বিরল পৃথিবী - পরিশোধনের প্রস্তুতির পদ্ধতি

Pm ব্যতীত সমস্ত 16টি বিরল পৃথিবীর উপাদানগুলি 6N (99.9999 শতাংশ) বিশুদ্ধতায় বিশুদ্ধ করা যেতে পারে। রাসায়নিক প্রক্রিয়ায় এটি তুলনামূলকভাবে জটিল এবং কঠিন বিরল পৃথিবীর কেন্দ্রীভূতগুলির পচনের পরে প্রাপ্ত মিশ্র বিরল পৃথিবীর যৌগগুলি থেকে একক বিশুদ্ধ বিরল পৃথিবীর উপাদানগুলিকে আলাদা করা এবং নিষ্কাশন করা। দুটি প্রধান কারণ আছে। প্রথমত, ল্যান্থানাইড উপাদানগুলির ভৌত এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলি খুব একই রকম, এবং বেশিরভাগ বিরল আর্থ আয়নগুলির দুটি সন্নিহিত উপাদানগুলির মধ্যে একটি ব্যাসার্ধ রয়েছে, যা খুব একই রকম, এবং জলীয় দ্রবণে স্থিতিশীল ত্রয়ী অবস্থা। বিরল আর্থ আয়নগুলির জলের সাথে একটি উচ্চ সম্পর্ক রয়েছে এবং যেহেতু তারা হাইড্রেট দ্বারা সুরক্ষিত, তাদের রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলি খুব একই রকম, তাই পৃথকীকরণ এবং পরিশোধন অত্যন্ত কঠিন। দ্বিতীয়টি হল যে বিরল পৃথিবীর ঘনত্বের পচনের পরে প্রাপ্ত মিশ্র বিরল পৃথিবীর যৌগগুলিতে অনেকগুলি সহগামী অপরিষ্কার উপাদান রয়েছে (যেমন ইউরেনিয়াম, থোরিয়াম, নাইওবিয়াম, ট্যানটালাম, টাইটানিয়াম, জিরকোনিয়াম, আয়রন, ক্যালসিয়াম, সিলিকন, ফ্লোরিন, ফসফরাস ইত্যাদি)। . অতএব, বিরল পৃথিবীর উপাদানগুলিকে পৃথক করার প্রক্রিয়ায়, অত্যন্ত অনুরূপ রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যযুক্ত এই ডজন ডজন বিরল পৃথিবীর উপাদানগুলির বিচ্ছেদই নয়, বিরল পৃথিবীর উপাদান এবং অনুষঙ্গী অপরিষ্কার উপাদানগুলির মধ্যে বিচ্ছেদকেও বিবেচনা করতে হবে।

উত্পাদন উপাদান

বিরল আর্থ ধাতুগুলি সাধারণত মিশ্র বিরল আর্থ ধাতু এবং একক বিরল আর্থ ধাতুতে বিভক্ত। মিশ্র বিরল আর্থ ধাতুর সংমিশ্রণ আকরিকের মূল বিরল আর্থ কম্পোজিশনের কাছাকাছি, এবং একক ধাতু হল প্রতিটি বিরল পৃথিবী থেকে পৃথক এবং পরিশোধিত ধাতু। বিরল আর্থ অক্সাইড (স্যামারিয়াম, ইউরোপিয়াম, ইটারবিয়াম এবং থুলিয়াম অক্সাইড ছাড়া) সাধারণ ধাতব পদ্ধতি দ্বারা একটি একক ধাতুতে হ্রাস করা কঠিন কারণ তাদের গঠনের বড় তাপ এবং উচ্চ স্থিতিশীলতা। অতএব, বিরল আর্থ ধাতু উৎপাদনের জন্য আজকের সাধারণ কাঁচামাল হল তাদের ক্লোরাইড এবং ফ্লোরাইড।

