Retzemju - attīrīšanas sagatavošanas metode
Visus 16 retzemju elementus, izņemot Pm, var attīrīt līdz 6N (99,9999 procenti) tīrībai. Atsevišķus tīrus retzemju elementus no jauktiem retzemju savienojumiem, kas iegūti pēc retzemju koncentrātu sadalīšanās, ir salīdzinoši sarežģīti un ķīmiskā procesā grūti iegūt. Ir divi galvenie iemesli. Pirmkārt, lantanīda elementu fizikālās un ķīmiskās īpašības ir ļoti līdzīgas, un lielākajai daļai retzemju jonu ir rādiuss starp diviem blakus esošiem elementiem, kas ir ļoti līdzīgi un ir stabili trīsvērtīgie stāvokļi ūdens šķīdumos. Retzemju joniem ir augsta afinitāte ar ūdeni, un, tā kā tos aizsargā hidrāti, to ķīmiskās īpašības ir ļoti līdzīgas, tāpēc atdalīšana un attīrīšana ir ārkārtīgi sarežģīta. Otrais ir tas, ka jauktajiem retzemju savienojumiem, kas iegūti pēc retzemju koncentrātu sadalīšanās, ir daudz papildu piemaisījumu elementu (piemēram, urāns, torijs, niobijs, tantals, titāns, cirkonijs, dzelzs, kalcijs, silīcijs, fluors, fosfors utt.) . Tāpēc retzemju elementu atdalīšanas procesā ir jāņem vērā ne tikai šo desmitu retzemju elementu ar ārkārtīgi līdzīgām ķīmiskajām īpašībām atdalīšana, bet arī retzemju elementu un pavadošo piemaisījumu elementu atdalīšana.
ražošanas materiāls
Retzemju metālus parasti iedala jauktos retzemju metālos un atsevišķos retzemju metālos. Jauktā retzemju metālu sastāvs ir tuvs sākotnējam retzemju metāla sastāvam rūdā, un atsevišķais metāls ir metāls, kas atdalīts un attīrīts no katra retzemju metālu. Retzemju oksīdus (izņemot samārija, eiropija, iterbija un tūlija oksīdus) ir grūti reducēt uz vienu metālu ar vispārējām metalurģijas metodēm, jo tiem ir liels veidošanās siltums un augsta stabilitāte. Tāpēc mūsdienās izplatītākās izejvielas retzemju metālu ražošanai ir to hlorīdi un fluorīdi.
Izkausētā sāls elektrolīze
Jauktu retzemju metālu rūpnieciskajā masveida ražošanā parasti izmanto kausētu sāļu elektrolīzi. Šī metode ir retzemju savienojumu, piemēram, retzemju hlorīdu, karsēšana un izkausēšana un pēc tam elektrolīzes veikšana, lai uz katoda nogulsnētu retzemju metālus. Ir divas elektrolīzes metodes: hlorīda elektrolīze un oksīda elektrolīze. Atsevišķu retzemju metālu sagatavošanas metodes atšķiras atkarībā no elementa. Samarijs, eiropijs, iterbijs un tūlijs nav piemēroti elektrolītiskajai sagatavošanai to augstā tvaika spiediena dēļ, un tā vietā tiek izmantota reducējošā destilācija. Citus elementus var sagatavot ar elektrolīzi vai metalotermisko reducēšanu.
Hlorīda elektrolīze ir visizplatītākā metālu ražošanas metode, īpaši jauktiem retzemju metāliem ar vienkāršu procesu, zemām izmaksām un nelielām investīcijām, taču lielākais trūkums ir hlora gāzes izdalīšanās, kas piesārņo vidi.
Oksīda elektrolīze neizdala kaitīgas gāzes, bet izmaksas ir nedaudz augstākas. Parasti atsevišķus retzemju metālus ar augstākām ražošanas cenām, piemēram, neodīmu un prazeodīmu, elektrolizē ar oksīdiem.
Vakuuma samazināšana
Ar elektrolīzes metodi var sagatavot tikai vispārējas rūpnieciskas kvalitātes retzemju metālus. Ja vēlaties sagatavot metālus ar zemu piemaisījumu un augstu tīrības pakāpi, to sagatavošanai parasti izmanto vakuuma termisko reducēšanu. Parasti no retzemju oksīdiem vispirms izveido retzemju fluorīdus, kurus vakuuma indukcijas krāsnī reducē ar metāla kalciju, lai iegūtu neapstrādātus metālus, un pēc tam pārkausē un destilē, lai iegūtu tīrākus metālus. Ar šo metodi var iegūt visus atsevišķus retzemju metālus, bet samāriju, eiropiju, iterbiju un tūliju šādā veidā nevar izmantot. Samarija, eiropija, iterbija, tūlija un kalcija redokspotenciāls tikai daļēji samazina retzemju fluorīdus. Parasti šos metālus sagatavo, izmantojot šo metālu augsta tvaika spiediena un lantāna metāla zema tvaika spiediena principu. Šo četru retzemju metālu oksīdus sajauc ar lantāna metāllūžņiem un pēc tam reducē vakuuma krāsnī. Salīdzinājums ar lantānu Active, samārijs, eiropijs, iterbijs, tūlijs ar lantānu tiek reducēti līdz metālam un tiek savākti uz kondensāta, kas viegli atdalās no izdedžiem.