Mischmetal

Un puñado de pellets de malmetal

Mischmetal (del alemán: Mischmetall - "metal mixto") es una aleación de elementos de tierras raras. También se le llama cerium mischmetal, o mischmetal de tierras raras. Una composición típica incluye aproximadamente un 55 % de cerio, un 25 % de lantano y un 15~18 % de neodimio, con trazas de otros metales de tierras raras; contiene un 95 % de lantánidos y un 5 % de hierro. Su uso más común es en el ferrocerio pirofórico "pedernal" dispositivo de encendido de muchos encendedores y antorchas, aunque una aleación de solo elementos de tierras raras sería demasiado blanda para producir buenas chispas. Para ello, se mezcla con óxido de hierro y óxido de magnesio para formar un material más duro conocido como ferrocerio. En las fórmulas químicas se suele abreviar como Mm, p. MmNi₅.

Historia

Carl Auer von Welsbach

Carl Auer von Welsbach fue el descubridor del neodimio y el praseodimio, y co-descubridor del lutecio. También fue el inventor del manto de gas (usando torio) y de la industria de las tierras raras. Después de extraer el torio de la arena de monacita, quedaron muchos lantánidos, para los cuales no había ningún uso comercial. Buscó aplicaciones para las tierras raras. Entre sus primeros descubrimientos/invenciones estuvo el mischmetal.

Preparación

Históricamente, el mischmetal se preparaba a partir de monacita, un fosfato anhidro de lantánidos ligeros y torio. El mineral se craqueó por reacción a alta temperatura con ácido sulfúrico concentrado o hidróxido de sodio. El torio se eliminó aprovechando su basicidad más débil en relación con los lantánidos trivalentes, su radio secundario se precipitó usando arrastre en sulfato de bario y los lantánidos restantes se convirtieron en sus cloruros. El "cloruro de tierras raras" (hexahidrato), a veces conocido como "cloruro de lantánidos", era el producto químico principal de la industria de tierras raras. Calentando cuidadosamente, preferiblemente con cloruro de amonio o en una atmósfera de cloruro de hidrógeno, el hexahidrato podría deshidratarse para proporcionar el cloruro anhidro. La electrólisis del cloruro anhidro fundido (mezclado con otro haluro anhidro para mejorar el comportamiento de fusión) condujo a la formación de mischmetal fundido, que luego se moldearía en lingotes. Cualquier contenido de samario del mineral tendía a no reducirse al metal, sino que se acumulaba en el haluro fundido, del que luego podría aislarse de manera rentable. El mischmetal derivado de la monacita típicamente tenía alrededor de 48% de cerio, 25% de lantano, 17% de neodimio y 5% de praseodimio, siendo el resto los otros lantánidos. Cuando la bastnäsita comenzó a procesarse para contenido de tierras raras alrededor de 1965, también se convirtió en una versión de cloruro de tierras raras y luego en mischmetal. Esta versión era más alta en lantano y más baja en neodimio.

A partir de 2007, la alta demanda de neodimio ha hecho que sea rentable eliminar todos los lantánidos más pesados y el neodimio (y a veces también todo el praseodimio) de la mezcla de lantánidos de abundancia natural para venderlos por separado e incluir solo La -Ce-Pr o La-Ce en las formas más económicas de mischmetal. Los lantánidos ligeros son tan similares en sus propiedades metalúrgicas, que cualquier aplicación para la cual la composición original hubiera sido adecuada, estaría igualmente bien atendida por estas mezclas truncadas. El "cloruro de tierras raras" tradicional, como producto químico básico, también fue utilizado para extraer las tierras raras individuales por empresas que no deseaban procesar los minerales directamente. A partir de 2007, el mischmetal suele tener un precio de menos de 10 USD por kilogramo, y las mezclas de cloruro de tierras raras subyacentes suelen tener un precio inferior a 5 USD/kg.

Usar

Mischmetal se utiliza en la preparación de prácticamente todos los elementos de tierras raras. Esto se debe a que tales elementos son casi idénticos en la mayoría de los procesos químicos, lo que significa que los procesos de extracción ordinarios no los distinguen. Los procesos altamente especializados, como los desarrollados por Carl Auer von Welsbach, explotan diferencias sutiles en la solubilidad para separar mischmetal en sus elementos constituyentes, y cada paso produce solo un cambio incremental en la composición. Dichos procesos informaron más tarde a Marie Curie en su búsqueda de nuevos elementos.

Cincado zinc-aluminio

En ocasiones, se agregan rastros de un mischmetal de cerio y lantano al proceso de galvanización Galfan para alambre de acero. Este es un recubrimiento de zinc y 5-10% de aluminio, con trazas de mischmetal.