进入金属中，Ta的去除
是通过温度降低后，Ta从金属溶液中析出沉入坩埚底部 实现分离。
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第二节
电迁移法（SSE）
它是Gerardin 1861 年发现的Pb-Sn 液体合金时发现 的, 上世纪30 年代在固体金属中也确定有此现象。 Williams 和Huffine 首先将固态电迁移技术应用于稀
稀土学院
4、蒸馏条件
a、真空蒸馏能够进行的前提条件是：蒸馏速度小于或
等于冷凝速度。 b、冷凝温度一般低于金属熔点200℃以上。 c、冷凝器表面积为蒸发表面积的3-4倍。
稀土学院
三、应用实例 （一）中间合金-真空蒸馏法制备高纯金属镝 将中间合金法制的镝装入钨坩埚内； 臵高温高真空钽片炉中，于1450℃进行蒸馏，钼冷凝器 收集 ；
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3、真空熔炼法 利用某些杂质金属和非金属蒸气压高于稀土金属蒸 气压的情况下，在高温高真空下蒸馏使杂质挥发与稀土
金属分离的提纯方法称为真空熔炼法。
真空熔炼法去除杂质过程的蒸发温度以杂质的蒸汽 压而确定。去除如：氟化物、氯化物、钙、镁、氧等杂 质。 真空蒸馏对于大多数稀土金属去除蒸汽压高的杂质 如 C 和 F 等均是有效的；
当体系冷凝速度小于蒸发速度时，会引起体系内蒸气压
增大，从而降低金属的产率，所以冷凝速度的选取很重要。
稀土学院
蒸馏速度是确定蒸馏温度和保温时间的重要参考指标，
蒸馏速度随温度的升高而增加；要与冷凝速度匹配；
随着蒸发的进行，稀土金属中的杂质不断富集，金属的
活度不断下降，蒸馏速度也会减小。
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高纯金属制备的技术现状：
高纯稀土金属制备技术在国际上处于领先水平的有 美国、俄罗斯、日本等国, 如美国爱荷华州立大学管理的 原子能部直属实验室Ames实验室的氧化物可以达到6 N,
将高纯稀土氧化物转化为相应的氟化物，然后以纯金属钙
热还原法制备出很高的金属, 再利用真空熔炼、蒸馏、区 域熔炼和电迁移的处理方法进行再提纯，可以制得6 N 的
高纯稀土金属。
稀土学院
但是，高纯稀土金属及其化合物主要应用于高新技 术与现代军事技术中, 在提高综合国力方面具有重要意 义,美国等西方国家对我国进行技术封锁, 许多材料被 列入严格禁止向中国出口的名单中。 国内:湖南稀土金属材料研究院、北京有色总院、 武汉工业大学等极少数单位拥有该方面的技术。
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Lu在熔点以下的蒸气压低于13.3Pa，可以采用真空熔
炼的方法除去其中的杂质。
2、Sm、Eu、Dy、Ho、Er这五种金属蒸气压较高， 可在氩气保护下进行提纯。
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二、设备：中频感应炉、真空碳管炉等。如下图所示：
稀土学院
2、分组 根据稀土金属的熔沸点、蒸气压及提纯工艺条件，大致 将稀土金属分为4类：
土金属的提纯研究。其次，美国Iowa州立大学的Amers
实验室和英国的Birmingham大学成为用SSE 研究稀土金 属提纯的中心。迄今，用SSE 和SSE 与其他精炼方法联合 使用,对大多数稀土金属进行了成功的提纯。
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电迁移：是金属中基质原子和杂质原子及一些结晶缺陷在
通以直流电的迁移现象。
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3、影响因素
蒸馏温度、杂质的性质和含量、冷凝器的温度和结构、 蒸馏装臵等对蒸馏提纯的影响比较大。 （1）蒸馏温度： a、对于蒸气压较大的稀土金属，在低于1500℃的较低温度 下蒸馏提纯，可有效去除金属中的难熔金属Ti、W、Mn、 O、N、C等杂质。 b、若温度大于1650℃，易挥发的低价稀土氧化物将于金属 一起蒸发二影响金属的除氧效果。 （2）坩埚材料 坩埚采用Mu、W、Ta等难熔金属材料。
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• •
