Metoda přípravy vzácných zemin - čištění
Všech 16 prvků vzácných zemin kromě Pm může být vyčištěno na čistotu 6N (99,9999%). V chemickém procesu je poměrně komplikované a obtížné oddělit a extrahovat jednotlivé čisté prvky vzácných zemin ze smíšených sloučenin vzácných zemin získaných po rozkladu koncentrátů vzácných zemin. Existují dva hlavní důvody. Za prvé, fyzikální a chemické vlastnosti lanthanoidových prvků jsou velmi podobné a většina iontů vzácných zemin má poloměr mezi dvěma sousedními prvky, které jsou velmi podobné a jsou stabilními trojmocnými stavy ve vodných roztocích. Ionty vzácných zemin mají vysokou afinitu k vodě, a protože jsou chráněny hydráty, jejich chemické vlastnosti jsou velmi podobné, takže separace a čištění jsou extrémně obtížné. Druhým je, že smíšené sloučeniny vzácných zemin získané po rozkladu koncentrátů vzácných zemin mají mnoho doprovodných nečistot (jako je uran, thorium, niob, tantal, titan, zirkonium, železo, vápník, křemík, fluor, fosfor atd.). Proto je třeba v procesu oddělování prvků vzácných zemin vzít v úvahu nejen oddělení těchto desítek prvků vzácných zemin s extrémně podobnými chemickými vlastnostmi, ale také oddělení prvků vzácných zemin a doprovodných prvků nečistot.
výrobní materiál
Kovy vzácných zemin jsou obecně rozděleny na smíšené kovy vzácných zemin a jednotlivé kovy vzácných zemin. Složení smíšeného kovu vzácných zemin je blízké původnímu složení vzácných zemin v rudě a jediný kov je kov oddělený a rafinovaný z každé vzácné zeminy. Oxidy vzácných zemin (s výjimkou samaria, europia, oxidů ytterbia a thulia) je obtížné redukovat na jediný kov obecnými metalurgickými metodami kvůli jejich velkému formačnímu teplu a vysoké stabilitě. Proto jsou dnešními běžnými surovinami pro výrobu kovů vzácných zemin jejich chloridy a fluoridy.
Elektrolýza roztavené soli
Průmyslová hromadná výroba smíšených kovů vzácných zemin obecně používá elektrolýzu roztavených solí. Tato metoda spočívá v zahřátí a roztavení sloučenin vzácných zemin, jako jsou chloridy vzácných zemin, a poté provést elektrolýzu, aby se na katodě vysrážely kovy vzácných zemin. Existují dvě metody elektrolýzy: elektrolýza chloridů a elektrolýza oxidů. Metody přípravy jednotlivých kovů vzácných zemin se liší od prvku k prvku. Samarium, europium, ytterbium a thulium nejsou vhodné pro elektrolytickou přípravu kvůli vysokému tlaku par a místo toho se používá redukční destilace. Další prvky mohou být připraveny elektrolýzou nebo metalotermickou redukcí.
Elektrolýza chloridů je nejběžnější metodou výroby kovů, zejména pro směs kovů vzácných zemin s jednoduchým procesem, nízkými náklady a malými investicemi, ale největší nevýhodou je uvolňování plynného chloru, který znečišťuje životní prostředí.
Elektrolýza oxidu nevypouští škodlivé plyny, ale náklady jsou o něco vyšší. Obecně platí, že jednotlivé vzácné zeminy s vyššími výrobními cenami, jako je neodym a praseodym, jsou elektrolyzovány oxidy.
Redukce vakua
Metoda elektrolýzy může připravit pouze kovy vzácných zemin obecné průmyslové kvality. Pokud chcete připravit kovy s nízkými nečistotami a vysokou čistotou, k jejich přípravě se obvykle používá vakuová tepelná redukce. Obecně platí, že oxidy vzácných zemin jsou nejprve přeměněny na fluoridy vzácných zemin, které jsou redukovány kovovým vápníkem ve vakuové indukční peci, aby se získaly surové kovy, a poté se přetaví a destiluje, aby se získaly čistší kovy. Tato metoda může produkovat všechny jednotlivé kovy vzácných zemin, ale samarium, europium, ytterbium a thulium nelze použít tímto způsobem. Redox potenciál samaria, europia, ytterbia, thulia a vápníku pouze částečně snižuje fluoridy vzácných zemin. Obecně se tyto kovy připravují na principu vysokého tlaku par těchto kovů a nízkého tlaku par lanthanu. Oxidy těchto čtyř vzácných zemin se smíchají s kovovými zbytky lanthanu a poté se redukují ve vakuové peci. Srovnání lanthanum Active, samarium, europium, ytterbium, thulium jsou redukovány na kov lanthanem a shromažďovány na kondenzaci, která se snadno odděluje od strusky.