গলিত লবণ ইলেক্ট্রোলাইসিস

মিশ্র বিরল আর্থ ধাতুর শিল্প ব্যাপক উৎপাদন সাধারণত গলিত লবণ ইলেক্ট্রোলাইসিস ব্যবহার করে। এই পদ্ধতিটি হল বিরল আর্থ ক্লোরাইডের মতো বিরল পৃথিবীর যৌগগুলিকে তাপ করা এবং গলানো এবং তারপরে ক্যাথোডে বিরল আর্থ ধাতুগুলিকে অবক্ষয়ের জন্য তড়িৎ বিশ্লেষণ করা। ইলেক্ট্রোলাইসিসের দুটি পদ্ধতি রয়েছে: ক্লোরাইড ইলেক্ট্রোলাইসিস এবং অক্সাইড ইলেক্ট্রোলাইসিস। একক বিরল আর্থ ধাতুগুলির প্রস্তুতির পদ্ধতিগুলি উপাদান থেকে উপাদানে পরিবর্তিত হয়। সামারিয়াম, ইউরোপিয়াম, ইটারবিয়াম এবং থুলিয়াম তাদের উচ্চ বাষ্প চাপের কারণে ইলেক্ট্রোলাইটিক প্রস্তুতির জন্য উপযুক্ত নয় এবং এর পরিবর্তে হ্রাস পাতন ব্যবহার করা হয়। অন্যান্য উপাদান ইলেক্ট্রোলাইসিস বা মেটালোথার্মিক হ্রাস দ্বারা প্রস্তুত করা যেতে পারে।

ক্লোরাইড ইলেক্ট্রোলাইসিস হল ধাতু উৎপাদনের জন্য সবচেয়ে সাধারণ পদ্ধতি, বিশেষ করে সহজ প্রক্রিয়া, কম খরচে এবং অল্প বিনিয়োগ সহ মিশ্র বিরল আর্থ ধাতুগুলির জন্য, কিন্তু সবচেয়ে বড় অসুবিধা হল ক্লোরিন গ্যাসের মুক্তি, যা পরিবেশকে দূষিত করে।

অক্সাইড ইলেক্ট্রোলাইসিস ক্ষতিকারক গ্যাস নির্গত করে না, তবে খরচ কিছুটা বেশি। সাধারণত, উচ্চ উৎপাদন মূল্য সহ একক বিরল আর্থ, যেমন নিওডিয়ামিয়াম এবং প্রাসিওডিয়ামিয়াম, অক্সাইড দ্বারা ইলেক্ট্রোলাইজড হয়।

ভ্যাকুয়াম হ্রাস

ইলেক্ট্রোলাইসিস পদ্ধতি শুধুমাত্র সাধারণ শিল্প গ্রেডের বিরল আর্থ ধাতু প্রস্তুত করতে পারে। আপনি যদি কম অমেধ্য এবং উচ্চ বিশুদ্ধতা সহ ধাতু প্রস্তুত করতে চান, তাহলে সাধারণত ভ্যাকুয়াম তাপীয় হ্রাস তাদের প্রস্তুত করতে ব্যবহৃত হয়। সাধারণত, বিরল আর্থ অক্সাইডগুলিকে প্রথমে বিরল আর্থ ফ্লোরাইডে তৈরি করা হয়, যা অপরিশোধিত ধাতু পাওয়ার জন্য ভ্যাকুয়াম ইন্ডাকশন ফার্নেসে ধাতব ক্যালসিয়ামের সাথে হ্রাস করা হয়, এবং তারপরে বিশুদ্ধ ধাতু পাওয়ার জন্য পুনরায় দ্রবীভূত করা হয় এবং পাতিত করা হয়। এই পদ্ধতিটি সমস্ত একক বিরল আর্থ ধাতু তৈরি করতে পারে, তবে সামারিয়াম, ইউরোপিয়াম, ইটারবিয়াম এবং থুলিয়াম এইভাবে ব্যবহার করা যাবে না। সামারিয়াম, ইউরোপিয়াম, ইটারবিয়াম, থুলিয়াম এবং ক্যালসিয়ামের রেডক্স সম্ভাবনা শুধুমাত্র আংশিকভাবে বিরল আর্থ ফ্লোরাইড কমিয়ে দেয়। সাধারণত, এই ধাতুগুলির উচ্চ বাষ্প চাপ এবং ল্যান্থানাম ধাতুর নিম্ন বাষ্পচাপের নীতি ব্যবহার করে এই ধাতুগুলি প্রস্তুত করা হয়। এই চারটি বিরল পৃথিবীর অক্সাইডগুলি ল্যান্থানাম ধাতব স্ক্র্যাপের সাথে মিশ্রিত হয় এবং তারপর একটি ভ্যাকুয়াম চুল্লিতে হ্রাস করা হয়। ল্যান্থানামের তুলনা অ্যাক্টিভ, সামারিয়াম, ইউরোপিয়াম, ইটারবিয়াম, থুলিয়াম ল্যান্থানাম দ্বারা ধাতুতে হ্রাস করা হয় এবং ঘনীভবনের উপর সংগ্রহ করা হয়, যা সহজেই স্ল্যাগ থেকে পৃথক হয়।