تستخدم المعادن الأرضية النادرة الصناعية على نطاق واسع في الصناعة، وتستخدم المعادن الأرضية النادرة ذات النقاء العالي بشكل أساسي لقياس الخواص الفيزيائية والكيميائية. هناك أربع طرق تنقية رئيسية تستخدم في المختبر، وهي الذوبان بالفراغ، والتقطير الفراغي أو التسامي، والهجرة الكهربائية، والذوبان بالمنطقة.
طريقة ذوبان الفراغ
صهر وتنقية المعادن الأرضية النادرة بضغط بخار منخفض، مثل السكانديوم، والإيتريوم، واللانثانم، والسيريوم، والبراسيوديميوم، والنيوديميوم، والجادولينيوم، والتيربيوم، واللوتيتيوم، عند درجة فراغ أكبر من 10-6 تور، عند درجة حرارة 200 إلى 1000 درجة أعلى من نقطة انصهار المعادن. في هذه الحالة، يمكن تقطير الشوائب ذات ضغط البخار العالي مثل الفلزات القلوية، والمعادن الأرضية القلوية، والفلوريدات، وأكاسيد التكافؤ المنخفضة (RO)، ولكن تأثير الإزالة على الشوائب ذات نقاط الغليان العالية مثل التنتالوم، والحديد، والفاناديوم، والكروم فقير.
طريقة التقطير الفراغي
المعروف أيضا باسم طريقة التسامي فراغ. تقطير وتنقية الإيتريوم والجادولينيوم والتيربيوم واللوتيتيوم عند درجة فراغ تبلغ 10-6-10-9 تور ودرجة حرارة 1600-1725 درجة، وتسامي وتنقية السكانديوم والديسبروسيوم والهولميوم والإربيوم والثوليوم والسماريوم واليوربيوم والإيتربيوم عند درجة 1550-1650 . في ظل هذه الظروف، ستبقى الشوائب المعدنية ذات ضغط البخار المنخفض مثل التنتالوم والتنغستن، بالإضافة إلى المركبات التي تحتوي على الكربون والنيتروجين والأكسجين، في البوتقة. غالبًا ما تستخدم هذه الطريقة بالتزامن مع ذوبان الفراغ.
طريقة الهجرة الكهربائية
قم بتطبيق تيار مباشر على قضيب المعدن الأرضي النادر في فراغ عالي جدًا أو جو خامل، واحتفظ به لمدة 1-3 أسابيع عند درجة حرارة 100-200 درجة أقل من نقطة انصهار المعدن. تحت تأثير درجة الحرارة المرتفعة والمجال الكهربائي الحالي المباشر، تتراكم عناصر الشوائب المختلفة على طول قضيب الاختبار باتجاه كلا الطرفين بسبب الاختلافات في الشحنة الفعالة ومعامل الانتشار ومعدل الانتقال. قم بقطع طرفي قضيب الاختبار، ويمكن تنقية الجزء الأوسط بالهجرة الكهربائية بشكل أكبر. إن تنقية اللانثانوم والسيريوم والبراسيوديميوم والنيوديميوم والجادولينيوم والتيربيوم والإيتريوم واللوتيتيوم باستخدام طريقة الهجرة الكهربائية في المختبر لها تأثير كبير على إزالة الشوائب مثل الكربون والأكسجين والنيتروجين.
طريقة الذوبان الإقليمي
تخضع قضبان المعادن الأرضية النادرة لعملية ذوبان مناطق متعددة بسرعة بطيئة جدًا (مثل 0.4 مم/دقيقة لتنقية الإيتريوم) في فرن صهر إقليمي، وهو ما له تأثير كبير على إزالة الشوائب المعدنية مثل الحديد والألومنيوم والمغنيسيوم والنحاس والنيكل وما إلى ذلك، ولكنها غير فعالة بالنسبة للأكسجين والنيتروجين والكربون والهيدروجين. بالإضافة إلى ذلك، فإن الطرق المشتركة للتكرير الإلكتروليتي والهجرة الكهربائية للذوبان في المنطقة لها تأثيرات معينة على تنقية الأتربة النادرة.