Spôsob prípravy čistenia vzácnych zemín -
Všetkých 16 prvkov vzácnych zemín okrem Pm možno čistiť na čistotu 6N (99,9999 percent). Oddeliť a extrahovať jednotlivé čisté prvky vzácnych zemín zo zmiešaných zlúčenín vzácnych zemín získaných po rozklade koncentrátov vzácnych zemín je v chemickom procese pomerne komplikované a ťažké. Existujú dva hlavné dôvody. Po prvé, fyzikálne a chemické vlastnosti prvkov lantanoidov sú veľmi podobné a väčšina iónov vzácnych zemín má polomer medzi dvoma susednými prvkami, ktoré sú veľmi podobné a sú stabilnými trojmocnými stavmi vo vodných roztokoch. Ióny vzácnych zemín majú vysokú afinitu k vode a keďže sú chránené hydrátmi, ich chemické vlastnosti sú veľmi podobné, takže separácia a čistenie sú mimoriadne náročné. Druhým je, že zmiešané zlúčeniny vzácnych zemín získané po rozklade koncentrátov vzácnych zemín majú veľa sprievodných nečistôt (ako je urán, tórium, niób, tantal, titán, zirkónium, železo, vápnik, kremík, fluór, fosfor atď.) . Preto sa v procese oddeľovania prvkov vzácnych zemín musí brať do úvahy nielen oddelenie týchto tuctov prvkov vzácnych zemín s mimoriadne podobnými chemickými vlastnosťami, ale aj oddelenie prvkov vzácnych zemín a sprievodných prvkov nečistôt.
výrobný materiál
Kovy vzácnych zemín sa vo všeobecnosti delia na zmiešané kovy vzácnych zemín a jednotlivé kovy vzácnych zemín. Zloženie zmiešaného kovu vzácnych zemín je blízke pôvodnému zloženiu vzácnych zemín v rude a jediný kov je kov oddelený a rafinovaný z každej vzácnej zeminy. Oxidy vzácnych zemín (okrem oxidov samária, európia, ytterbia a thúlia) je ťažké redukovať na jeden kov všeobecnými metalurgickými metódami kvôli ich veľkému teplu tvorby a vysokej stabilite. Preto sú dnes bežnými surovinami na výrobu kovov vzácnych zemín ich chloridy a fluoridy.
Elektrolýza roztavenej soli
Priemyselná hromadná výroba zmiešaných kovov vzácnych zemín vo všeobecnosti využíva elektrolýzu roztavenej soli. Táto metóda spočíva v zahrievaní a tavení zlúčenín vzácnych zemín, ako sú chloridy vzácnych zemín, a potom v uskutočnení elektrolýzy na vyzrážanie kovov vzácnych zemín na katóde. Existujú dva spôsoby elektrolýzy: chloridová elektrolýza a oxidová elektrolýza. Spôsoby prípravy jednotlivých kovov vzácnych zemín sa líšia od prvku k prvku. Samárium, európium, yterbium a thulium nie sú vhodné na elektrolytickú prípravu pre ich vysoký tlak pár a namiesto toho sa používa redukčná destilácia. Ostatné prvky je možné pripraviť elektrolýzou alebo metalotermickou redukciou.
Elektrolýza chloridov je najbežnejšou metódou výroby kovov, najmä zmiešaných kovov vzácnych zemín s jednoduchým procesom, nízkymi nákladmi a malými investíciami, ale najväčšou nevýhodou je uvoľňovanie plynného chlóru, ktorý znečisťuje životné prostredie.
Oxidová elektrolýza nevypúšťa škodlivé plyny, ale cena je o niečo vyššia. Vo všeobecnosti sú jednotlivé vzácne zeminy s vyššími výrobnými cenami, ako je neodým a prazeodým, elektrolyzované oxidmi.
Zníženie vákua
Metódou elektrolýzy je možné pripraviť iba kovy vzácnych zemín všeobecnej priemyselnej kvality. Ak chcete pripraviť kovy s nízkym obsahom nečistôt a vysokou čistotou, vo všeobecnosti sa na ich prípravu používa vákuová tepelná redukcia. Vo všeobecnosti sa oxidy vzácnych zemín najskôr spracujú na fluoridy vzácnych zemín, ktoré sa redukujú kovovým vápnikom vo vákuovej indukčnej peci, aby sa získali surové kovy, a potom sa pretavia a destilujú, aby sa získali čistejšie kovy. Táto metóda môže produkovať všetky jednotlivé kovy vzácnych zemín, ale samárium, európium, ytterbium a thulium sa týmto spôsobom použiť nedajú. Redoxný potenciál samária, európia, ytterbia, thúlia a vápnika redukuje fluoridy vzácnych zemín len čiastočne. Vo všeobecnosti sa tieto kovy pripravujú použitím princípu vysokého tlaku pár týchto kovov a nízkeho tlaku pár kovového lantánu. Oxidy týchto štyroch vzácnych zemín sa zmiešajú so zvyškami lantánu a potom sa redukujú vo vákuovej peci. Porovnanie lantánu Aktívne, samárium, európium, ytterbium, thulium sa redukujú na kov lantánom a zachytávajú sa na kondenzácii, ktorá sa ľahko oddelí od trosky.