本发明属于高纯稀土金属制备领域，涉及一种高纯稀土金属的短流程制备方法。
背景技术：
1、高纯稀土金属是制备先进金属材料的重要添加剂。高纯稀土金属是纯度大于5n，即纯度>99.999％，现有技术中高纯稀土金属是通过钙热还原氟化稀土制得粗的稀土金属，再进一步提纯获得的。然而，这种以粗稀土金属为原料进一步提纯的方法无法制备出5n级高纯稀土。粗稀土提纯制备高纯稀土金属的方法与其他高纯金属的制备方法相似，主要包括：真空蒸馏法、熔盐电解精炼法、电迁移法、区熔精炼-电迁移联合法。单独使用上述方法，以粗稀土金属为原料难以制备5n以上纯度的高纯稀土金属。上述多种方法的联合使用(多次真空蒸馏和反复区熔精炼)，虽然可以制备5n高纯稀土金属，但生产流程复杂，成本高，没有市场竞争力。
2、以上制备稀土金属的方法均为成熟工艺，在目前的工业生产中被广泛采用，但无论是真空蒸馏法，还是熔盐电解精炼法，在稀土金属制备过程中都要向体系中引入过量的还原剂、助熔剂、杂质性气氛及坩埚材料，造成金属夹杂，降低了产品纯度。有关数据表明，目前普通稀土金属的绝对纯度为95wt％～98wt％。一些研究者提出以高纯氧化稀土(>99.999％)为原料，通过氟化或氯化、钙热还原、真空蒸馏工艺路线制备高纯稀土，然而已有的文献报道中仍难以制备纯度大于5n的高纯稀土。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种高纯稀土金属短流程制备方法，通过在传统的氧化稀土氟化工序、钙热还原工序、真空蒸馏工序基础上，增加预处理工序和在钙热还原过程中引入覆盖剂和搅拌，以及通过控制工艺条件调控杂质在各工序间的相变，实现以纯度99％的氧化稀土为原料短流程制备5n级高纯稀土金属，同时通过步骤(3)和步骤(6)中的循环利用，实现稀土的综合收率大于90％。
2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
3、一种高纯稀土金属的短流程制备方法，采用以下步骤：
4、(1)将氟化剂与氧化稀土氟化反应制备氟化稀土；
5、(2)将所述氟化稀土加入到盛器中，在压力小于10pa、机械搅拌速度20-40转/分钟的状态下，加热至1100℃-1700℃，维持10-120min，将盛器中剩余的氟化稀土用于钙热还原；
6、(3)将所述步骤(2)中结晶器中收集到的氟化物与步骤(1)中所述的氟化稀土混合，重复进行步骤(2)操作；
7、(4)采用纯度大于99.999％的高纯金属钙作为还原剂，进行钙热还原反应，按照金属钙与氟化物的化学计量比1.1-1.2倍配入金属钙；还原过程中加入氟化钾、氟化钠，与产生的caf2形成氟化物熔盐，还原过程中对氟化物熔盐进行搅拌，反应结束后静置30min；浇铸后形成一次稀土金属；
8、(5)对步骤(4)产生的一次稀土金属在压力小于10-2pa进行一次真空蒸馏处理；更换新的结晶器，保持压力，进行二次真空蒸馏处理，二次真空蒸馏处理过程中结晶器中收集到的稀土金属即为5n高纯稀土金属，稀土金属纯度大于99.999％；
9、(6)将步骤(5)中一次真空蒸馏处理时结晶器中的金属和二次真空蒸馏处理时盛器中残余的金属、以及步骤(4)产生的一次稀土金属混合，重复进行步骤(5)操作。
10、步骤(1)所述的氧化稀土的原料纯度大于99％；所述的氧化稀土中的稀土元素为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇中的一种。
11、所述的氟化剂为氟化氢和氟化氢铵中的一种。
12、步骤(1)所述的氟化反应温度200-400℃，氟化率大于98％。
13、步骤(4)所述的钙热还原反应中，还原温度为1000℃-1600℃，还原时间30-120min。
14、步骤(4)中所述的搅拌为气体搅拌、机械搅拌、电磁搅拌中的一种。
15、步骤(4)中所述的氟化钾、氟化钠的分子比为2-3，氟化钾、氟化钠混合物的加入量为还原产生的氟化钙的质量的10％-20％。
16、步骤(5)所述的一次真空蒸馏处理的温度为1200℃-1700℃，二次真空蒸馏处理的温度为1800-2000℃。
17、步骤(6)所述的5n高纯稀土金属，稀土金属收率大于90％。
18、与现有的技术相比，本发明的特点和有益的效果是：
19、本发明以99％纯度的氧化稀土为原料，通过氟化、预处理、钙热还原、真空蒸馏工序短流程制备出5n级高纯稀土：具体是在传统的氧化稀土氟化工序、钙热还原工序、真空蒸馏工序基础上，增加真空预处理工序以及通过控制工艺条件调控杂质在各工序间的相变，达到精准除杂的目的。其中，通过氟化产物的真空预处理工序除去铁、铜、镍、钴、铝等传统真空蒸馏工序难去除杂质；而不是以粗稀土金属为原料，也无需经过多次真空蒸馏和反复熔精炼制备5n级高纯稀土金属，无需以纯度大于5n的高纯氧化稀土为原料制备5n级高纯稀土金属的方法；本发明在制备5n高纯稀土金属的同时，稀土的综合收率大于90％。
1.一种高纯稀土金属的短流程制备方法，其特征在于，采用以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高纯稀土金属的短流程制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的氧化稀土的原料纯度大于99％；所述的氧化稀土中的稀土元素为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种高纯稀土金属的短流程制备方法，其特征在于，所述的氟化剂为氟化氢和氟化氢铵中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种高纯稀土金属的短流程制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的氟化反应温度200-400℃，氟化率大于98％。
5.根据权利要求1所述的一种高纯稀土金属的短流程制备方法，其特征在于，步骤(4)所述的钙热还原反应中，还原温度为1000℃-1600℃，还原时间30-120min。
6.根据权利要求1所述的一种高纯稀土金属的短流程制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的搅拌为气体搅拌、机械搅拌、电磁搅拌中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种高纯稀土金属的短流程制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的氟化钾、氟化钠的分子比为2-3，氟化钾、氟化钠混合物的加入量为还原产生的氟化钙的质量的10％-20％。
8.根据权利要求1所述的一种高纯稀土金属的短流程制备方法，其特征在于，步骤(5)所述的一次真空蒸馏处理的温度为1200℃-1700℃，二次真空蒸馏处理的温度为1800-2000℃。
9.一种5n高纯稀土金属，采用权利要求1-8任一项所述的方法制备，其特征在于，稀土金属收率大于90％。
