تُعرف عملية إنتاج المعادن الأرضية النادرة أيضًا باسم الإنتاج الحراري للمعادن الأرضية النادرة.المعادن الأرضية النادرةتُقسّم المعادن الأرضية النادرة عمومًا إلى معادن أرضية نادرة مختلطة ومعادن أرضية نادرة مفردة. يشبه تركيب المعادن الأرضية النادرة المختلطة تركيب المعادن الأرضية النادرة الأصلية في الخام، والمعدن المفرد هو معدن مُفصّل ومُكرّر من كل عنصر أرضي نادر. يصعب اختزال أكاسيد المعادن الأرضية النادرة (باستثناء أكاسيد الساماريوم واليوروبيوم والإيتربيوم والثوليوم) إلى معدن واحد باستخدام الطرق المعدنية العامة، نظرًا لارتفاع درجة حرارة تكوينها وثباتها العالي. لذلك، فإن المواد الخام الشائعة الاستخدام لإنتاج المعادن الأرضية النادرة هي كلوريداتها وفلوريداتها.
(1) طريقة التحليل الكهربائي بالملح المنصهر
يُستخدم عادةً التحليل الكهربائي بالملح المنصهر في الإنتاج الصناعي بكميات كبيرة لمعادن الأرض النادرة المختلطة. تتضمن هذه الطريقة تسخين وصهر مركبات الأرض النادرة، مثل كلوريدات الأرض النادرة، ثم التحليل الكهربائي لترسيب معادن الأرض النادرة على الكاثود. هناك طريقتان للتحليل الكهربائي: التحليل الكهربائي بالكلوريد والتحليل الكهربائي بالأكسيد. تختلف طريقة تحضير معدن أرضي نادر واحد باختلاف العنصر. فالساماريوم واليوروبيوم والإيتربيوم والثوليوم غير مناسبين للتحضير الكهربائي نظرًا لارتفاع ضغط بخارها، ويتم تحضيرهما بدلاً من ذلك باستخدام طريقة التقطير الاختزالي. ويمكن تحضير عناصر أخرى بالتحليل الكهربائي أو طريقة الاختزال الحراري المعدني.
يُعد التحليل الكهربائي للكلوريد الطريقة الأكثر شيوعًا لإنتاج المعادن، وخاصةً المعادن الأرضية النادرة المختلطة. تتميز هذه العملية بالبساطة والفعالية من حيث التكلفة، وتتطلب استثمارات ضئيلة. إلا أن أكبر عيوبها هو انبعاث غاز الكلور، الذي يُلوث البيئة.
لا يُصدر التحليل الكهربائي للأكسيد غازات ضارة، لكن تكلفته أعلى قليلاً. عادةً، تُنتج معادن نادرة منفردة باهظة الثمن، مثل النيوديميوم والبراسيوديميوم، باستخدام التحليل الكهربائي للأكسيد.
(2) طريقة الاختزال الحراري الفراغي
لا تُحضّر طريقة التحليل الكهربائي إلا معادن أرضية نادرة للاستخدام الصناعي. ولتحضير معادن قليلة الشوائب وعالية النقاء، تُستخدم عادةً طريقة الاختزال الحراري الفراغي. عادةً، تُحوّل أكاسيد الأتربة النادرة أولًا إلى فلوريد الأتربة النادرة، الذي يُختزل مع الكالسيوم المعدني في فرن تحريض فراغي للحصول على معادن خام. ثم تُعاد صهرها وتقطيرها للحصول على معادن أنقى. تُنتج هذه الطريقة جميع معادن الأتربة النادرة المفردة، باستثناء الساماريوم واليوروبيوم والإيتربيوم والثوليوم.
إمكانية الأكسدة والاختزال لـالسماريوم، اليوروبيوم، الإيتربيوم، الثوليوموالكالسيوم يُختزل فلوريد العناصر الأرضية النادرة جزئيًا فقط. عادةً، تُحضّر هذه المعادن باستخدام مبدأ ضغط بخارها العالي وضغط بخار معادن اللانثانوم المنخفض، بخلط وتشكيل أكاسيد هذه العناصر الأرضية النادرة الأربعة مع بقايا معادن اللانثانوم، ثم اختزالها في فرن تفريغ.. اللانثانومنشطة نسبيا.السماريوم، اليوروبيوم، الإيتربيوم، والثوليوميتم اختزالها بواسطة اللانثانوم إلى ذهب ويتم جمعها على المكثف، والذي يسهل فصله عن الخبث.
جديد
وقت النشر: ١٩ أبريل ٢٠٢٣