Metode Persiapan Pemurnian Tanah Langka -

Semua 16 elemen tanah jarang kecuali Pm dapat dimurnikan hingga kemurnian 6N (99,9999% ). Proses kimianya relatif rumit dan sulit untuk memisahkan dan mengekstraksi unsur tanah jarang murni tunggal dari campuran senyawa tanah jarang yang diperoleh setelah penguraian konsentrat tanah jarang. Ada dua alasan utama. Pertama, sifat fisik dan kimia unsur lantanida sangat mirip, dan sebagian besar ion tanah jarang memiliki jari-jari antara dua unsur yang berdekatan, yang sangat mirip, dan merupakan keadaan trivalen yang stabil dalam larutan berair. Ion tanah jarang memiliki afinitas tinggi dengan air, dan karena mereka dilindungi oleh hidrat, sifat kimianya sangat mirip, sehingga pemisahan dan pemurnian sangat sulit. Yang kedua adalah bahwa campuran senyawa tanah jarang yang diperoleh setelah penguraian konsentrat tanah jarang memiliki banyak unsur pengotor yang menyertainya (seperti uranium, thorium, niobium, tantalum, titanium, zirkonium, besi, kalsium, silikon, fluor, fosfor, dll.) . Oleh karena itu, dalam proses pemisahan unsur tanah jarang, tidak hanya pemisahan selusin unsur tanah jarang ini dengan sifat kimia yang sangat mirip, tetapi juga pemisahan antara unsur tanah jarang dan unsur pengotor yang menyertainya harus dipertimbangkan.

bahan produksi

Logam tanah jarang umumnya dibagi menjadi logam tanah jarang campuran dan logam tanah jarang tunggal. Komposisi logam tanah jarang campuran mendekati komposisi tanah jarang asli dalam bijih, dan logam tunggal adalah logam yang dipisahkan dan dimurnikan dari setiap tanah jarang. Oksida tanah jarang (kecuali samarium, europium, ytterbium dan thulium oksida) sulit untuk direduksi menjadi logam tunggal dengan metode metalurgi umum karena panas pembentukannya yang besar dan stabilitasnya yang tinggi. Oleh karena itu, bahan baku umum saat ini untuk produksi logam tanah jarang adalah klorida dan fluoridanya.

Elektrolisis Garam Cair

Produksi massal industri campuran logam tanah jarang umumnya menggunakan elektrolisis garam cair. Metode ini adalah dengan memanaskan dan melelehkan senyawa tanah jarang seperti klorida tanah jarang, kemudian melakukan elektrolisis untuk mengendapkan logam tanah jarang pada katoda. Ada dua metode elektrolisis: elektrolisis klorida dan elektrolisis oksida. Metode preparasi logam tanah jarang tunggal bervariasi dari satu elemen ke elemen lainnya. Samarium, europium, iterbium, dan thulium tidak cocok untuk preparasi elektrolitik karena tekanan uapnya yang tinggi, dan sebagai gantinya digunakan distilasi reduksi. Unsur-unsur lain dapat dibuat dengan elektrolisis atau reduksi metalotermik.

Elektrolisis klorida adalah metode yang paling umum untuk memproduksi logam, terutama untuk logam tanah jarang campuran dengan proses sederhana, biaya rendah dan investasi kecil, tetapi kerugian terbesar adalah pelepasan gas klorin, yang mencemari lingkungan.

Elektrolisis oksida tidak memancarkan gas berbahaya, tetapi biayanya sedikit lebih tinggi. Umumnya, tanah jarang tunggal dengan harga produksi yang lebih tinggi, seperti neodymium dan praseodymium, dielektrolisis oleh oksida.

Pengurangan vakum

Metode elektrolisis hanya dapat menyiapkan logam tanah jarang dari kelas industri umum. Jika Anda ingin menyiapkan logam dengan pengotor rendah dan kemurnian tinggi, reduksi termal vakum umumnya digunakan untuk menyiapkannya. Umumnya, oksida tanah jarang pertama kali dibuat menjadi fluorida tanah jarang, yang direduksi dengan kalsium logam dalam tungku induksi vakum untuk mendapatkan logam mentah, dan kemudian dilebur kembali dan disuling untuk mendapatkan logam yang lebih murni. Metode ini dapat menghasilkan semua logam tanah jarang tunggal, tetapi samarium, europium, iterbium, dan thulium tidak dapat digunakan dengan cara ini. Potensi redoks samarium, europium, iterbium, thulium, dan kalsium hanya mereduksi sebagian fluorida tanah jarang. Umumnya, logam ini dibuat dengan menggunakan prinsip tekanan uap tinggi dari logam ini dan tekanan uap rendah dari logam lantanum. Oksida dari empat tanah jarang ini dicampur dengan potongan logam lantanum, dan kemudian direduksi dalam tungku vakum. Perbandingan lantanum Aktif, samarium, europium, iterbium, thulium direduksi menjadi logam oleh lantanum dan dikumpulkan pada kondensasi, yang mudah dipisahkan dari terak.