วิธีการเตรียมของโลหะหายากที่มีความบริสุทธิ์สูง
Rare Earth เป็นคำทั่วไปสำหรับองค์ประกอบโลหะ 17 รายการรวมถึงองค์ประกอบของ Lanthanide, Scandium และ Yttrium ในตารางธาตุ เนื่องจากคุณสมบัติที่คล้ายกันระหว่างองค์ประกอบการแยกและกระบวนการทำให้บริสุทธิ์นั้นซับซ้อนและไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะได้รับผลิตภัณฑ์หายากแบบเดียว
โลหะหายากที่มีความบริสุทธิ์สูงสามารถใช้เป็นวัสดุแม่เหล็กวัสดุการทำงานแบบออพติคอลวัสดุตัวเร่งปฏิกิริยาเป้าหมายสปัตเตอร์ ฯลฯ และทำขึ้นเป็นวงจรรวมเซ็นเซอร์หน่วยความจำอุปกรณ์แสดงผลแบบออพโตอิเล็กทรอนิกส์และผลิตภัณฑ์อื่น ๆ พวกเขาใช้กันอย่างแพร่หลายในอิเล็กทรอนิกส์การสื่อสารการแสดงผลคริสตัลเหลวยานพาหนะพลังงานใหม่อุปกรณ์อุตสาหกรรมวิศวกรรมทะเลการบินและอวกาศและสาขาอื่น ๆ
ด้วยการวิจัยอย่างต่อเนื่องอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้โลหะหายากข้อกำหนดสำหรับความบริสุทธิ์ของโลหะหายากจะสูงขึ้นเรื่อย ๆ ในปัจจุบันวิธีการเตรียมหลักของโลหะหายากที่มีความบริสุทธิ์สูงคือการละลายสูญญากาศ, การกลั่นด้วยสูญญากาศ, อิเล็กโทรไลซิสที่เป็นของแข็ง, การละลายของโซน, ฯลฯ
(1) วิธีการละลายสูญญากาศ
โลหะหายากที่มีแรงดันไอต่ำเช่น scandium, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, gadolinium, terbium และ lutetium, ละลายและบริสุทธิ์ในระดับสุญญากาศมากกว่า 1.33 × 10-4 PA และอุณหภูมิสูงกว่า กว่าจุดหลอมเหลวของโลหะโดย 200 ~ 1,000 องศา ในกรณีนี้สิ่งสกปรกที่มีแรงดันไอสูงเช่นโลหะอัลคาไลโลหะดินอัลคาไลน์ฟลูออไรด์และออกไซด์ที่มีค่าต่ำสามารถกลั่นออกมาได้ เป็นคนจน การหลอมสูญญากาศนั้นมีประสิทธิภาพในการกำจัดสิ่งสกปรกที่มีแรงดันไอสูง (F, Ca, Mg ฯลฯ ) จากโลหะดินที่หายากที่สุด โดยทั่วไปอาร์คไฟฟ้าหรือลำแสงอิเล็กตรอนหรือความร้อนเตาเหนี่ยวนำจะใช้ใหม่ภายใต้สภาวะสูญญากาศ
(2) วิธีการกลั่นด้วยสูญญากาศ
สาระสำคัญของเทคโนโลยีการกลั่นด้วยสุญญากาศคือการกลั่นการเผยแพร่ซึ่งใช้ความแตกต่างในความดันไอของแต่ละองค์ประกอบเพื่อชำระโลหะหายากดินภายใต้สภาวะสูญญากาศ วิธีนี้ต้องใช้แรงดันไอขนาดใหญ่สำหรับการทำให้บริสุทธิ์ของโลหะเพื่อให้ได้การกลั่นหรืออัตราการระเหิดในทางปฏิบัติและจะต้องดำเนินการที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิการแยกร่วมหรืออุณหภูมิระเหิดของออกไซด์ ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการทำให้บริสุทธิ์ของโลหะหายากหนัก
Yttrium, gadolinium, terbium และ lutetium ถูกกลั่นและทำให้บริสุทธิ์ในระดับสุญญากาศ 1.33 × 10- ⁴ ~ 1 .33 × 10- ⁷ PA และอุณหภูมิ 1600 ~ 1725 องศา , Holmium, Erbium, Thulium, Samarium, Europium และ Ytterbium ถูกกลั่นและทำให้บริสุทธิ์ที่ 1550 ~ 1650 องศา ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าวสิ่งสกปรกของโลหะที่มีความดันไอต่ำเช่นแทนทาลัมและทังสเตนและสารประกอบที่มีคาร์บอนไนโตรเจนและออกซิเจนจะยังคงอยู่ในเบ้าหลอม วิธีนี้มักจะใช้ร่วมกับการหลอมสูญญากาศ
(3) วิธีอิเล็กโทรไลซิสของโซลิดสเตต