熔炼时间过长时，金属挥发损失大，金属收率下降； 熔炼时间过短时，金属熔炼不够，除钙效果变差， 具体熔炼时间和钙的去除率、金属收率的确定要通过 正交试验来确定具体的工艺参数：
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2、钙热还原氟化物得稀土金属提纯：
所得金属与CaF2渣分离后，仍含有Ca、CaF2、H等 杂质，它们都比稀土金属易挥发，可以通过真空熔炼进行 提纯；
第九章
高纯稀土金属的制取
通过熔盐电解和金属热还原方法生产出的金属,由于受原 料中的杂质含量、设备容器材料及操作环境气氛等因素，制 得的金属纯度一般在99%左右。 这种纯度往往不能满足现在高新技术中对于稀土金属纯 度的要求，需要经过专门的工艺进行提纯随着科技的发展和 高新技术的迅速发展，对稀土金属的纯度提出了更高要求。 如磁致伸缩材料中氧含量超过1.000×10-6，就几乎没有 磁致伸缩性能了。
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中间合金法生产的稀土金属中钙或镁的含量比较
高，而且钙镁在稀土金属熔点以下的蒸汽压较高，适
合用真空熔炼法除去。
若稀土金属中钙、镁或其他熔沸点较低的金属杂 质含量较高，且在稀土金属熔点以下有较高的蒸气压，
即可采用真空熔炼法提纯稀土。
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1、稀土金属La、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Sc、Y、
于1550℃进行二次蒸馏，得到高纯镝产品；
结果：蒸汽压与镝差别较大的非稀土杂质Fe、Si、Ca、 Al、Cu、Zn、Mn、Ti等含量均会降低，而与镝蒸汽压相
近的稀土杂质Ho、Er等基本不能除去，C、N、O由于都
是以高熔点化合物形式存在，故蒸馏时留在坩埚底部与镝 分开。
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（二）、真空蒸馏法制备高纯金属铽 以钙热还原所得铽为原料用该法除去钙、铝、铁等杂质。 在蒸馏过程中，蒸馏温度是影响金属收率的主要因 素，当蒸馏温度较低时，金属收率偏低，当蒸馏温度提 高时，金属收率也相应增大，但非稀土杂质含量也会有 一定的提高，如下图所示：
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2、稀土金属在固态和气态存在时，不少元素的电子结构发 生变化，主要发生在4f和5d层的电子，具体如下图所示：
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稀土金属蒸气压和温度的关系图：
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如湖南稀土金属材料研究院用蒸馏法在1850℃ 以上制备出 了纯度达5N 的高纯金属Gd和Tb，以Dy 和Sm 为例, 其提纯结果 分别见下表：
真空蒸馏/升华法：
是利用各元素蒸气压的差异在高真空下提纯稀土金属的方 法。此法对被提纯金属最基本的要求是要有足够高的蒸气 压, 以获得可实际应用的蒸馏或升华速率, 并且要在低于氧 化物共蒸馏或共升华的温度下进行, 通常约为1 600 ℃； 主要用于重稀土金属的提纯, 因为它们有足够高的蒸气压； Sc、Sm、Eu、Dy、Ho、Er、Tm 和Yb用此法成功地进 行了纯化；Gd、Tb 和Lu 蒸气压低( 如Tb1939℃下, 1.33 ×102 Pa) 。这样给蒸馏工艺带来许多困难，但是随着生 产设备与工艺的改进, 极少数技术先进的单位也用蒸馏法 生产高纯Gd、Tb和Lu。
固态迁移法对于嵌入晶格间的元素, 如作为稀土金属中主
要杂质的间隙元素H、C、N 、O 等, 显示了非常有效的提
纯作用；
溶解在金属中的原子，迁移过程符合电迁移方程。
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在电迁移过程中, 许多杂质在电场的作用下往金属棒的一
端迁移；就稀土金属来说, 间隙杂质C,N 和O往阳极方向
迁移(H经蒸发清除掉)。许多金属杂质往阴极方向迁移, 但 某些杂质在电场梯度作用下并不迁移。