استخراج وتحضير وتخزين آمنأكسيد الغادولينيوم (Gd₂O₃)جوانب مهمة في معالجة العناصر الأرضية النادرة. فيما يلي وصف تفصيلي:
1. طريقة استخراج أكسيد الغادولينيوم
يُستخرج أكسيد الغادولينيوم عادةً من خامات الأتربة النادرة التي تحتوي على الغادولينيوم، ومن الخامات الشائعة المونازيت والباستنازيت. تتضمن عملية الاستخلاص الخطوات التالية بشكل رئيسي:
1. تحلل الخام:
يتم تحلل خامات الأرض النادرة بطريقة حمضية أو قلوية.
الطريقة الحمضية: معالجة الخام بحمض الكبريتيك المركز أو حمض الهيدروكلوريك لتحويل العناصر الأرضية النادرة إلى أملاح قابلة للذوبان.
الطريقة القلوية: استخدام هيدروكسيد الصوديوم أو هيدروكسيد البوتاسيوم لصهر الخام عند درجة حرارة عالية لتحويل العناصر الأرضية النادرة إلى هيدروكسيدات.
2. فصل العناصر الأرضية النادرة:
يتم فصل الغادولينيوم من محاليل العناصر الأرضية النادرة المختلطة عن طريق الاستخلاص بالمذيبات أو التبادل الأيوني.
طريقة الاستخلاص بالمذيبات: استخدام المذيبات العضوية (مثل فوسفات التريبوتيل) لاستخلاص أيونات الغادولينيوم بشكل انتقائي.
طريقة التبادل الأيوني: استخدام راتينج التبادل الأيوني لفصل أيونات الغادولينيوم.
3.تنقية الغادولينيوم:
ومن خلال عمليات الاستخلاص المتعددة أو التبادل الأيوني، تتم إزالة العناصر الأرضية النادرة الأخرى والشوائب للحصول على مركبات الغادولينيوم عالية النقاء (مثل كلوريد الغادولينيوم أو نترات الغادولينيوم).
4. التحويل إلى أكسيد الغادولينيوم:
يتم تحميص مركب الغادولينيوم النقي (مثل نترات الغادولينيوم أو أكسالات الغادولينيوم) في درجة حرارة عالية لتحلله وتكوين أكسيد الغادولينيوم.
مثال على التفاعل: 2 Gd(NO₃)₃ → Gd₂O₃ + 6 NO₂ + 3/2 O₂

2. طريقة تحضير أكسيد الغادولينيوم
1. طريقة التكليس بدرجة حرارة عالية:
تكليس أملاح الغادولينيوم (مثل نترات الغادولينيوم، أو أكسالات الغادولينيوم، أو كربونات الغادولينيوم) عند درجة حرارة عالية (أعلى من 800 درجة مئوية) للتحلل وتوليد أكسيد الغادولينيوم.
هذه هي طريقة التحضير الأكثر استخدامًا وهي مناسبة للإنتاج على نطاق واسع.
2. الطريقة الحرارية المائية:
يتم إنتاج جسيمات نانوية من أكسيد الغادولينيوم عن طريق تفاعل أملاح الغادولينيوم مع المحاليل القلوية تحت ظروف حرارية مائية عالية الحرارة والضغط العالي.
يمكن بهذه الطريقة تحضير أكسيد الغادولينيوم عالي النقاء بحجم جسيم موحد.
3. طريقة السول-جل:
يتم خلط أملاح الغادولينيوم مع المواد العضوية الأولية (مثل حمض الستريك) لتشكيل محلول، والذي يتم بعد ذلك تجلطه وتجفيفه وتكليسه للحصول على أكسيد الغادولينيوم.
تعتبر هذه الطريقة مناسبة لإعداد مسحوق أكسيد الغادولينيوم على نطاق النانو.
ثالثًا، ظروف التخزين الآمنة لأكسيد الغادولينيوم
يعتبر أكسيد الغادولينيوم مستقرًا نسبيًا في درجة حرارة الغرفة، ولكن لا يزال يتعين مراعاة ظروف التخزين التالية لضمان السلامة والأداء المادي:
1. مقاوم للرطوبة:
يتمتع أكسيد الغادولينيوم بدرجة معينة من الاسترطابية ويجب تخزينه في بيئة جافة لتجنب ملامسته للرطوبة.
من المستحسن استخدام حاوية مغلقة وإضافة مادة مجففة (مثل هلام السيليكا).
2. مقاوم للضوء:
أكسيد الغادولينيوم حساس للضوء، والتعرض الطويل للضوء القوي قد يؤثر على أدائه.
يجب تخزينه في مكان بارد ومظلم.
3. التحكم في درجة الحرارة:
يجب التحكم في درجة حرارة التخزين ضمن نطاق درجة حرارة الغرفة (15-25 درجة مئوية)، وتجنب البيئات ذات درجات الحرارة العالية أو المنخفضة.
قد تؤدي درجة الحرارة المرتفعة إلى حدوث تغييرات هيكلية في أكسيد الغادولينيوم، وقد تؤدي درجة الحرارة المنخفضة إلى حدوث استرطابية.
4. تجنب ملامسة الحمض:
أكسيد الغادولينيوم هو أكسيد قلوي ويتفاعل بعنف مع الحمض.
يحفظ بعيدًا عن المواد الحمضية أثناء التخزين.
5. منع الغبار:
قد يسبب مسحوق أكسيد الغادولينيوم تهيجًا للجهاز التنفسي والجلد.
استخدم حاويات مغلقة عند التخزين وارتدِ معدات الحماية (مثل الأقنعة والقفازات) عند التعامل معها.
رابعًا: الاحتياطات
1. السمية:يعتبر أكسيد الغادولينيوم في حد ذاته منخفض السمية، ولكن غباره قد يسبب تهيج الجهاز التنفسي والجلد، لذلك يجب تجنب الاتصال المباشر به.
2. التخلص من النفايات:يجب إعادة تدوير نفايات أكسيد الغادولينيوم أو معالجتها وفقًا للوائح التعامل مع المواد الكيميائية الخطرة لتجنب التلوث البيئي.
ومن خلال طرق الاستخلاص والتحضير والتخزين المذكورة أعلاه، يمكن الحصول على أكسيد الغادولينيوم عالي الجودة بكفاءة وأمان لتلبية احتياجاته في مجالات المواد المغناطيسية والأجهزة البصرية والتصوير الطبي وما إلى ذلك.
وقت النشر: ٢٨ فبراير ٢٠٢٥