दुर्लभ पृथ्वी की तैयारी विधि - शुद्धिकरण

पीएम को छोड़कर सभी 16 दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को 6 एन (99.9999%) शुद्धता के लिए शुद्ध किया जा सकता है। दुर्लभ पृथ्वी सांद्रता के अपघटन के बाद प्राप्त मिश्रित दुर्लभ पृथ्वी यौगिकों से एकल शुद्ध दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को अलग करना और निकालना रासायनिक प्रक्रिया में अपेक्षाकृत जटिल और कठिन है। इसके दो मुख्य कारण हैं। सबसे पहले, लैंथेनाइड तत्वों के भौतिक और रासायनिक गुण बहुत समान हैं, और अधिकांश दुर्लभ पृथ्वी आयनों में दो आसन्न तत्वों के बीच एक त्रिज्या होती है, जो बहुत समान हैं, और जलीय समाधानों में स्थिर त्रिसंयोजक राज्य हैं। दुर्लभ पृथ्वी आयनों का पानी के साथ एक उच्च संबंध है, और क्योंकि वे हाइड्रेट्स द्वारा संरक्षित हैं, उनके रासायनिक गुण बहुत समान हैं, इसलिए अलगाव और शुद्धिकरण बेहद मुश्किल हैं। दूसरा यह है कि दुर्लभ पृथ्वी सांद्रता के अपघटन के बाद प्राप्त मिश्रित दुर्लभ पृथ्वी यौगिकों में कई साथ अशुद्धता तत्व होते हैं (जैसे कि यूरेनियम, थोरियम, निओबियम, टैंटलम, टाइटेनियम, जिरकोनियम, लोहा, कैल्शियम, सिलिकॉन, फ्लोरीन, फास्फोरस, आदि)। इसलिए, दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को अलग करने की प्रक्रिया में, न केवल बेहद समान रासायनिक गुणों के साथ इन दर्जन दुर्लभ पृथ्वी तत्वों का अलगाव, बल्कि दुर्लभ पृथ्वी तत्वों और साथ में अशुद्धता तत्वों के बीच अलगाव पर भी विचार किया जाना चाहिए।

उत्पादन सामग्री

दुर्लभ पृथ्वी धातुओं को आम तौर पर मिश्रित दुर्लभ पृथ्वी धातुओं और एकल दुर्लभ पृथ्वी धातुओं में विभाजित किया जाता है। मिश्रित दुर्लभ पृथ्वी धातु की संरचना अयस्क में मूल दुर्लभ पृथ्वी संरचना के करीब है, और एकल धातु प्रत्येक दुर्लभ पृथ्वी से अलग और परिष्कृत धातु है। दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड (सामरियम, यूरोपियम, यटरबियम और थुलियम ऑक्साइड को छोड़कर) को सामान्य धातुकर्म विधियों द्वारा एक ही धातु में कम करना मुश्किल है क्योंकि उनके गठन और उच्च स्थिरता की बड़ी गर्मी है। इसलिए, दुर्लभ पृथ्वी धातुओं के उत्पादन के लिए आज के सामान्य कच्चे माल उनके क्लोराइड और फ्लोराइड हैं।

पिघला हुआ नमक इलेक्ट्रोलिसिस

मिश्रित दुर्लभ पृथ्वी धातुओं का औद्योगिक बड़े पैमाने पर उत्पादन आमतौर पर पिघले हुए नमक इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग करता है। यह विधि दुर्लभ पृथ्वी क्लोराइड जैसे दुर्लभ पृथ्वी यौगिकों को गर्म और पिघलाने के लिए है, और फिर कैथोड पर दुर्लभ पृथ्वी धातुओं को अवक्षेपित करने के लिए इलेक्ट्रोलिसिस का प्रदर्शन करती है। इलेक्ट्रोलिसिस के दो तरीके हैं: क्लोराइड इलेक्ट्रोलिसिस और ऑक्साइड इलेक्ट्रोलिसिस। एकल दुर्लभ पृथ्वी धातुओं की तैयारी के तरीके तत्व से तत्व में भिन्न होते हैं। Samarium, europium, ytterbium, और thulium उनके उच्च वाष्प दबाव के कारण इलेक्ट्रोलाइटिक तैयारी के लिए उपयुक्त नहीं हैं, और इसके बजाय कमी आसवन का उपयोग किया जाता है। अन्य तत्वों को इलेक्ट्रोलिसिस या मेटालोथर्मिक कमी द्वारा तैयार किया जा सकता है।

क्लोराइड इलेक्ट्रोलिसिस धातुओं के उत्पादन के लिए सबसे आम तरीका है, विशेष रूप से सरल प्रक्रिया, कम लागत और छोटे निवेश के साथ मिश्रित दुर्लभ पृथ्वी धातुओं के लिए, लेकिन सबसे बड़ा नुकसान क्लोरीन गैस की रिहाई है, जो पर्यावरण को प्रदूषित करता है।

ऑक्साइड इलेक्ट्रोलिसिस हानिकारक गैसों का उत्सर्जन नहीं करता है, लेकिन लागत थोड़ी अधिक है। आम तौर पर, उच्च उत्पादन कीमतों के साथ एकल दुर्लभ पृथ्वी, जैसे कि नियोडिमियम और प्रैसोडिमियम, ऑक्साइड द्वारा इलेक्ट्रोलाइज्ड होते हैं।

निर्वात कमी

इलेक्ट्रोलिसिस विधि केवल सामान्य औद्योगिक ग्रेड की दुर्लभ पृथ्वी धातुओं को तैयार कर सकती है। यदि आप कम अशुद्धियों और उच्च शुद्धता के साथ धातुओं को तैयार करना चाहते हैं, तो वैक्यूम थर्मल कमी का उपयोग आमतौर पर उन्हें तैयार करने के लिए किया जाता है। आम तौर पर, दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड को पहले दुर्लभ पृथ्वी फ्लोराइड में बनाया जाता है, जो कच्चे धातुओं को प्राप्त करने के लिए एक वैक्यूम प्रेरण भट्टी में धातु कैल्शियम के साथ कम हो जाते हैं, और फिर शुद्ध धातुओं को प्राप्त करने के लिए पुनर्निर्मित और आसुत होते हैं। यह विधि सभी एकल दुर्लभ पृथ्वी धातुओं का उत्पादन कर सकती है, लेकिन इस तरह से समरियम, यूरोपियम, यटरबियम और थुलियम का उपयोग नहीं किया जा सकता है। सामरियम, यूरोपियम, यटरबियम, थुलियम और कैल्शियम की रेडॉक्स क्षमता केवल आंशिक रूप से दुर्लभ पृथ्वी फ्लोराइड को कम करती है। आम तौर पर, इन धातुओं को इन धातुओं के उच्च वाष्प दबाव और लैंथेनम धातु के कम वाष्प दबाव के सिद्धांत का उपयोग करके तैयार किया जाता है। इन चार दुर्लभ पृथ्वी के ऑक्साइड को लैंथेनम धातु के स्क्रैप के साथ मिलाया जाता है, और फिर एक वैक्यूम भट्टी में कम कर दिया जाता है। लैंथेनम सक्रिय, समैरियम, यूरोपियम, यटरबियम, थूलियम की तुलना लैंथेनम द्वारा धातु में कम हो जाती है और संक्षेपण पर एकत्र की जाती है, जिसे आसानी से स्लैग से अलग किया जाता है।