दुर्लभ पृथ्वी धातुओं की तैयारी

दुर्लभ पृथ्वी धातुओं की तैयारी

दुर्लभ पृथ्वी धातुओं के उत्पादन को दुर्लभ पृथ्वी पाइरोमेटालर्जिकल उत्पादन के रूप में भी जाना जाता है।दुर्लभ पृथ्वी धातुएँआम तौर पर मिश्रित दुर्लभ पृथ्वी धातुओं और एकल दुर्लभ पृथ्वी धातुओं में विभाजित किया जाता है। मिश्रित दुर्लभ पृथ्वी धातुओं की संरचना अयस्क में मूल दुर्लभ पृथ्वी संरचना के समान है, और एक एकल धातु प्रत्येक दुर्लभ पृथ्वी से अलग और परिष्कृत धातु है। उनके गठन की उच्च गर्मी और उच्च स्थिरता के कारण, सामान्य धातुकर्म तरीकों का उपयोग करके दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड (समैरियम, यूरोपियम, यटरबियम और थ्यूलियम के ऑक्साइड को छोड़कर) को एक धातु में कम करना मुश्किल है। इसलिए, दुर्लभ पृथ्वी धातुओं के उत्पादन के लिए आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले कच्चे माल उनके क्लोराइड और फ्लोराइड हैं।

(1) पिघला हुआ नमक इलेक्ट्रोलिसिस विधि

उद्योग में मिश्रित दुर्लभ पृथ्वी धातुओं का बड़े पैमाने पर उत्पादन आम तौर पर पिघला हुआ नमक इलेक्ट्रोलिसिस विधि का उपयोग करता है। इस विधि में दुर्लभ पृथ्वी यौगिकों जैसे कि दुर्लभ पृथ्वी क्लोराइड को गर्म करना और पिघलाना, और फिर कैथोड पर दुर्लभ पृथ्वी धातुओं को अवक्षेपित करने के लिए इलेक्ट्रोलिसिस शामिल है। इलेक्ट्रोलिसिस की दो विधियाँ हैं: क्लोराइड इलेक्ट्रोलिसिस और ऑक्साइड इलेक्ट्रोलिसिस। एकल दुर्लभ पृथ्वी धातु की तैयारी की विधि तत्व के आधार पर भिन्न होती है। समैरियम, युरोपियम, यटरबियम और थ्यूलियम अपने उच्च वाष्प दबाव के कारण इलेक्ट्रोलाइटिक तैयारी के लिए उपयुक्त नहीं हैं, और इसके बजाय कमी आसवन विधि का उपयोग करके तैयार किए जाते हैं। अन्य तत्वों को इलेक्ट्रोलिसिस या मेटल थर्मल रिडक्शन विधि द्वारा तैयार किया जा सकता है।

क्लोराइड इलेक्ट्रोलिसिस धातुओं के उत्पादन के लिए सबसे आम तरीका है, खासकर मिश्रित दुर्लभ पृथ्वी धातुओं के लिए। यह प्रक्रिया सरल, लागत प्रभावी है और इसमें न्यूनतम निवेश की आवश्यकता होती है। हालाँकि, सबसे बड़ी कमी क्लोरीन गैस का निकलना है, जो पर्यावरण को प्रदूषित करती है।

ऑक्साइड इलेक्ट्रोलिसिस से हानिकारक गैसें नहीं निकलती हैं, लेकिन लागत थोड़ी अधिक होती है। आम तौर पर, उच्च कीमत वाली एकल दुर्लभ पृथ्वी जैसे कि नियोडिमियम और प्रेसियोडिमियम का उत्पादन ऑक्साइड इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग करके किया जाता है।

(2) वैक्यूम थर्मल रिडक्शन विधि

इलेक्ट्रोलिसिस विधि केवल सामान्य औद्योगिक ग्रेड दुर्लभ पृथ्वी धातुएँ तैयार कर सकती है। कम अशुद्धियों और उच्च शुद्धता वाली धातुओं को तैयार करने के लिए आमतौर पर वैक्यूम थर्मल रिडक्शन विधि का उपयोग किया जाता है। आम तौर पर, दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड को पहले दुर्लभ पृथ्वी फ्लोराइड में बनाया जाता है, जिसे कच्चे धातु प्राप्त करने के लिए वैक्यूम प्रेरण भट्ठी में धातु कैल्शियम के साथ कम किया जाता है। फिर, शुद्ध धातु प्राप्त करने के लिए उन्हें दोबारा पिघलाया और आसवित किया जाता है। यह विधि सभी एकल दुर्लभ पृथ्वी धातुओं का उत्पादन कर सकती है, लेकिन समैरियम, युरोपियम, यटरबियम और थ्यूलियम का उपयोग नहीं किया जा सकता है।

की ऑक्सीकरण कमी क्षमतासमैरियम, युरोपियम, येटेरबियम, थ्यूलियमऔर कैल्शियम ने दुर्लभ पृथ्वी फ्लोराइड को केवल आंशिक रूप से कम किया। आम तौर पर, इन धातुओं को इन धातुओं के उच्च वाष्प दबाव और लैंथेनम धातुओं के निम्न वाष्प दबाव के सिद्धांत का उपयोग करके तैयार किया जाता है, इन चार दुर्लभ पृथ्वी के ऑक्साइड को लैंथेनम धातुओं के मलबे के साथ मिलाकर और ब्रिकेटिंग करके, और उन्हें वैक्यूम भट्ठी में कम करके तैयार किया जाता है।. लेण्टेनियुमअपेक्षाकृत सक्रिय है.समैरियम, युरोपियम, यटरबियम और थ्यूलियमलैंथेनम द्वारा सोने में अपचयित किया जाता है और कंडेनसर पर एकत्र किया जाता है, जिसे स्लैग से अलग करना आसान होता है।

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