Noyob tuproqni tayyorlash usuli - tozalash

Pm dan tashqari barcha 16 nodir yer elementi 6N (99,9999 foiz) tozaligiga qadar tozalanishi mumkin. Noyob tuproq kontsentratlarining parchalanishidan keyin olingan aralash noyob tuproq birikmalaridan yagona sof noyob tuproq elementlarini ajratish va ajratib olish kimyoviy jarayonda nisbatan murakkab va qiyin. Buning ikkita asosiy sababi bor. Birinchidan, lantanid elementlarining fizik va kimyoviy xossalari juda oʻxshash va koʻpchilik nodir yer ionlari ikkita qoʻshni element orasidagi radiusga ega, ular juda oʻxshash va suvli eritmalarda barqaror uch valentli holatlardir. Noyob tuproq ionlari suvga yuqori darajada yaqinlik qiladi va ular gidratlar bilan himoyalanganligi sababli ularning kimyoviy xossalari juda o'xshash, shuning uchun ajratish va tozalash juda qiyin. Ikkinchisi, noyob tuproq kontsentratlarining parchalanishidan so'ng olingan aralash nodir tuproq birikmalarida ko'plab qo'shilgan nopoklik elementlari (uran, toriy, niobiy, tantal, titan, sirkoniy, temir, kaltsiy, kremniy, ftor, fosfor va boshqalar) mavjud. . Shu sababli, noyob tuproq elementlarini ajratish jarayonida nafaqat kimyoviy xossalari juda o'xshash bo'lgan ushbu o'nlab noyob tuproq elementlarini ajratish, balki noyob tuproq elementlari va ularga hamroh bo'lgan nopoklik elementlarini ajratish ham hisobga olinishi kerak.

ishlab chiqarish materiali

Noyob tuproq metallari odatda aralash noyob tuproq metallari va yagona noyob tuproq metallariga bo'linadi. Aralashtirilgan noyob tuproq metalining tarkibi rudadagi asl noyob tuproq tarkibiga yaqin va yagona metall har bir noyob tuproqdan ajratilgan va tozalangan metalldir. Noyob tuproq oksidlari (samariy, evropiy, iterbiy va tuliy oksidlaridan tashqari) katta hosil boʻlish issiqligi va barqarorligi yuqori boʻlgani uchun umumiy metallurgiya usullari bilan bitta metallga qaytarilishi qiyin. Shuning uchun ham bugungi kunda noyob tuproq metallarini ishlab chiqarish uchun keng tarqalgan xom ashyo ularning xloridlari va ftoridlari hisoblanadi.

Eritilgan tuz elektrolizi

Aralashtirilgan noyob tuproq metallarini sanoat ommaviy ishlab chiqarish odatda eritilgan tuz elektrolizidan foydalanadi. Bu usul noyob tuproq xloridlari kabi noyob tuproq birikmalarini isitish va eritish, so'ngra katodda noyob tuproq metallarini cho'ktirish uchun elektrolizni amalga oshirishdir. Elektrolizning ikkita usuli mavjud: xlorid elektroliz va oksid elektroliz. Yagona noyob tuproq metallarini tayyorlash usullari elementdan elementga farq qiladi. Samarium, evropiy, iterbiy va tuliy yuqori bug 'bosimi tufayli elektrolitik tayyorlash uchun mos emas va ularning o'rniga qaytaruvchi distillash qo'llaniladi. Boshqa elementlar elektroliz yoki metallotermik qaytarilish yo'li bilan tayyorlanishi mumkin.

Xlorid elektroliz - bu oddiy jarayon, arzon va kichik investitsiyalar bilan aralash noyob tuproq metallari uchun metallarni ishlab chiqarishning eng keng tarqalgan usuli, ammo eng katta kamchilik atrof-muhitni ifloslantiruvchi xlor gazining chiqishi hisoblanadi.

Oksid elektrolizi zararli gazlarni chiqarmaydi, lekin narxi biroz yuqoriroq. Odatda, neodimiy va praseodimiy kabi ishlab chiqarish narxi yuqori bo'lgan yagona noyob tuproqlar oksidlar bilan elektrolizlanadi.

Vakuumni kamaytirish

Elektroliz usuli faqat umumiy sanoat darajasidagi noyob tuproq metallarini tayyorlashi mumkin. Agar siz past aralashmalar va yuqori tozalikdagi metallarni tayyorlamoqchi bo'lsangiz, ularni tayyorlash uchun odatda vakuumli termal pasayish qo'llaniladi. Odatda, nodir tuproq oksidlari birinchi navbatda nodir tuproq ftoridlariga aylanadi, ular xom metallarni olish uchun vakuumli induksion pechda metall kaltsiy bilan kamayadi, so'ngra toza metallarni olish uchun qayta eritiladi va distillanadi. Bu usul barcha yagona noyob tuproq metallarini ishlab chiqarishi mumkin, ammo samariy, evropiy, iterbiy va tuliydan bu tarzda foydalanish mumkin emas. Samarium, evropiy, iterbiy, tuliy va kaltsiyning oksidlanish-qaytarilish potentsiallari noyob tuproq ftoridlarini faqat qisman kamaytiradi. Odatda, bu metallar ushbu metallarning yuqori bug 'bosimi va lantan metallining past bug' bosimi printsipidan foydalangan holda tayyorlanadi. Ushbu to'rtta noyob erning oksidlari lantan metall qoldiqlari bilan aralashtiriladi va keyin vakuumli pechda qaytariladi. Lantanni solishtirish Active, samarium, evropium, itterbium, thulium lanthanum tomonidan metallga qaytariladi va shlakdan osongina ajratiladigan kondensatsiyaga to'planadi.