วิธีอิเล็กโทรไลซิสของโซลิดสเตตหรือที่เรียกว่าวิธีอิเล็กโตรมาเรชั่นโซลิดสเตตหมายถึงการย้ายถิ่นของสิ่งสกปรกในโลหะหายากภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าโดยตรงโดยเฉพาะใกล้กับจุดหลอมเหลวของโลหะซึ่งการเคลื่อนที่สูง เนื่องจากความแตกต่างในค่าใช้จ่ายที่มีประสิทธิภาพและค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจายของแต่ละองค์ประกอบของสิ่งเจือปนแต่ละทิศทางการย้ายถิ่นและการเคลื่อนย้ายของแต่ละองค์ประกอบก็แตกต่างกันเช่นกัน
แท่งโลหะดินหายากจะถูกส่งผ่านกระแสไฟฟ้าโดยตรงในบรรยากาศสูญญากาศสูงหรือเฉื่อยสูงเป็นพิเศษและเก็บรักษาไว้ที่ 100-200 องศาต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของโลหะสำหรับ 1-3 สัปดาห์ ภายใต้การดำเนินการของสนามไฟฟ้าที่อุณหภูมิสูงและกระแสไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าโดยตรงองค์ประกอบของสิ่งเจือปนต่าง ๆ จะได้รับการเสริมตามก้านทดสอบไปยังปลายทั้งสองเนื่องจากประจุที่มีประสิทธิภาพค่าสัมประสิทธิ์การแพร่และการเคลื่อนไหวที่แตกต่างกัน ตัดปลายทั้งสองของก้านทดสอบและส่วนตรงกลางสามารถทำให้บริสุทธิ์โดยการใช้ไฟฟ้าอีกครั้ง ในห้องปฏิบัติการวิธีการไฟฟ้าใช้ในการชำระล้าง lanthanum, ซีเรียม, praseodymium, neodymium, gadolinium, terbium, yttrium และ lutetium และผลของการกำจัดสิ่งสกปรกเช่นคาร์บอน, ออกซิเจนและไนโตรเจนเป็นที่น่าทึ่ง
อุปกรณ์ที่ใช้ในวิธีการอิเล็กโทรไลซิสของโซลิดสเตตนั้นค่อนข้างง่ายและสามารถกำจัดสิ่งสกปรกคั่นระหว่างหน้าด้วยประจุที่มีประสิทธิภาพเชิงลบในโลหะหายากเช่นสิ่งสกปรกของก๊าซและสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะ นอกจากนี้ยังมีผลการกำจัดที่ดีต่อสิ่งสกปรกของโลหะ อย่างไรก็ตามวิธีนี้มีข้อเสียของวัฏจักรการทำให้บริสุทธิ์ระยะยาวผลผลิตต่ำและการใช้พลังงานสูง
(4) วิธีการละลายโซน
แท่งโลหะดินหายากจะละลายโซนหลายครั้งในเตาหลอมโซนที่ความเร็วช้ามาก (เช่น 0. 4mm/นาทีเมื่อบริสุทธิ์ yttrium) มันมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญในการกำจัดสิ่งสกปรกของโลหะเช่นเหล็กอลูมิเนียมแมกนีเซียมทองแดงและนิกเกิล แต่ไม่ได้ผลสำหรับออกซิเจนไนโตรเจนคาร์บอนและไฮโดรเจน นอกจากนี้การกลั่นด้วยอิเล็กโทรไลต์และการหลอมรวมของโซน-อิเล็กทรอนิกส์รวมวิธีการสำหรับการชำระล้างดินหายากยังมีผลบางอย่างเช่นกัน
นอกจากนี้ยังมีวิธีการอื่น ๆ เช่นวิธีการสกัดเกลือหลอมเหลวและวิธีการหลอมรวมการหลอมรวมการตกผลึก วิธีการสกัดเกลือที่หลอมเหลวเปลี่ยนอัตราส่วนขององค์ประกอบของสิ่งเจือปนโดยการติดต่อกับโลหะหายากด้วยเกลือหลอมเหลวที่อุณหภูมิสูงดังนั้นสิ่งสกปรกเข้าสู่เกลือหลอมเหลวจึงบรรลุวัตถุประสงค์ของการทำให้บริสุทธิ์ วิธีการหลอมรวมการหลอมรวมส่วนโค้งจะทำให้ตัวอย่างร้อนในเตาอาร์คและหลอมให้มันที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมเหลวเล็กน้อยของตัวอย่างเพื่อปลูกธัญพืชและปรับปรุงความบริสุทธิ์
นับตั้งแต่ก่อตั้งขึ้นในปี 2501 HNRE ได้ดำเนินการวิจัยเชิงลึกและเลย์เอาต์อุตสาหกรรมของโลหะหายากที่มีความบริสุทธิ์สูง HNRE อยู่ในระดับนำของโลกในการสกัดการทำให้บริสุทธิ์และการพัฒนาวัสดุการใช้งานของโลหะหายากที่มีความบริสุทธิ์สูง เพลิดเพลินไปกับชื่อเสียงของ "ราชาแห่งสแกนดิเมี่ยมในโลก"