उच्च शुद्धता दुर्लभ पृथ्वी धातुओं की तैयारी विधि
दुर्लभ पृथ्वी 17 धातु तत्वों के लिए एक सामान्य शब्द है जिसमें लैंथेनाइड तत्वों, स्कैंडियम और Yttrium सहित आवर्त सारणी में एक सामान्य शब्द है। तत्वों के बीच समान गुणों के कारण, पृथक्करण और शोधन प्रक्रिया जटिल है, और एक एकल दुर्लभ पृथ्वी उत्पाद प्राप्त करना आसान नहीं है।
उच्च शुद्धता वाले दुर्लभ पृथ्वी धातुओं का उपयोग चुंबकीय सामग्री, ऑप्टिकल कार्यात्मक सामग्री, उत्प्रेरक सामग्री, स्पटरिंग लक्ष्य, आदि के रूप में किया जा सकता है, और एकीकृत सर्किट, सेंसर, मेमोरी, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक डिस्प्ले डिवाइस और अन्य उत्पादों में बनाया गया है। वे व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स, संचार, लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले, नए ऊर्जा वाहनों, औद्योगिक उपकरण, समुद्री इंजीनियरिंग, एयरोस्पेस और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किए जाते हैं।
दुर्लभ पृथ्वी धातुओं के अनुप्रयोग पर अनुसंधान के निरंतर गहनता के साथ, दुर्लभ पृथ्वी धातुओं की शुद्धता के लिए आवश्यकताएं उच्च और उच्चतर हो रही हैं। वर्तमान में, उच्च शुद्धता वाले दुर्लभ पृथ्वी धातुओं की मुख्य तैयारी के तरीके वैक्यूम पिघलने, वैक्यूम डिस्टिलेशन, सॉलिड इलेक्ट्रोलिसिस, ज़ोन पिघलने, आदि हैं।
(1) वैक्यूम पिघलने की विधि
कम वाष्प के दबाव वाले दुर्लभ पृथ्वी धातु, जैसे कि स्कैंडियम, yttrium, लैंथेनम, सेरियम, प्रासोडायमियम, नियोडिमियम, गैडोलिनियम, टेरबियम और ल्यूटेटियम, पिघल जाते हैं और एक वैक्यूम डिग्री पर 1.33 × {10-4 पा और एक तापमान पर शुद्ध होते हैं। 200 ~ 1000 डिग्री से धातु के पिघलने बिंदु से। इस मामले में, उच्च वाष्प दबाव वाली अशुद्धियाँ, जैसे क्षार धातु, क्षारीय पृथ्वी धातु, फ्लोराइड्स और कम-वैलेंट ऑक्साइड, को आसुत किया जा सकता है, लेकिन टैंटलम, आयरन, वैनेडियम और क्रोमियम जैसे उच्च उबलते बिंदुओं के साथ अशुद्धियों का हटाना प्रभाव गरीब है। वैक्यूम पिघलने से अधिकांश दुर्लभ पृथ्वी धातुओं से उच्च वाष्प दबाव (एफ, सीए, एमजी, आदि) के साथ अशुद्धियों को हटाने के लिए प्रभावी है। आम तौर पर, इलेक्ट्रिक आर्क या इलेक्ट्रॉन बीम या इंडक्शन फर्नेस हीटिंग रीमेलिंग का उपयोग वैक्यूम स्थितियों के तहत किया जाता है।
(२) वैक्यूम डिस्टिलेशन मेथड
वैक्यूम डिस्टिलेशन टेक्नोलॉजी का सार डिस्टिलेशन-पब्लिकेशन है, जो वैक्यूम स्थितियों के तहत दुर्लभ पृथ्वी धातुओं को शुद्ध करने के लिए प्रत्येक तत्व के वाष्प दबाव में अंतर का उपयोग करता है। इस विधि को एक व्यावहारिक आसवन या उच्च बनाने की गति प्राप्त करने के लिए धातु शुद्धि के लिए एक बड़े वाष्प दबाव की आवश्यकता होती है, और इसे अपने ऑक्साइड के सह-विकृति या उच्चता तापमान की तुलना में कम तापमान पर किया जाना चाहिए। यह मुख्य रूप से भारी दुर्लभ पृथ्वी धातुओं की शुद्धि के लिए उपयोग किया जाता है।
Yttrium, Gadolinium, Terbium, और Lutetium को डिस्टिल्ड और शुद्ध किया जाता है। , होल्मियम, एर्बियम, थुलियम, सामरी, यूरोपियम, और येटेरबियम को 1550 ~ 1650 डिग्री पर आसुत और शुद्ध किया जाता है। ऐसी शर्तों के तहत, कम वाष्प दबाव वाले धातु अशुद्धियों जैसे कि टैंटालम और टंगस्टन और कार्बन, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन युक्त यौगिक क्रूसिबल में बने रहेंगे। इस विधि का उपयोग अक्सर वैक्यूम पिघलने के साथ संयोजन में किया जाता है।
(3) ठोस-राज्य इलेक्ट्रोलिसिस विधि
