Nadir Toprak Hazırlama Yöntemi - Saflaştırma
Pm hariç 16 nadir toprak elementinin tümü 6N (% 99.9999) saflığa kadar saflaştırılabilir. Kimyasal proseste, nadir toprak konsantrelerinin ayrışmasından sonra elde edilen karışık nadir toprak bileşiklerinden tek saf nadir toprak elementlerini ayırmak ve çıkarmak nispeten karmaşık ve zordur. Bunun iki ana nedeni vardır. İlk olarak, lantanit elementlerinin fiziksel ve kimyasal özellikleri çok benzerdir ve en nadir toprak iyonları, çok benzer olan ve sulu çözeltilerde kararlı üç değerlikli durumlar olan iki bitişik element arasında bir yarıçapa sahiptir. Nadir toprak iyonları su ile yüksek bir afiniteye sahiptir ve hidratlar tarafından korundukları için kimyasal özellikleri çok benzerdir, bu nedenle ayırma ve saflaştırma son derece zordur. İkincisi, nadir toprak konsantrelerinin ayrışmasından sonra elde edilen karışık nadir toprak bileşiklerinin, eşlik eden birçok safsızlık elementine (uranyum, toryum, niyobyum, tantal, titanyum, zirkonyum, demir, kalsiyum, silikon, flor, fosfor vb.) sahip olmasıdır. Bu nedenle, nadir toprak elementlerini ayırma sürecinde, sadece son derece benzer kimyasal özelliklere sahip bu düzine nadir toprak elementinin ayrılması değil, aynı zamanda nadir toprak elementleri ile beraberindeki safsızlık elementleri arasındaki ayrım da dikkate alınmalıdır.
üretim malzemesi
Nadir toprak metalleri genellikle karışık nadir toprak metallerine ve tek nadir toprak metallerine ayrılır. Karışık nadir toprak metalinin bileşimi, cevherdeki orijinal nadir toprak bileşimine yakındır ve tek metal, her nadir topraktan ayrılan ve rafine edilen metaldir. Nadir toprak oksitleri (samaryum, öropyum, iterbiyum ve tulyum oksitler hariç), büyük oluşum ısıları ve yüksek stabiliteleri nedeniyle genel metalurjik yöntemlerle tek bir metale indirgenmeleri zordur. Bu nedenle, nadir toprak metallerinin üretimi için günümüzün yaygın hammaddeleri klorürleri ve florürleridir.
Erimiş Tuz Elektrolizi
Karışık nadir toprak metallerinin endüstriyel seri üretimi genellikle erimiş tuz elektrolizi kullanır. Bu yöntem, nadir toprak klorürleri gibi nadir toprak bileşiklerini ısıtmak ve eritmek ve daha sonra katot üzerindeki nadir toprak metallerini çökeltmek için elektroliz yapmaktır. İki elektroliz yöntemi vardır: klorür elektrolizi ve oksit elektrolizi. Tek nadir toprak metallerinin hazırlama yöntemleri elementten elemente değişir. Samarium, europium, iterbiyum ve tulyum, yüksek buhar basınçları nedeniyle elektrolitik preparat için uygun değildir ve bunun yerine indirgeme damıtma kullanılır. Diğer elementler elektroliz veya metalotermik indirgeme ile hazırlanabilir.
Klorür elektrolizi, özellikle basit işlem, düşük maliyet ve küçük yatırımla karıştırılmış nadir toprak metalleri için metal üretmek için en yaygın yöntemdir, ancak en büyük dezavantaj, çevreyi kirleten klor gazının salınmasıdır.
Oksit elektrolizi zararlı gazlar yaymaz, ancak maliyet biraz daha yüksektir. Genel olarak, neodimyum ve praseodimyum gibi daha yüksek üretim fiyatlarına sahip tek nadir topraklar, oksitler tarafından elektrolize edilir.
Vakum azaltma
Elektroliz yöntemi sadece genel endüstriyel sınıftaki nadir toprak metallerini hazırlayabilir. Düşük safsızlıklara ve yüksek saflığa sahip metalleri hazırlamak istiyorsanız, bunları hazırlamak için genellikle vakum termal indirgemesi kullanılır. Genel olarak, nadir toprak oksitleri ilk önce ham metaller elde etmek için bir vakum indüksiyon fırınında metal kalsiyum ile indirgenen ve daha sonra daha saf metaller elde etmek için yeniden eritilen ve damıtılan nadir toprak florürlerine dönüştürülür. Bu yöntem tüm tek Nadir toprak metallerini üretebilir, ancak samaryum, europium, iterbiyum ve tulyum bu şekilde kullanılamaz. Samaryum, europium, iterbiyum, tulyum ve kalsiyumun redoks potansiyelleri nadir toprak florürlerini sadece kısmen azaltır. Genellikle bu metaller, bu metallerin yüksek buhar basıncı ve lantan metalinin düşük buhar basıncı prensibi kullanılarak hazırlanır. Bu dört nadir toprağın oksitleri lantan metal artıkları ile karıştırılır ve daha sonra bir vakum fırınında indirgenir. Lantan Aktif, samaryum, europium, iterbiyum, tulyumun karşılaştırılması lantan tarafından metale indirgenir ve cüruftan kolayca ayrılabilen yoğuşma üzerinde toplanır.