ठोस-राज्य इलेक्ट्रोलिसिस विधि, जिसे ठोस-राज्य इलेक्ट्रोमिग्रेशन विधि के रूप में भी जाना जाता है, एक प्रत्यक्ष वर्तमान विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत दुर्लभ पृथ्वी धातुओं में अशुद्धियों के प्रवास को संदर्भित करता है, विशेष रूप से धातु के पिघलने बिंदु के पास, जहां गतिशीलता अधिक है। प्रत्येक अशुद्धता तत्व के प्रभावी आवेश और प्रसार गुणांक में अंतर के कारण, प्रत्येक तत्व की प्रवासन दिशा और गतिशीलता भी अलग -अलग होती है।
एक दुर्लभ पृथ्वी धातु की छड़ को एक अल्ट्रा-हाई वैक्यूम या अक्रिय वातावरण में प्रत्यक्ष धारा के माध्यम से पारित किया जाता है और 1-3 सप्ताह के लिए धातु के पिघलने बिंदु की तुलना में 100-200 डिग्री पर बनाए रखा जाता है। उच्च तापमान और प्रत्यक्ष वर्तमान विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत, विभिन्न अशुद्धता तत्वों को उनके अलग -अलग प्रभावी चार्ज, प्रसार गुणांक और गतिशीलता के कारण दोनों सिरों पर परीक्षण रॉड के साथ समृद्ध किया जाता है। टेस्ट रॉड के दो छोरों को काटें, और मध्य खंड को फिर से इलेक्ट्रोमिग्रेशन द्वारा शुद्ध किया जा सकता है। प्रयोगशाला में, इलेक्ट्रोमिग्रेशन विधि का उपयोग लैंथेनम, सेरियम, प्रासोडायमियम, नियोडिमियम, गैडोलिनियम, टेरबियम, येट्रियम और लुटेटियम को शुद्ध करने के लिए किया जाता है, और कार्बन, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन जैसी अशुद्धियों को दूर करने का प्रभाव उल्लेखनीय है।
ठोस-राज्य इलेक्ट्रोलिसिस विधि में उपयोग किए जाने वाले उपकरण अपेक्षाकृत सरल हैं और दुर्लभ पृथ्वी धातुओं, जैसे गैस अशुद्धियों और गैर-धातु संबंधी अशुद्धियों में नकारात्मक प्रभावी आवेश के साथ अंतरालीय अशुद्धियों को प्रभावी ढंग से हटा सकते हैं। इसका धातु अशुद्धियों पर एक अच्छा निष्कासन प्रभाव भी है। हालांकि, इस विधि में लंबे शोधन चक्र, कम उपज और उच्च ऊर्जा की खपत के नुकसान हैं।
(४) ज़ोन पिघलने की विधि
दुर्लभ पृथ्वी धातु की छड़ें ज़ोन में कई बार पिघल जाती हैं, जो एक बहुत धीमी गति से एक ज़ोन पिघलने वाली भट्ठी में होती है (जैसे कि 0। 4 मिमी/मिनट yttrium को शुद्ध करते समय)। यह लोहे, एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम, तांबा और निकल जैसी धातु अशुद्धियों को हटाने पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव है, लेकिन ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, कार्बन और हाइड्रोजन के लिए अप्रभावी है। इसके अलावा, इलेक्ट्रोलाइटिक रिफाइनिंग और ज़ोन पिघलने-इलेक्ट्रोमिग्रेशन संयुक्त विधि दुर्लभ पृथ्वी को शुद्ध करने के लिए भी एक निश्चित प्रभाव है।
इसके अलावा, कुछ अन्य तरीके हैं, जैसे कि पिघला हुआ नमक निष्कर्षण विधि और आर्क पिघलने वाले annealing recrystallization विधि। पिघला हुआ नमक निष्कर्षण विधि उच्च तापमान पर पिघले हुए नमक के साथ दुर्लभ पृथ्वी धातुओं से संपर्क करके अशुद्धता तत्वों के अनुपात को बदल देती है, ताकि अशुद्धियाँ पिघले हुए नमक में प्रवेश करती हैं, जिससे शुद्धिकरण का उद्देश्य प्राप्त होता है। आर्क पिघलने वाले annealing recrystallization विधि एक चाप भट्ठी में नमूना को गर्म करती है और इसे अनाज उगाने और शुद्धता में सुधार करने के लिए नमूने के पिघलने बिंदु की तुलना में थोड़ा कम तापमान पर anneals।
1958 में इसकी स्थापना के बाद से, HNRE ने उच्च शुद्धता दुर्लभ पृथ्वी धातुओं के गहन अनुसंधान और औद्योगिक लेआउट को अंजाम दिया है। HNRE उच्च शुद्धता वाले दुर्लभ पृथ्वी धातुओं के निष्कर्षण, शोधन और अनुप्रयोग सामग्री विकास में दुनिया के प्रमुख स्तर पर है। "दुनिया में स्कैंडियम के राजा" की प्रतिष्ठा का आनंद ले रहे हैं।